Method Article

Suivi tridimensionnel du mouvement des doigts pendant l’aiguilletage: une solution pour l’analyse cinématique de la manipulation de l’acupuncture

DOI:

10.3791/62750

⸱

October 28th, 2021

 ,  ,  , 
1School of Acupuncture-Moxibustion and Tuina, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cette méthode expérimentale décrit une solution pour l’analyse cinématique de la manipulation de l’acupuncture avec la technologie tridimensionnelle de suivi du mouvement des doigts.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le suivi de mouvement tridimensionnel (3D) a été utilisé dans de nombreux domaines, tels que la recherche sur le sport et les compétences médicales. Cette expérience visait à utiliser la technologie de suivi de mouvement 3D pour mesurer les paramètres cinématiques des articulations des doigts lors de la manipulation de l’acupuncture (FA) et établir trois indicateurs techniques « amplitude, vitesse et temps ». Cette méthode peut refléter les caractéristiques de fonctionnement de la FA et fournir des paramètres quantitatifs le long de trois axes d’articulations de plusieurs doigts. Les preuves actuelles montrent que la méthode a un grand potentiel pour des applications futures telles que l’étude de la relation dose-effet de l’acupuncture, l’enseignement et l’apprentissage de la FA, et la mesure et la préservation de la FA des acupuncteurs célèbres.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

En tant que type des compétences cliniques de la médecine traditionnelle chinoise (MTC) et de la stimulation physique, la manipulation de l’acupuncture (FA) est souvent considérée comme un facteur important qui affecte l’effet thérapeutique de l’acupuncture1,2. De nombreuses études ont confirmé que différents paramètres de stimulation am ou différents paramètres de stimulation (vitesse d’aiguilletage, amplitude, fréquence, etc.) d’une même FA ont entraîné des effets thérapeutiques différents3,4,5,6,7. Par conséquent, la mesure des paramètres cinématiques pertinents de la FA et l’analyse de corrélation avec l’effet thérapeutique peuvent fournir un soutien de données utile et une référence pour le traitement clinique avec l’acupuncture8,9.

La mesure des paramètres cinématiques de l’AM a commencé dans les années 198010. Au début, la technologie de conversion du signal électrique basée sur une résistance variable était principalement utilisée pour convertir le signal de déplacement du corps de l’aiguille en un signal de tension ou de courant pour afficher et enregistrer les données d’amplitude et de fréquence d’AM11. De plus, le célèbre testeur de technique d’acupuncture de médecine chinoise ATP-II (ATP-II) avec cette technologie a actuellement été utilisé par de nombreuses universités de médecine traditionnelle chinoise de Chine12. Après cela, avec le développement continu et l’innovation de la technologie des capteurs, différents types de capteurs ont été utilisés pour collecter les paramètres cinématiques de la FA. Par exemple, le capteur de mouvement électromagnétique à trois axes a été fixé à la poignée de l’aiguille pour acquérir l’amplitude et la vitesse d’aiguilletage13; le capteur de signal bioélectrique a été placé sur la corne dorsale de la moelle épinière de l’animal pour enregistrer la fréquence d’aiguilletage14, etc. Bien que la recherche quantitative de la FA basée sur les deux types de technologies ci-dessus ait achevé l’acquisition de paramètres cinématiques pertinents lors de l’aiguilletage, ses principaux inconvénients sont l’incapacité d’effectuer la mesure non invasive en temps réel et le changement de sensation de fonctionnement causé par la modification du corps de l’aiguille.

Au cours des dernières années, la technologie de suivi de mouvement a été progressivement appliquée à la recherche quantitative de AM15,16. Parce qu’elle est basée sur l’analyse image par image de la vidéo d’aiguilletage, la mesure des paramètres d’acupuncture peut être acquise lors d’un fonctionnement in vivo sans modifier le corps de l’aiguille. Cette technologie a été utilisée pour mesurer les paramètres cinématiques tels que l’amplitude, la vitesse, l’accélération et la fréquence de quatre points de suivi du pouce et de l’index lors de l’aiguille dans un plan bidimensionnel (2D) et a établi la figure correspondante du bâton de doigt15. Certaines études ont également mesuré la plage de changement d’angle de l’articulation interphalangienne (IP) du pouce et de l’index avec une technologie similaire9,17,18. Cependant, les études actuelles sur l’analyse de la FA sont encore principalement limitées au plan de mouvement 2D, et le nombre de points de suivi est relativement faible. Jusqu’à présent, il n’existe pas de méthode complète de mesure et d’analyse cinématique tridimensionnelle (3D) pour la FA, et aucune donnée connexe n’a été publiée.

Pour résoudre les problèmes ci-dessus, cette étude utilisera la technologie de suivi de mouvement 3D pour mesurer les paramètres cinématiques des sept points de suivi de la main lors de l’aiguilletage. Ce protocole vise à fournir une solution technique complète pour l’analyse cinématique sur la FA, ainsi que pour la poursuite de l’étude sur la corrélation dose-effet de l’acupuncture.

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique de l’hôpital Yueyang, affilié à l’Université de médecine traditionnelle chinoise de Shanghai (référence n° 2021-062), et chaque participant a signé un formulaire de consentement éclairé.

1. Préparations expérimentales

  1. Paramètres de l’appareil photo :
    1. Placez trois trépieds devant la table d’opération et connectez-les avec trois caméras.
    2. Réglez les paramètres de prise de vue des appareils photo comme suit: résolution 1280 x720 pixels, format MP4, mode manuel complet (M), ouverture F1.2, obturateur 1/1000s, ISO 6400, balance des blancs automatique, zoom optique 0mm.
      REMARQUE : L’angle entre deux caméras doit être réglé entre 60°-120° (Figure 1A).
  2. Placement du marqueur de suivi :
    1. Fixez sept billes réfléchissantes d’un diamètre de 6,5 mm sur la main de l’aiguille de maintien de chaque participant pour l’enregistrement vidéo, comme indiqué aux étapes 1.2.2 à 1.2.4 et illustré à la figure 2A.
    2. Poignet: Attachez une boule sur le point médian du cubitus et du styloidé radial défini comme point de suivi « articulation du poignet » (WJ)
    3. Pouce: Attachez une boule chacune au centre de l’ongle du pouce défini comme point de suivi « pointe du pouce » (TT), l’articulation IP définie comme point de suivi « articulation de l’extrémité du pouce » (TEJ) et l’articulation métacarpophalangienne (MCP) définie comme point de suivi « articulation de base du pouce » (TBJ), respectivement.
    4. Index: Attachez une boule chacune au centre de l’ongle de l’index défini comme point de suivi « pointe de l’index » (FT), l’articulation interphalangienne proximale (PIP) définie comme point de suivi « articulation intermédiaire de l’index » (FMJ) et l’articulation MCP définie comme point de suivi « articulation de base de l’index » (FBJ), respectivement.

2. Tournage et montage vidéo

  1. Placez un petit cadre d’étalonnage 3D de 15 cm x 15 cm x 15 cm avec 8 points sur la table d’opération pour l’étalonnage 3D (Figure 1B,C).
  2. Retirez l’image de la table après avoir pris une vidéo de l’image d’étalonnage pendant au moins 8 s.
  3. Demandez aux participants d’effectuer la FA sur le point d’acupuncture LI11 (Quchi) du volontaire, y compris les compétences de levage-poussée et de virevoltage, pour contrôler l’aiguille pour se déplacer de haut en bas et tourner avec le pouce et l’index, respectivement. Prenez les vidéos des compétences ci-dessus pendant au moins 10 cycles.
    REMARQUE: Les critères d’inclusion et d’exclusion des participants pour effectuer la FA et des volontaires pour fournir des points d’acupuncture pour l’aiguilletage sont énumérés. Inclusion des participants : (1) l’enseignant ou l’étudiant en acupuncture a terminé le chapitre « habileté à soulever-pousser » et « habileté virevoltante » dans le manuel de cours intitulé « Techniques et manipulations d’acupuncture et de moxibustion19; (2) le participant doit avoir une expérience pratique de l’aiguilletage avec le corps humain plus de 5 fois. Exclusion des participants : (1) enseignants ou étudiants non pratiquant l’acupuncture; (2) les étudiants en acupuncture sans aucune expérience pratique de l’aiguilletage avec le corps humain. Inclusion des bénévoles : (1) âge entre 16 et 60 ans; (2) pas de lésions cutanées évidentes, de rupture, de suppuration ou d’exsudation évidente autour de LI11 sur le bras droit. Exclusion des bénévoles : (1) personnes ayant des antécédents de tabagisme, d’abus d’alcool ou de drogues; (2) les personnes atteintes de maladies du système sanguin ou d’une tendance évidente aux saignements; 3° les personnes atteintes d’une maladie mentale chronique ou de troubles mentaux; 4° les femmes enceintes; (5) les personnes ayant des antécédents d’évanouissement d’aiguilles.
  4. Exportez toutes les vidéos des caméras vers le disque désigné de l’ordinateur. Renommez les vidéos d’étalonnage 3D des caméras 1, 2, 3 en « ca-1 .mp4 », « ca-2 .mp4 » et « ca-3 .mp4 ».
  5. Synchronisez toutes les vidéos de manipulation dans le logiciel de montage vidéo (par exemple, Adobe premiere pro) et exportez-les nommées « lifting-thrusting-1.avi », « lifting-thrusting-2.avi », « lifting-thrusting-3.avi », « twirling-1.avi », « twirling-2.avi » et « twirling-3.avi », respectivement.
    REMARQUE : Reportez-vous au fichier supplémentaire 1 pour obtenir les instructions de synchronisation vidéo du logiciel de montage vidéo utilisé dans cette étude.

3. Configuration du projet Simi Reality Motion System (logiciel de capture et d’analyse de mouvement)

  1. Ouvrez le logiciel de capture de mouvement et d’analyse et choisissez Créer un nouveau projet. Définissez le nom du projet dans Étiquette de projet et cliquez sur Créer et enregistrer pour enregistrer le projet sur le disque désigné.
  2. Choisissez Spécification > points > main droite/gauche et faites glisser les points de suivi ci-dessus de la zone Points prédéfinis dans la zone Points utilisés , puis cliquez sur le bouton Fermer pour continuer.
    REMARQUE: Toutes les étapes suivantes prennent les points de suivi de la main droite comme exemple.
  3. Choisissez Spécification > Connexions et cliquez sur Nouvelle connexion
    1. Nom de la connexion d’entrée « index III droit ». Sélectionnez « joint du milieu de l’index à droite » comme point de départ et ligne jusqu’au point « pointe de l’index à droite » dans la même fenêtre
    2. Cliquez sur les boutons Appliquer et Fermer pour terminer l’établissement de la connexion.
  4. Ajouter et renommer les groupes de caméras
    1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur Caméras > Ajouter un groupe de caméras pour ajouter de nouveaux groupes de caméras.
    2. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur Cameras > Rename pour renommer les groupes de caméras en « groupe de caméras de levage-poussée » et « groupe de caméras virevoltantes », respectivement.
  5. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le groupe de caméras de levage-poussée > Ajouter une caméra
    1. Cliquez sur le bouton Sélectionner un fichier dans la zone Suivi .
    2. Cliquez sur Ouvrir le fichier existant et sélectionnez la vidéo d’opération « levage-poussée-1.avi » dans la fenêtre suivante, puis cliquez sur Appliquer pour terminer l’importation de la vidéo.
    3. Semblable aux actions ci-dessus, cliquez sur Sélectionner un fichier dans la zone Calibration 3D et importez la vidéo d’étalonnage correspondante « ca-1.mp4 ».
  6. Selon l’étape 3.5, continuez à importer les vidéos d’opération « levage-poussée-2.avi » et « levage-poussée-3.avi », et leurs vidéos d’étalonnage correspondantes « ca-2.mp4 » et « ca-3.mp4 » dans le groupe de caméras de levage-poussée, respectivement.
    REMARQUE: Il doit y avoir 3 caméras dans le groupe de caméras de levage-poussée dans la fenêtre du projet après les sections 3.4 et 3.5.
  7. Conformément aux étapes 3.4, 3.5 et 3.6, importez les vidéos de compétence virevoltante et d’étalonnage dans le groupe de caméras Virevoltantes.

4. Analyse vidéo

  1. Calibrage 3D pour chaque caméra
    1. Développez Groupe de caméras de levage-poussée et cliquez avec le bouton droit de la souris sur Propriétés de > de levage-poussée-1.
    2. Cliquez sur le bouton Calibration 3D dans la boîte Calibration 3D ; entrez la description et ajoutez 8 points en cliquant sur le bouton Ajouter un point pendant 8 fois
    3. Cliquez sur Appliquer après avoir défini le nom et la valeur X, Y, Z correspondante pour chaque point en fonction des paramètres d’étalonnage (tableau 1).
    4. Après avoir configuré tous les points, déplacez la souris pour cliquer sur chaque point de terminaison de la vidéo d’étalonnage afin de terminer l’étalonnage 3D.
    5. Suivez les étapes 4.1.1 à 4.1.4 pour effectuer l’étalonnage 3D des autres caméras du même groupe et des caméras du groupe de caméras Twirling.
  2. Suivi 3D du mouvement des doigts
    1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur Le groupe de caméras de levage-poussée > le suivi 3D, sélectionnez toutes les caméras et cliquez sur le bouton OK pour ouvrir la fenêtre de suivi 3D .
    2. Définissez la piste à l’aide de la correspondance de motifs (tous les points) pour toutes les caméras et cliquez manuellement sur tous les points de suivi dans la première image.
    3. Cliquez sur le bouton Rechercher automatiquement pour lancer le suivi 3D automatique image par image.
    4. Suivez les étapes 4.2.1 à 4.2.3 pour terminer le suivi de mouvement du groupe de caméras Twirling.
      REMARQUE: Si un point de suivi est perdu pendant le suivi 3D automatique, sélectionnez la ligne de point perdue, cliquez avec le bouton droit sur Ignorer le point à partir d’ici, puis cliquez à nouveau sur le point et sur le bouton Rechercher automatiquement . Sélectionnez Oui si le message « Aucune image de départ pour le suivi n’a été défini pour 3 caméra(s) sélectionnée(s). il peut être réglé individuellement dans les propriétés de la caméra. Voulez-vous définir l’image de démarrage sur l’image 0 pour toutes les caméras sans image de démarrage et continuer maintenant? » apparaît.
  3. Exportation de données
    1. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur Le groupe de caméras de levage-poussée > Nouveau calcul 3D, sélectionnez toutes les caméras et cochez Mettre à jour les données en continu et Stocker les données explicitement dans un fichier dans la fenêtre Créer des données 3D . Cliquez sur le bouton OK pour continuer.
    2. Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le dossier Lifting-Thrusting-3D Coordinates Data > Export, vérifiez les en-têtes de colonne, les noms de suivi, l’heure et la fréquence de début, les informations de temps dans la première colonne, X, Y, Z, v(X), v(Y), v(Z) dans la fenêtre Exporter
    3. Cliquez sur le bouton Exporter pour exporter le fichier de données (*.txt) avec le nom personnalisé. Exportez le fichier de données du groupe de caméras Twirling de la même manière.

5. Analyse des données

REMARQUE: Un script PHP original est utilisé pour parcourir et analyser les fichiers de données exportés par le logiciel de capture et d’analyse de mouvement. Tout le code source a été partagé dans un dépôt GitHub20.

  1. Une fois que les fichiers de données exportés à partir du logiciel de capture et d’analyse de mouvement sont téléchargés dans un dossier serveur spécifique exécutant ce script, ouvrez le script et entrez le nom d’utilisateur et le mot de passe pour vous connecter.
  2. Cliquez sur Ajouter un nouveau participant, sélectionnez le type et le sexe du participant, puis entrez le nom du participant, l’âge et le temps de pratique dans la page contextuelle; cliquez sur Soumettre pour terminer l’ajout d’un nouveau participant.
  3. Cliquez sur Ajouter un nouvel enregistrement correspondant au participant nouvellement ajouté dans la page de liste, puis entrez le nom du dossier contenant les fichiers de données téléchargés du logiciel de capture et d’analyse de mouvement et sélectionnez la date de l’opération; cliquez sur Soumettre pour continuer.
  4. Cliquez sur Analyse correspondant à l’enregistrement d’opération nouvellement ajouté, puis sélectionnez Compétence et cliquez sur Soumettre. Le script identifiera et affichera tous les crêtes et creux valides pour une révision manuelle.
    REMARQUE : Une certaine crête ou un certain creux peut être resélectionné manuellement dans la liste déroulante correspondante si le script ne l’identifie pas correctement. Sur la base de ces crêtes et creux, les valeurs moyennes des amplitudes et des vitesses le long de trois axes de chaque point de suivi et le temps de fonctionnement des actions de levage, de poussée, de virevoltement à gauche et de virevoltement à droite peuvent être calculés et affichés par le script. La méthode de calcul de ces paramètres est illustrée à la figure 3.

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Après avoir établi cette méthode expérimentale, les compétences de levage-poussée et de virevoltage de base de la FA de dix-neuf professeurs d’acupuncture de l’École d’acupuncture-moxibustion et de Tuina de l’Université de MTC de Shanghai ont été mesurées à l’aide du suivi de mouvement 3D. Selon la définition d’un système de coordonnées articulaires (JCS) pour l’épaule, le coude, le poignet et la main proposée par le Comité de normalisation et de terminologie (STC) de la Société internationale de ...

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cette étude a établi la méthode de mesure des paramètres cinématiques de la FA in vivo et a obtenu les données d’amplitude de mouvement, de vitesse et de temps de fonctionnement des six points de suivi importants sur le pouce et l’index le long de trois axes. Pendant ce temps, sur la base du cadre d’étalonnage 3D, une vue de bâton 3D et une animation correspondante du pouce et de l’index pendant l’aiguilletage ont été générées. Le mouvement du pouce et de l’index de la FA peut être entièrement affiché avec la le...

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (grant number. 82174506).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Cadre d’étalonnage 3DToute marque15 x 15 x 15 cm
Aiguilles d’acupunctureSuzhou Medical Appliance Factory0,35 x 40 mm
Ruban adhésif double faceToute marqueRond, 1 cm de diamètre
Boules réfléchissantesSimi Reality Motion Systems GmbHCarte SD de 6,5 mm de diamètre
Western Digital CorporationSDXC UHS-I
Lecteur de carte SDUGREEN Group LimitedUSB 3.0
Simi MotionSimi Reality Motion Systems GmbHVer.8.5.15
ÉcouvillonN’importe quelle marqueLa fraction volumique de l’éthanol est de 70 % à 80 %
Trois appareils photoVictor Company of Japan, LimitedJVC GC-PX100BAC
Trois trépiedsN’importe quelle marque

References

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