基于Unity3D的中醫(yī)針灸教學訓(xùn)練測評系統(tǒng)設(shè)計

闞紅星 陳光恩 徐偉 汪慶 譚紅春

摘要：中醫(yī)針灸作為中醫(yī)特色療法之一，是中醫(yī)教學的基本課程。傳統(tǒng)的教學模式和方法對于學生掌握的理論知識和臨床技能的考核存在一定的局限性。在中醫(yī)針灸教學訓(xùn)練中，運用虛擬現(xiàn)實（virtualrealityVR）技術(shù)，實現(xiàn)虛擬針灸識穴，針號的選擇，以及虛擬針插入穴位的深度和角度等的訓(xùn)練，將有助于學生對中醫(yī)針灸的知識學習和臨床實踐操作。讓更多的人喜歡和學習中醫(yī)針灸起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：Unity3D;針灸教學訓(xùn)練;虛擬現(xiàn)實（VR）.腧穴位置;測評

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）01-0040-02

1概述

中醫(yī)針灸作為中醫(yī)特色療法之一，以經(jīng)絡(luò)腧穴理論、刺灸技術(shù)、針灸的作用機理和臨床治療為主要研究對象的一門臨床學科，是中醫(yī)教學的基本課程。經(jīng)絡(luò)腧穴理論教學內(nèi)容主要各類經(jīng)脈的循行分布和各個穴位在人身上的位置，以及其相對于的主治病癥和臨床應(yīng)用。需要學生記憶的知識點繁多，需要學生花費很多時間來整理和記憶。針灸技術(shù)主要包括針的刺針的角度、深度和選擇相應(yīng)適合的針，不同的穴位要選擇不同大小長短的針進行針刺。不同的穴位、不同的刺法需要學生花大量的時間去臨床實踐。

同時，以往的針灸教學是以紙質(zhì)的教科書上的圖像或者臨時拿到教室的針灸模型。其存在的缺點如紙質(zhì)圖像不能很好地展示穴位或者經(jīng)理的立體感，學生不能直接獲取相應(yīng)的信息。立體的針灸模型也有其缺點如體積大的模型，不容易拿到教室，每次上課需要人工搬到教室，很不方便，體積小的又不能清楚的展示穴位和經(jīng)絡(luò)的相關(guān)信息。這些教學輔助設(shè)備和器材存在一定的時間和空間局限性。在考查學生掌握的理論和實踐的能力時，也有一定的局限性。

最近幾年非常熱門的技術(shù)，如大數(shù)據(jù)、人工智能（ArtificialInteHigence，AI）和虛擬現(xiàn)實（Virtual RealiU，VR）技術(shù)運用在醫(yī)學領(lǐng)域中。在醫(yī)學領(lǐng)域，為了臨床教學和手法技能的進一步完善與提高，把當代前沿科技之一的VR技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)針灸教學訓(xùn)練中去，將有利于提高針灸教學效率和學生針灸的臨床實踐的手法操作技能。本文將探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在針灸推拿教學訓(xùn)練中的成績考核應(yīng)用。

2Unity3D技術(shù)

Unity3D是一個可以讓開發(fā)者創(chuàng)建三維視頻游戲、物體可視化、實時立體動畫等類型互動內(nèi)容的由UnityTechnologies公司開發(fā)的多平臺綜合型游戲開發(fā)工具和專業(yè)的游戲引擎。其編譯器是支持跨平臺的，可以在如Linux、Windows、Mac OS等操作系統(tǒng)上運行。開發(fā)的游戲產(chǎn)品可以在Windows、Mac、An-droid、iPhone等平臺上運用。在游戲開發(fā)、仿真模擬、動漫、電影、教育等多行業(yè)中廣泛運用。

3虛擬針灸教學訓(xùn)練測評系統(tǒng)設(shè)計

本項目的開發(fā)模式為，第一步，使用建模軟件3Ds max創(chuàng)建完整的虛擬針灸人體模型。然后再結(jié)合Unity3D開發(fā)軟件，編寫可以實現(xiàn)相關(guān)動作的代碼，再結(jié)合鼠標和鍵盤實現(xiàn)虛擬針灸訓(xùn)練等操作功能。

系統(tǒng)的功能有：學生信息管理，針灸訓(xùn)練成績管理，用于針灸治療的病癥庫管理，針灸訓(xùn)練考核等功能。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如下圖1：

3.1針灸人體建模

針灸人體模型主要包括人體骨骼，皮膚，經(jīng)絡(luò)以及腧穴位置。在3ds max軟件中，對人體的表面皮膚，尤其是十二皮部的建模。人體骨骼和經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的循行分布和走向流行，以及腧穴位置等信息嚴格參照人體和醫(yī)學信息的真實情況。保障虛擬針灸人體模型的準確可靠。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計用于存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)。MySQL數(shù)據(jù)庫有其開源、體積小、速度快等特點，非常適合本項目。在數(shù)據(jù)庫中，需要建立經(jīng)脈表、穴位表、學生信息表、考核成績表、病癥庫表、奇經(jīng)八脈表、十二正經(jīng)表、十二經(jīng)別等表。其中最重要的就是穴位表和學生信息表，穴位表包含ID、名稱、部位、針灸角度、針灸深度、主治癥狀、備注和所屬經(jīng)脈共八項屬性。每個穴位都對應(yīng)3D場景中的一個穴位物體。學生信息表包含ID、學號、姓名、性別、班級、測試成績、測試時間、備注等信息。

4系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1UI設(shè)計

好的uI設(shè)計才能更好地方便用戶學習和工作。根據(jù)功能的要求和特點，讓用戶很好的使用本系統(tǒng)，在此設(shè)計了本系統(tǒng)的交互頁面。

系統(tǒng)的主界面由菜單按鈕區(qū)，搜索框區(qū)和顯示區(qū)三大區(qū)域。菜單按鈕區(qū)用于選擇相應(yīng)的功能模塊。搜索框區(qū)方便用戶查找自己需要的內(nèi)容信息。顯示區(qū)用于顯示當前用戶操作結(jié)果和提示信息。

4.2 3D瀏覽和虛擬針灸操作的設(shè)計

在本系統(tǒng)的3D場景交互中，通過鼠標和鍵盤上指定的按鍵的操作，對虛擬針灸人體模型以及穴位經(jīng)絡(luò)的三維瀏覽查看和虛擬針灸對人體模型穴位進行針刺的操作。本系統(tǒng)3D場景的查看可以通過鼠標和鍵盤的操作進行場景畫面的旋轉(zhuǎn)、放大和縮小，以及虛擬模擬針灸針刺穴位的過程。實現(xiàn)操作部分代

4.3成績考核功能設(shè)計

用戶在練習針灸進行針刺穴位時，根據(jù)預(yù)設(shè)的標準針刺的插入深度和角度的信息，系統(tǒng)自動判斷當前針刺穴位的結(jié)果。在成績考核項目里，根據(jù)不同病癥所對應(yīng)的穴位以及選擇相應(yīng)的針號，再根據(jù)針刺穴位時的結(jié)果進行判斷此次針灸測試的成績的優(yōu)良。系統(tǒng)顯示區(qū)運行效果如下圖2所示：

5總結(jié)與展望

中醫(yī)針灸訓(xùn)練測評系統(tǒng)是為了更好地在針灸教學中，讓學生理解和掌握針灸醫(yī)學的專業(yè)知識和臨床實踐技能。本系統(tǒng)為學生學習針灸提供一個沒有時間和空間限制的虛擬臨床治療場景，讓學生體驗當一名真實的醫(yī)生進行施針針灸。通過親身體會診斷疾病、制定針灸治療原則并親自操作的診療過程，并在教師的引導(dǎo)下總結(jié)診療的思路、技巧和規(guī)律。進而讓更多的人喜歡中醫(yī)針灸，學習中醫(yī)針灸，推廣中醫(yī)針灸。