基于Unity3D的中醫針灸教學訓練測評系統設計

闞紅星 陳光恩 徐偉 汪慶 譚紅春

摘要：中醫針灸作為中醫特色療法之一，是中醫教學的基本課程。傳統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。在中醫針灸教學訓練中，運用虛擬現實（virtualrealityVR）技術，實現虛擬針灸識穴，針號的選擇，以及虛擬針插入穴位的深度和角度等的訓練，將有助于學生對中醫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針灸起到積極的作用。

關鍵詞：Unity3D;針灸教學訓練;虛擬現實（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

中醫針灸作為中醫特色療法之一，以經絡腧穴理論、刺灸技術、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，是中醫教學的基本課程。經絡腧穴理論教學內容主要各類經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。針灸技術主要包括針的刺針的角度、深度和選擇相應適合的針，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圖像不能很好地展示穴位或者經理的立體感，學生不能直接獲取相應的信息。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絡的相關信息。這些教學輔助設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，如大數據、人工智能（ArtificialInteHigence，AI）和虛擬現實（Virtual RealiU，VR）技術運用在醫學領域中。在醫學領域，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技術應用到中醫針灸教學訓練中去，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。本文將探討虛擬現實技術在針灸推拿教學訓練中的成績考核應用。

2Unity3D技術

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

3虛擬針灸教學訓練測評系統設計

本項目的開發模式為，第一步，使用建模軟件3Ds max創建完整的虛擬針灸人體模型。然后再結合Unity3D開發軟件，編寫可以實現相關動作的代碼，再結合鼠標和鍵盤實現虛擬針灸訓練等操作功能。

系統的功能有：學生信息管理，針灸訓練成績管理，用于針灸治療的病癥庫管理，針灸訓練考核等功能。系統功能結構圖如下圖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，經絡以及腧穴位置。在3ds max軟件中，對人體的表面皮膚，尤其是十二皮部的建模。人體骨骼和經絡系統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數據庫設計

數據庫設計用于存儲相應的數據。MySQL數據庫有其開源、體積小、速度快等特點，非常適合本項目。在數據庫中，需要建立經脈表、穴位表、學生信息表、考核成績表、病癥庫表、奇經八脈表、十二正經表、十二經別等表。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、備注和所屬經脈共八項屬性。每個穴位都對應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系統關鍵技術

4.1UI設計

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

系統的主界面由菜單按鈕區，搜索框區和顯示區三大區域。菜單按鈕區用于選擇相應的功能模塊。搜索框區方便用戶查找自己需要的內容信息。顯示區用于顯示當前用戶操作結果和提示信息。

4.2 3D瀏覽和虛擬針灸操作的設計

在本系統的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絡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、放大和縮小，以及虛擬模擬針灸針刺穴位的過程。實現操作部分代

4.3成績考核功能設計

用戶在練習針灸進行針刺穴位時，根據預設的標準針刺的插入深度和角度的信息，系統自動判斷當前針刺穴位的結果。在成績考核項目里，根據不同病癥所對應的穴位以及選擇相應的針號，再根據針刺穴位時的結果進行判斷此次針灸測試的成績的優良。系統顯示區運行效果如下圖2所示：

5總結與展望

中醫針灸訓練測評系統是為了更好地在針灸教學中，讓學生理解和掌握針灸醫學的專業知識和臨床實踐技能。本系統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，并在教師的引導下總結診療的思路、技巧和規律。進而讓更多的人喜歡中醫針灸，學習中醫針灸，推廣中醫針灸。