虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)的應(yīng)用與探索*

河北中醫(yī)學院針灸推拿學院

張選平 賈春生 邢海嬌 張曉琪 高 飛 謝 煜△ 李金鵬△△(石家莊 050200)

提要 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當前社會討論熱點之一，將該技術(shù)與醫(yī)學知識相結(jié)合，尤其應(yīng)用于針灸教學中已是未來針灸教學發(fā)展的必然趨勢。本文主要介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在針灸教學中的應(yīng)用情況、優(yōu)勢以及學生使用系統(tǒng)之后的客觀評價。該技術(shù)使經(jīng)絡(luò)腧穴定位立體、課堂教學生動形象，保證學生記憶力持久且易掌握、操作體驗接近真實感等明顯優(yōu)勢，大大提高了學生學習針灸學理論知識的趣味性。

針灸學是在中醫(yī)理論指導下，研究經(jīng)絡(luò)、腧穴、刺法灸法，探討運用針灸防治疾病規(guī)律的一門學科，相較于中醫(yī)基礎(chǔ)理論課程而言，針灸學是一門實踐性較強的課程。針灸學涵蓋了經(jīng)絡(luò)腧穴學、刺法灸法學、針灸治療學3部分內(nèi)容，其中經(jīng)脈循行、腧穴定位及主治始終是經(jīng)絡(luò)腧穴學教學環(huán)節(jié)的重中之重[1]。

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)是當前被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的1種高新技術(shù)，通過利用電腦模擬產(chǎn)生1個三維空間的虛擬環(huán)境，同時提供關(guān)于觸覺、視覺、聽覺等感官的模擬景象，從而讓使用者能夠及時、無限制地觀察三維空間內(nèi)的虛擬現(xiàn)實幻景與事物[2]，進而產(chǎn)生身臨其境的感覺。

目前腧穴定位的教學現(xiàn)狀大多為教師采用形象直觀、圖文并茂的實體圖片或多媒體課件等二維模型，或借助經(jīng)絡(luò)腧穴人體模型等輔助教具實現(xiàn)，因其在教學展示中穴位定位、經(jīng)絡(luò)循行空間立體感不具優(yōu)勢，相當一部分學生對經(jīng)絡(luò)腧穴定位能力差且難以形成有效的長期記憶[3]。針對這一困境課題組提出了將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到針灸教學領(lǐng)域，旨在營造虛擬立體環(huán)境為針灸初學者提供三維交互空間，既能使學生輕松、高效地記住身體腧穴的名稱及分布位置，又能夠便捷地模擬針灸取穴時的操作過程。

1 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)的構(gòu)建

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與中醫(yī)針灸學理論進行有機整合，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)平臺，旨在“以生為本，實踐為重”，創(chuàng)新科學技術(shù)、知識吸收路徑，開拓視野，啟迪智慧。

首先，基于國家標準化教材——《經(jīng)絡(luò)腧穴學》《刺法灸法學》《針灸治療學》，規(guī)范針灸學理論知識以及針刺步驟要點；其次，通過專家涵詢并結(jié)合臨床實際形成開發(fā)腳本；最后結(jié)合人體解剖及斷層解剖學知識建立三維立體模型，確定362個腧穴的具體位置、空間定位體現(xiàn)腧穴三維全景特色。如圖1所示。

2 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)的應(yīng)用情況

虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)主要特征是感知性、沉浸感和交互性，在虛擬情景里學生通過觸覺、視覺、聽覺等多種感官作用，身臨其境的感受到針灸的全貌，對經(jīng)脈循行、腧穴定位及微針系統(tǒng)等有更深層次的了解。

2.1 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)內(nèi)容 制作虛擬現(xiàn)實針灸學教學系統(tǒng)，包括經(jīng)絡(luò)腧穴全景見習視角、腧穴三維模型圖、子午流注運行、取穴視頻等內(nèi)容。

2.2 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)場景

2.2.1 經(jīng)絡(luò)腧穴全景見習視角：系統(tǒng)將人體十二經(jīng)脈、奇經(jīng)八脈、十五絡(luò)脈、經(jīng)穴、經(jīng)外奇穴等信息分為不同場景，并根據(jù)教學需要將經(jīng)絡(luò)、腧穴與解剖學等內(nèi)容結(jié)合，用三維立體圖的形式展現(xiàn)出來，使用者可360°(上下左右)旋轉(zhuǎn)，查看任一場景在人體解剖模型中的具體位置(模型不可放大縮小、拉近距離)，從而使學生對于經(jīng)絡(luò)腧穴在人體內(nèi)的空間分布有一個具體的認識。

2.2.2 取穴、刺穴操作視頻講解：為便于學生掌握針刺穴位操作，每一個腧穴都根據(jù)教學目的和要求，添加了簡明扼要的文字，同時系統(tǒng)編輯、配音、合成了腧穴取穴、刺穴的示教視頻。除此以外學生也可在系統(tǒng)內(nèi)學習觀賞火針、放血、刺絡(luò)拔罐等特色療法的操作視頻。

2.2.3 子午流注運行：子午流注是中國古代天人合一理論在傳統(tǒng)生命科學的體現(xiàn)，古人認為人體的氣血隨時間變化而出現(xiàn)周期性的盛衰開闔，氣血盛時穴“開”，氣血衰時穴“闔”。系統(tǒng)利用現(xiàn)代技術(shù)將穴位在各時辰開闔情況做成動畫，以此可將晦澀難懂的子午流注理論可視化、動態(tài)化。

2.3 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)實驗室的建設(shè) 河北中醫(yī)學院率先設(shè)立虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)試點，將傳統(tǒng)教室改造成現(xiàn)代化虛擬現(xiàn)實針灸實驗室作為針灸教學的載體。目前我院虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)實驗室，有一臺教師機，28臺學生機。具體如圖2所示。同時，為順應(yīng)針灸教學現(xiàn)代化和國際化的大趨勢，我院在針灸教學方法方面也進行了不同程度的改革嘗試。針灸教學實驗室改變以往傳統(tǒng)教學課堂中師生關(guān)系授課方式，充分發(fā)揮學生自主學習的主觀能動性，教師穿梭于各小組之間進行指導、幫助或糾正，從而形成獨特的針灸教學互動模式。

圖2 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)實驗室

3 虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)優(yōu)勢

3.1 把傳統(tǒng)針灸經(jīng)絡(luò)腧穴理論與解剖學相結(jié)合 經(jīng)絡(luò)理論比較抽象，學生理解難度較大，利用現(xiàn)代科學技術(shù)手段，根據(jù)需要將解剖學(包括人體解剖、局部解剖、斷層解剖)與經(jīng)絡(luò)腧穴以及周圍組織，用三維立體的方式進行展現(xiàn)，使學生對于經(jīng)絡(luò)腧穴有一個全面的了解。如圖3所示。

圖3 針刺操作斷層解剖示意圖

3.2 利用科學技術(shù)將抽象的中醫(yī)傳統(tǒng)子午流注理論可視化、立體化、動態(tài)化 子午流注理論一直作為針灸學教學難點，學生普遍反映知識晦澀難懂，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立天人合一的三維空間，將子午流注經(jīng)氣開闔時間、日月星辰、時空變換等要素用技術(shù)手段形成動畫，充分展現(xiàn)中醫(yī)文化的內(nèi)涵。

3.3 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)對針灸教學方法進行大膽的改革探索，教學效果明顯 在可操作性、互動性、交流性強的課堂中，學生活潑而學習積極性又高，這樣自主的學習環(huán)境中提高了學生創(chuàng)造思維的能力以及合作的意識。

為增加學生學習趣味性及有效鞏固課堂所學知識，系統(tǒng)還將針灸學內(nèi)容編輯自我評估游戲APP。APP設(shè)計以主題闖關(guān)模式將經(jīng)脈循行、穴位定位、針刺操作等內(nèi)容串聯(lián)，闖關(guān)環(huán)節(jié)不同游戲規(guī)則不同，游戲效果也不同。例如在穴位定位闖關(guān)環(huán)節(jié)中學生通過移動終端需在規(guī)定時間內(nèi)迅速并準確指出APP給定的穴位分布位置，超時或穴位定位錯誤率達給定題目的30%，均不能進行下一闖關(guān)環(huán)節(jié)，游戲最終效果是要學生準確并牢記穴位定位。再如針刺操作闖關(guān)環(huán)節(jié)，APP會提供正確與錯誤的針刺演示視頻供學生判斷，判斷失誤率達30%，同樣不能進入下一闖關(guān)環(huán)節(jié)，同時APP會提供針刺禁忌提示內(nèi)容。游戲最終效果是要求學生規(guī)范針刺。如圖4所示。

圖4 移動終端針灸理論評估游戲

總之，學生能從VR系統(tǒng)學到：(1)學生能夠身臨其境看到經(jīng)脈的循行、腧穴的定位、腧穴的解剖層次及特殊部位腧穴的臨床針刺操作；(2)學生對整個針灸系統(tǒng)有直觀的感受，激發(fā)學生學習針灸的興趣；(3)模擬執(zhí)業(yè)醫(yī)師階段性考試內(nèi)容，制作了100個重點腧穴的點穴和針刺操作；(4)可以用于實驗課平時測試，作為一項形成性評價內(nèi)容。

4 虛擬現(xiàn)實針灸教學的評價

學生通過使用虛擬現(xiàn)實針灸教學系統(tǒng)后，于每學期末采用移動終端的方式對教學系統(tǒng)進行評價，要求體驗過VR針灸教學系統(tǒng)的學生必須完成調(diào)查問卷，并將問卷結(jié)果分析后做出相應(yīng)的調(diào)整，更好的應(yīng)用到下一學期的教學中。

問卷內(nèi)容主要涉及4個方面內(nèi)容：(1)是否喜歡VR技術(shù)教學；(2)VR技術(shù)混合教學是否有利于提高學習興趣；(3)VR技術(shù)混合教學是否有利于提高思維能力；(4)VR技術(shù)混合教學是否有利于提高操作能力。前期問卷調(diào)查結(jié)果顯示：180名調(diào)查者中，有86%的學生喜歡VR針灸教學系統(tǒng)；89%的學生認為VR技術(shù)混合教學有利于提高學習興趣；82%的學生贊成VR技術(shù)混合教學有利于提高思維能力；93%的學生認為VR技術(shù)混合教學有利于提高操作能力。如圖5所示。

5 結(jié)語

隨著社會的進步、科技的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為醫(yī)療與醫(yī)學教學開辟了一個新的道路，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用能夠在某種程度上克服經(jīng)絡(luò)腧穴認知過程中過于抽象以及晦澀難懂的障礙，同時還能通過科技的力量來改善針灸操作過程的缺陷，相信未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)在針灸領(lǐng)域中將發(fā)揮越來越重要的作用。

圖5 問卷調(diào)查情況

在國內(nèi)中醫(yī)事業(yè)發(fā)展形勢大好的狀態(tài)下，順應(yīng)針灸教學現(xiàn)代化和國際化的大趨勢，建立一個數(shù)字化、信息化的針灸學虛擬現(xiàn)實技術(shù)實驗室，包括購進更多的頭戴設(shè)備、裝配更好的實驗室環(huán)境、積累更多的特色醫(yī)療見習素材等作為針灸教學的載體，并在此基礎(chǔ)上進一步加深嘗試教學方法和課程體系的改革，為社會、國家培養(yǎng)更多創(chuàng)新型、應(yīng)用型中醫(yī)學人才。