數(shù)字虛擬人體上針刺手法學(xué)的vr再現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-19 19:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 virtual human. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016。20(44):66436648.6645ISSN 20954344 CN 211581/R CODEN: ZLKHAH0 引言 Introduction Jiang Yuchen, Master, Dongfang Hospital, Tongji University, Shanghai 200092, China Corresponding author: Jiang Jun, Associate professor, Basic Medical College, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 200010, China針灸手法學(xué)與穴位解剖學(xué)是解剖學(xué)與中醫(yī)針灸學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)學(xué)科，體現(xiàn)出中西醫(yī)結(jié)合、臨床醫(yī)療與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)相結(jié)合的特點(diǎn)。由于學(xué)科交叉，該門課程的教與學(xué)均具有一定的難度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，其輔助教育功能日漸顯示其優(yōu)越性。將穴位解剖立體構(gòu)筑形態(tài)融入針灸手法學(xué)教學(xué)，結(jié)合數(shù)字化虛擬針灸人計(jì)劃的實(shí)施和應(yīng)用，將能極大地提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)興趣，可使針灸手法學(xué)的教與學(xué)的過程發(fā)生根本性變化[1]。1 材料和方法 Materials and methods 設(shè)計(jì) 針刺手法學(xué)與數(shù)字化虛擬針灸人三維立體表達(dá)實(shí)驗(yàn)。 時(shí)間及地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)于2011年1月至2013年12月在上海中醫(yī)藥大學(xué)解剖教研室國家三級實(shí)驗(yàn)室完成。 材料 上海中醫(yī)藥大學(xué)解剖教研室對腧穴解剖結(jié)構(gòu)的研究成果[2]；德國漢堡大學(xué)利用VHP數(shù)據(jù)集開發(fā)的VOXELMAN可視人體操作平臺[3]。 方法 針法是指在中醫(yī)理論的指導(dǎo)下把針具(通常指毫針)按照一定的角度刺入患者體內(nèi)，得氣，又稱“針感”，使針刺部位產(chǎn)生經(jīng)氣感應(yīng)的手法。通常此時(shí)患者伴有酸麻脹痛感。運(yùn)用捻轉(zhuǎn)與提插等針刺手法來對人體特定部位進(jìn)行刺激，達(dá)到治療疾病的目的。刺入點(diǎn)稱為人體腧穴，簡稱穴位。 建立針刺人體軟組織時(shí)的生物力學(xué)數(shù)據(jù)庫 見圖14。6649ISSN 20954344 CN 211581/R CODEN: ZLKHAHBAUSB連接通信生物力學(xué)數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)針刺力傳感儀針灸專家針刺手法治療志愿者圖2 針刺現(xiàn)場照片F(xiàn)igure 2 Scene photographs of acupuncture manipulation圖注：圖中A為腎俞穴針刺數(shù)據(jù)采集，B為中脘穴針刺數(shù)據(jù)采集。圖1 材料方法流程框圖Figure 1 Flow chart of material and methodAB圖4 生成針刺臨床手法力學(xué)數(shù)據(jù)庫Figure 4 Generation of mechanics database of clinical acupuncture manipulation圖3 針刺樣本位移、速度、力度力反饋波形圖Figure 3 Force feedback waveform of the displacement, speed and strength圖注：圖中A為針刺腎俞穴力學(xué)樣本波形，B為針刺中脘穴力學(xué)樣本波形圖。圖6 針刺尺神經(jīng)的動(dòng)畫著色顯示Figure 6 Animation coloring display of ulnar nerve acupuncture圖5 小海穴的虛擬進(jìn)針操作界面Figure 5 Virtual needle operation interface of Xiaohai acupoint由針灸專家對50名志愿者(男女各25名)，進(jìn)行雙側(cè)曲池穴、環(huán)跳穴、風(fēng)池穴、中脘穴、腎俞穴共2550次手法測試，直接獲得腧穴針刺得氣時(shí)的進(jìn)針位移、速度、力度力反饋曲線不同數(shù)據(jù)。生成多樣本針刺力學(xué)參數(shù)，利用德國漢堡大學(xué)基于可視化人體數(shù)據(jù)集開發(fā)的三維可視化VOXELMAN操作平臺，結(jié)合腧穴解剖結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析處理后得到相對標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，建立針刺人體軟組織時(shí)的生物力學(xué)數(shù)據(jù)庫。 具體參數(shù)為：針尖與皮膚的碰撞點(diǎn)到當(dāng)前位置之間的距離，針刺得氣時(shí)進(jìn)針點(diǎn)的最大深度和最小深度，針體進(jìn)入脂肪組織、肌組織的長度，針尖觸接骨頭的深度；進(jìn)針和退針時(shí)的動(dòng)摩擦力，進(jìn)針和退針時(shí)的靜摩擦力(針體和組織沒有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的針尖作用力，肌肉的動(dòng)摩擦力等)；皮膚的基礎(chǔ)形變量，針尖所在組織的黏性系數(shù)(皮膚的彈性系數(shù)和黏性系數(shù)，脂肪的黏性系數(shù)，骨組織的彈性系數(shù)等)；針尖的運(yùn)動(dòng)速度，針體和組織的相對運(yùn)動(dòng)速度(如針尖與脂肪組織的相對速度)，速度的臨界值等。圖3是針灸專家進(jìn)針過程中，反饋力隨進(jìn)針距離變化的波形圖。生成針刺臨床手法力學(xué)數(shù)據(jù)庫。 針刺手法虛擬視覺和虛擬觸覺再現(xiàn) 使用OPENGL來實(shí)現(xiàn)虛擬針灸系統(tǒng)視覺上的模擬，對皮膚以及肌肉進(jìn)行三維重建，并且完善其“骨骼”結(jié)構(gòu)，使其在進(jìn)針過程中完成視覺上的自然形變。虛擬針灸針的運(yùn)動(dòng)由力反饋設(shè)備的手柄進(jìn)行控制，當(dāng)虛擬針接觸到虛擬皮膚和虛擬肌肉時(shí)，隨著破皮以及組織內(nèi)滑動(dòng)等一系列運(yùn)動(dòng)過程，虛擬皮膚和肌肉發(fā)生形變，完成針刺虛擬的視覺再現(xiàn)。通過在虛擬人體上的腧穴定位和組織分割，在演示圖上可清楚地看到針刺過程中毫針經(jīng)過的組織，肌肉分割、血管及神經(jīng)建模的效果非常理想，通過著色可標(biāo)注重要的組織結(jié)構(gòu)(圖5，6)。 針灸手法力反饋過程的觸覺再現(xiàn)由力反饋設(shè)備Falcon完成。視覺虛擬環(huán)境內(nèi)，當(dāng)虛擬針接
范文總結(jié)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1