基于运动视频的针刺手法参数采集及神经网络数据挖掘研究

As a basis for acupuncture treatments, acupuncture manipulation (AM) is an important factor affecting the therapeutic effect of acupuncture. How to summarize, analyze and heritage the features of AM has become a focus of the multidisciplinary research on acupuncture. This study plans to analyse the motion video shot by a high-definition digital video camera of the AM “lifting, thrusting and rotating” on human acupoint “Quchi” by German Simi Motion Motion Capture and Analysis System in order to acquire the physical parameters such as frequency, period, velocity, acceleration, angle joint, comprehensive stress of acupuncture needle body and so on, then summarize the AM technical characteristics of the conner, AM techniques differences between acupuncturist (teachers) and students. The classified information and related techniques classified attributes will also be derived from all the AM parameters by data mining based on neural network technology using genetic algorithms, which could provide a useful reference for the technical heritage of acupuncture schools, Quantitation and standardization of acupuncture techniques and needling-moxibustion technique education of Acumox Specialty.

针刺手法作为针灸施术的基础，是影响针灸治疗效果的重要因素，如何总结、分析并传承针刺手法的特征业已成为针灸研究领域的热点之一。本研究通过德国Simi Motion运动动作捕捉系统分析由高清数码摄像机拍摄的针刺于人体“曲池”穴的提插、捻转手法运动视频，获得频率、周期、速度、加速度、关节角度针身综合综合受力等物理参数，进而总结概括测试者的手法技术特点、针灸医师（教师）与针灸专业学生的技法差异。并结合基于遗传算法的神经网络技术对手法参数进行数据挖掘，以期获得手法分类信息及相关分类属性，为针灸流派的技术传承、针灸手法的量化、规范化以及针灸专业刺灸法教学提供有益的参考。

【目的】通过德国Simi Motion 3D三维运动图像解析系统对针刺提插、捻转手法进行量化分析，获得手法参数，对比手法特征，并在此基础上进行聚类分析。以为针刺手法量化、分组教学以及流派传承提供参考。.【方法】研究选择150人次针灸教师及学生，取一侧“曲池穴”作为施术穴位，记录两组成员提插、捻转相关六类手法各20s的运动视频。经由Simi Motion 3D系统分析，得出“拇指指尖”等四个跟踪标记点位原始运动参数。通过t检验或秩和检验对比两组人员在相同手法施术过程中各跟踪标记点位的物理学参数差异情况，通过神经网络分析教师手法分类参数。.【结果】（1）针刺手法参数呈非正态分布；（2）提插手法近端指间关节角度的变化与X轴运动幅度呈正相关；捻转手法过程中始终伴随着等量幅度的提插运动；（3）提插、捻转手法过程中教师拇指指尖点位运动学参数高于学生组，手法空间稳定性较好；同时提插手法教师组的食指近端指间关节开合角度以及X轴向摆动同样大于学生族；（4）六种手法可分聚类为5-8类，主要根据曲线外形及周期长短进行，部分手法呈现特征集中或特殊个例情况。.【结论】实验方法能较为稳定还原针刺临床操作特征，并导出相关物理学参数；针刺手法参数总体上表现为非正态分布的多样性特征，且操作者拇食指的节律性双轴运动显著。提插手法可简化为以食指与拇指掌指关节为转轴中心的定轴转动、针刺捻转手法可简化为手指与针身的成45º左右的定轴转动。与学生组相比，教师组拇食指指尖运动更为剧烈、手指关节开合角度更大、空间稳定性较好。自组织型神经网络能根据针刺手法曲线特征获得较好的聚类效果，结果提示教师对于提插手法的特征理解不一，将会影响教学效果，也为针刺手法的分组教学提供了可行方案。