針灸經穴三維數字模型及數據庫的開發(fā)與應用*

上?？茖W技術出版社( 上海，200235)

陳玲玲 張晨 劉詩發(fā) 顧一唯 陳棟才 顧全 曾文

·學術探討·

針灸經穴三維數字模型及數據庫的開發(fā)與應用*

上?？茖W技術出版社( 上海，200235)

陳玲玲 張晨 劉詩發(fā) 顧一唯 陳棟才 顧全 曾文

總結針灸經穴三維數字模型及數據庫的開發(fā)過程及關鍵技術，包括人體經穴三維數字模型數據來源與選擇、針灸經穴數據庫的結構設計、人體經穴三維數字模型構建與設計、人體經穴三維數據庫APP的設計與制作，簡單介紹針灸經穴三維數據庫的功能，并展望數據庫的應用。

針灸 經穴 人體三維模型 中醫(yī)數字化

中醫(yī)學是中華民族傳統(tǒng)文化的瑰寶，而針灸學是這一瑰寶中的寶中之寶。針灸學中密布于人體的經絡和經絡上數以百計的穴位，是人類歷史上對人體進行系統(tǒng)、全面、立體化認識的初始。針灸學中的治療技術，如針刺、艾灸、按壓、放血等療法早在藥物治療之前就已存在并應用，有人認為，中醫(yī)起源于最早的砭石、針刀等外治療法。在海外，針灸甚至成為中醫(yī)的代名詞，是我國傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)技術在全世界響當當的名片之一，說到針灸，就會想起中國，要學針灸，就必須來到中國。

傳統(tǒng)方法學習和了解針灸經絡穴位知識，主要依靠書本知識，或者經穴掛圖、經穴人體石膏或乳膠模型等，這種最原始、最傳統(tǒng)的學習方法，相對于經絡穴位這種網絡化、立體化的構造會造成諸多的障礙，不但無法得到直觀體驗，造成所學與所用脫節(jié)，甚至出現(xiàn)信息缺失或錯誤，已明顯落后。因此，人們更加需要具有現(xiàn)代前沿技術的數字化、立體化、信息化，更加直觀通俗的針灸經穴知識的表現(xiàn)形式，而數字化技術為解決這種需求提供了可能。

近年來，經穴數字人體模型的三維構建偶見有人研究，并提出了不少設想，但目前看均無成型產品面世，更不用說投入市場實際應用，其中原因除了技術之外，更大的一個問題是缺少大數據量的支撐。建立一個經穴完整、定位準確、信息對稱的經穴數字模型，沒有龐大、權威、科學、專業(yè)的數據量幾乎是不可能實現(xiàn)的，即使有這樣的數據，還要確保這些數據的來源可靠。

互聯(lián)網中有不少以培訓、醫(yī)療或養(yǎng)生等為名目的針灸經穴視頻、人體模型、操作介紹等，但大多不專業(yè)，常常給用戶以錯誤信息，并且知識產權不明晰。因此，構建一個專業(yè)、科學、權威，完全擁有自主知識產權的針灸經穴人體數字模型，以及在此基礎上開發(fā)集針灸經穴科普宣傳、疾病防治、操作規(guī)范、教學培訓等不同功能的三維可視化系列產品，并集成于一個應用平臺勢在必行。

有鑒于此，我們開發(fā)了針灸經穴數據庫，包括線上與線下兩部分：線上部分包括針灸基礎知識、針灸技術、常見病癥針灸配穴查詢三個基本庫，其中針灸基礎知識中包含人體經絡三維立體模型；線下部分是針灸經穴APP，對人體經穴三維模型的定位、查詢、基礎知識學習等功能進行了加強。數據庫的數據來源主要包括我們自有知識產權的針灸經穴、推拿、按摩類文獻資料，具體包括教材類、辭典類、科普類、圖譜類、老中醫(yī)經驗及專著典籍類、漢英對照及英文類多個方面，品種多，類型多樣，既有針灸經絡基礎知識的素材(教材類、辭典)，又有大量圖片庫(圖譜)以及老中醫(yī)經驗及專著等。這些數據具有來源豐富、內容權威、有多種多媒體素材的特點。

針灸經穴數據庫的結構設計

1.搭建針灸經穴語料庫

搭建本數據庫是基于我們已有的“杏林園”中醫(yī)藥數據庫集成平臺技術，采用HDwiki數據庫架構系統(tǒng)[1]。針灸經穴語料庫包括針灸基礎知識、針灸技術以及常見病證針灸配穴查詢三大板塊，每個版塊又細分為不同的小板塊。

針灸基礎知識板塊 該板塊分為經絡腧穴總論、經絡腧穴各論、針灸典籍文獻以及針灸處方四個部分。本板塊最大特色在于通過三維動畫的形式展現(xiàn)十二正經以及奇經八脈的循行路線，如點擊某個腧穴，則出現(xiàn)該腧穴的詞條內容。

為方便用戶體驗，除PC版本，我們特別制作了人體經穴三維數字模型APP，深度展示經絡的動畫循行、腧穴的定位以及功效主治等內容。具體制作方法見后所述。

針灸技術板塊 本板塊不僅詳細介紹毫針刺法、灸法、拔罐法、三棱針法、皮膚針法、皮內針法、電針法、頭針、耳針等各種針灸技術的規(guī)范操作方法、適應范圍與操作事項，并配以相應的教學視頻。本板塊還介紹大眾所感興趣的拔罐、穴位自我按摩、刮痧等簡易自我療法，既有專題圖文，又配有視頻，更利于大眾學習。

其中：L代表直流電機電感系數，i為電機電樞回路通過的電流。此處忽略系統(tǒng)的暫態(tài)響應性質，故可忽略項。有：又根據代入可得：

常見病證配穴查詢 針對患者的主要癥狀進行治療建議查詢，具體包括頭面軀體痛證、內科病證、婦兒科病證等。如在搜索欄中輸入“頭痛”，則會出來頭痛不同類型的腧穴處方、治療方案(針灸、穴位自我按摩、拔罐、溫灸等)、名醫(yī)案例，臨床醫(yī)生可以根據檢索所提出的建議及名家經驗參考進行治療，患者則可深入了解專業(yè)的針灸知識，知其然且知其所以然。

2.針灸經穴語料庫內容創(chuàng)建

創(chuàng)建詞條名 根據不同內容進行碎片化處理，創(chuàng)建詞條名。不同的板塊詞條命名略有不同。針灸基礎知識板塊中的詞條參照全國科學技術名詞審定委員會《針灸學通用術語》(GB/T 30232- 2013)審定的針灸經絡名詞進行命名。

標引詞條編輯器設計 在編輯器中增加基本信息設計,主要包含經絡、穴位類別、出處、別名、國際編號標引控詞。

3.用戶查詢系統(tǒng)平臺設計

包括普通檢索功能與高級檢索功能。

普通檢索 可對整個針灸經穴數據庫進行全文檢索。

高級檢索 可分別對針灸基礎知識、針灸技術、常見病證配穴分庫進行精確檢索功能。其中針灸基礎知識庫可查詢穴位的所屬經絡，腧穴所屬的類別(井、滎、輸、經、合)，詞條的出處，腧穴的別名，國際編號等信息。通過腧穴的別名、國際編號等任意條件，也可以查詢到腧穴的正名(見圖1)。

人體經穴三維數字模型構建與設計

三維針灸經穴數字模型構建所需的數據主要來源于我們擁有獨立版權的經典解剖圖譜與解剖學專著，以及針灸學相關資料數據。這些專著中含有多視角的二維圖像數據，可用于構建完整的人體三維數字模型。

圖1 數據庫檢索項

2.構建方法

人體三維數字模型構建技術目前已經相當成熟，廣泛應用于服裝設計、游戲開發(fā)、生物醫(yī)學等領域。[2]由于本模型按項目設計要求需要同時應用于Web與移動客戶端，所以在使用開發(fā)軟件時我們充分考慮到了兩者的兼容性問題，使用Unity 3D 進行編程，因為Unity 3D則是Java語言在三維應用的擴展，Java 3D的功能和可編程性更強，Unity 3D有豐富的Java類庫的支持，實現(xiàn)各種編程行為。人體三維建模包括幾何建模與物理建模：幾何建模即利用測量數據，根據幾何元素構建人體模型，主要包括線、多邊形、簡單形體(如圓柱體、球體等)以及曲面建模；物理建模則在人體外部幾何特征的基礎上，增加了人體的物理屬性和外部環(huán)境因素，能獲得更真實的建模效果。[3]

3.腧穴定位參考標準

腧穴的定位參考國家標準《腧穴名稱與定位》(GB/T 12346- 2006)，使用存儲三維圖像矩陣的直角坐標系，應用計算機圖形學的知識建立一個過渡坐標系，通過該坐標系將三維圖像中的絕對坐標與中醫(yī)的參照坐標結合起來，相互轉換，對不同數據只需做參考坐標系的標定工作，即可獲得腧穴的三維定位坐標。

人體經穴三維數據庫APP的設計與制作

人體經穴三維模型建立后，開始人體經穴三維數據庫APP的設計與制作。本APP數據來源于Web版人體經穴三維數據庫，使用Unity 3D技術將兩者結合起來。該APP強化針灸經穴的學習功能，將人體經穴三維模型作為主界面，旁邊有十四條經脈的熱點。長按某條經脈，即出現(xiàn)某條經脈的循行路線動畫。點擊模型上任何一個穴位，都會顯示穴位的穴位釋義、定位、解剖、主治、配伍、操作、文獻摘錄等詳細信息(見圖2)。為了增強APP用戶體驗，特別增設了腧穴查詢功能，在搜索框中輸入常用腧穴名稱，該腧穴在模型上即高亮顯示，同時出現(xiàn)腧穴相關信息，非常適合針灸初學者(見圖3)。

圖2 “針灸經穴”APP操作界面

圖3 “針灸經穴”APP腧穴查詢界面

1.數據庫功能

主要有：(1)針灸科普宣傳、教育學習功能。通過本數據庫能夠系統(tǒng)宣傳和學習針灸經穴知識，并通過三維動畫、視頻、圖片等感性認識加深印象，增強學習效果，加快學習進度；(2)檢索查詢功能。用戶可以通過關鍵詞檢索，快速查詢經絡的循行路線、主治概要、腧穴的定位與主治等信息，也可以通過輸入癥狀或病種，查詢治療方法等信息；(3)中醫(yī)文化推廣與中醫(yī)藥適宜技術推廣功能。本數據庫圖文、動畫并茂，生動有趣，還很實用，能夠激發(fā)大眾的好奇心與了解的熱情。

2.數據庫應用展望

針灸學作為一門傳統(tǒng)醫(yī)學，為廣大民眾喜聞樂見，具有廣泛的社會基礎。在當前國家衛(wèi)生醫(yī)療體制改革和保障體系的實施過程中，提出要實現(xiàn)有中國特色醫(yī)療保障體系，要著重突出傳統(tǒng)中醫(yī)學的作用和地位，特別是一些簡便驗廉的中醫(yī)適宜技術，在基層醫(yī)療機構中具有很好的適用性，而這些技術中的一大部分與針灸技術或經絡穴位的基礎知識相關。因此，通過更便捷、更直接、更有效地宣傳、普及針灸經穴相關知識，可以讓普通民眾更加了解、更加愿意接受，也讓針灸、推拿等技術更容易發(fā)揮其效應。本數據庫將在技術手段、傳播途徑、控制成本等方面發(fā)揮其優(yōu)勢作用。

針灸經穴數字模型和系列產品的開發(fā)將為針灸教學、針灸標準、對外宣傳等方面起到不可替代的作用，將大大提高教與學的效率，促進針灸標準化建設。同時，也通過本數據庫中的數字化、多媒體、終端服務等形式，宣傳中國傳統(tǒng)針灸技術和中醫(yī)藥文化。

本數據庫是完全具有自主知識產權的產品，在營銷推廣、對外授權等方面不受限制，不但適用于科普宣傳，對相關醫(yī)藥院校教學、臨床醫(yī)療機構實訓也有應用價值。同時，基于專業(yè)、科學、權威針灸經穴知識的內容制作成為針灸經穴自診自療、經穴定位演示的APP，授權各運營商上線，不但符合當前科技傳播方向和規(guī)律，預期也可產生較好的經濟效益。

建成后的數據庫不但使傳統(tǒng)出版機構積累的海量專業(yè)化數據得以重新開發(fā)、利用，激活資源，同時，持續(xù)增添的新數據也可不斷地充實到項目中，不但實現(xiàn)數據實時更新，而且激發(fā)生產力，創(chuàng)造出更多的創(chuàng)新性產品，在條件成熟時，可以實現(xiàn)紙數互動、紙數同步。

[1] 陳玲玲，劉詩發(fā)，張晨.中醫(yī)醫(yī)案類數據庫的構建與數據處理研究[J].中醫(yī)文獻雜志，2014，141(6)：24- 27.

[2] 陳君，陳永強.一種構建三維人體模型的方法[J].武漢科技學院學報，2009,22(1)：36- 39.

[3] 柯瑩，梁惠娥，王宏付.基于Web3D的博物館服飾虛擬展示關鍵技術研究進展[J].服裝學報，2016,1(2)：176- 181.

DevelopmentandApplicationofThree-dimensionalDigitalModelandDatabaseofAcupunctureandAcupoints

CHEN Ling-ling, ZHANG Chen, LIU Shi-fa, GU Yi-wei, CHEN Dong-cai, GU Quan, ZENG Wen

(Shanghai Science and Technology Publishers, Shanghai 200235, China)

This paper summarizes the development process and key technologies of three-dimensional digital model and database of acupuncture and acupoints, including the data source and selection of three-dimensional digital model of the human body meridian the structure design of three-dimensional acupuncture and acupoints database, the construction and design of three-dimensional digital model of human meridian and the design and production of the APP of the three-dimensional acupuncture and acupoints database. It also introduces the function of the database and prospects on its applications.

acupuncture; acupoints; three-dimensional digital model of human; digitization of traditional Chinese medicine

R245-3

A

1006-4737(2017)05-0032-04

2017- 03- 20)

上海市科委上海市科技成果轉化和產業(yè)化項目“針灸經穴數字模型及三維可視化開發(fā)與應用”(編號：14511109500)