沉浸式全息虚拟现实的腧穴定位交互教学系统的设计与实现

陈文文 曹潇艺 黄予谦 王凯婷 李敏

摘要：数字化信息时代的到来，推动虚拟交互教学的发展。为了提高腧穴的教学效果，设计了沉浸式腧穴全息定位交互教学系统。建立虚拟人体模型并标记好腧穴，利用投影仪将影像投影到人体体表，在人体体表显现所需腧穴的定位点，为腧穴研究和针灸教学开启新思路，提供新手段。

关键字：腧穴定位;人体三维模型;虚拟现实;穴位

【中图分类号】R24 【文献标识码】A 【文章编号】2026-5328（2021）05-044-02

数字化虚拟人技术催生了数字化腧穴学，为虚拟腧穴教学提供了新思路[1]。虚拟现实拥有低成本、多互动、强趣味、高安全、可重复等诸多优点，可以作为一种新型的教学工具，在課堂教学、实践教学等多种教学场景中加以应用，可不断提升课程的教学效果[2]。融合虚拟解剖平台的交互式教学可有效提高腧穴实践教学的效果[3]。

腧穴三维可视化技术可以更好、更直观地在虚拟人体模型上看到腧穴的解剖位置[4]。目前腧穴虚拟交互教学中实现腧穴的可视化都是建立了虚拟腧穴模型，在计算机上操作模型实现虚拟腧穴交互教学[1，5，6，7]，这种虚拟腧穴交互教学仍隔着一层屏幕，为了进一步提升教学效果，设计了沉浸式全息虚拟现实的腧穴定位交互教学系统。

一、腧穴定位建模技术和成果

基于红外和电阻抗设备存在一些由环境、人体生理变化等因素的影响而产生误差的缺陷，最终我们采用最传统的方式进行人体建模，依据解剖学结构进行腧穴定位，也可以和其他信息处理系统相结合，做到数据可视化

1.建立人体虚拟模型

沉浸式腧穴全息虚拟定位系统是采用“骨度分寸法”建立人体标准虚拟模型，依据骨度折量寸结合体表标志标记腧穴位置，标记后请专家审核腧穴的位置，确保其准确性。

骨度折量法[8]，古称“骨度法”，即以骨节为主要标志测量周身各部位的大小、长短，并依其比例折算出尺寸。采用骨度分寸折量法，不论男女老幼、高矮胖瘦，只要部位相同，其寸数便相同，均可按此标准测量。由于每个人的年龄体型都有一定的差异，每个人的穴位绝对位置会有一定的差异，但对应骨骼的相对位置是一定的;我们的虚拟人体模型正是按照骨度分寸折量进行建模。我们在人体模型上建立骨骼，调整骨骼以实现动作的改变。模型共有22616顶点、25510面数、59对象和13辅助对象。

2.腧穴在模型上的定位

国标规定的取穴方法有三种：体表解剖标志定位法、骨度分寸定位法以及手指比量法，“寸”和体表标志的选择可以确保取穴准确性，而腧穴准确定位是针灸临床疗效的保障[9，10]。中医中体表标志取穴法，即通过体表标志进行取穴，以体表标志为基础，骨度分寸法为度量，辅以手指比量法可对腧穴进行客观定位[11]。

在模型上依据骨度分寸法结合体表标记取穴法标记腧穴的位置，标记后请专家确认了穴位的准确性。人体虚拟腧穴模型建立好后，再反投影到人体体表，矢量调整模型比例与人体体表相吻合，虚拟穴位相对位置保持不变，就能实现较为准确的定位。

3.腧穴体表投影的原理和实现

3.1等大投影

投影机先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。

由于通过改变物距与焦距的距离可以改变像的大小，且物的大小和像的大小有一定的比例关系。物距是固定的，根据投影比例固定像距，调节物即建立的人体模型比例的大小就可以调节像的大小，或者调节投影仪的参数，最终达到实现等大投影的目的。

3.2在人体体表显示腧穴的位置

使用时，使用者需要采取固定体位，该体位应与治疗体位一致。该系统采用全息投影的方式，因此除了需要考虑治疗方面的体位，还应考虑投影方面的体位，选择合适的体位使投影能够最大限度地符合体表。临床常用的体位基本上有两种，即卧位和坐位[12]。坐位又可分为仰靠坐位、侧伏坐位、俯伏坐位[12]。

本文选取仰卧位进行举例。让受试者仰卧保持不动，再根据实际投影的方向微调姿势，使人体的前臂与虚拟人体模型中的前臂基本吻合，再看虚拟模型投影到人体表面的穴位点，比较准确地确定出这些穴位的位置。综上，使用者的体位首先根据治疗体位来定，再考虑投影因素微角调度方向进行寻穴。固定的体位让模型图像能长时间、准确地投影到对应人体部位上，并与其重合，能更加准确地达到寻穴的目的。

二、沉浸式全息虚拟现实腧穴交互系统的设计

1.投影式腧穴虚拟定位系统

一个投影能实现局部的多方向定位，如果采用多个方向投影，理论上可以实现人体横向360°和纵向360°的多方位投影。使用多个投影仪，分别投影人体手臂正、侧两面，使两面分别完整重合，形成一个类似全息投影的人体手臂影像，投影到人体后，相对应的穴位点在人体表面呈现，达到部分全息的效果。

2.沉浸式虚拟腧穴交互教学系统的构想

由下图所示，投影仪经四个面反射投射穴位，在中间形成虚拟影像，人躺在在中间，可在人体身上形成虚影，从而实现腧穴虚拟定位。沉浸式腧穴定位系统运用全息虚拟现实形成虚影，犹如身临其境，更好的助于腧穴位置的教学，为以后腧穴教学提供一种新思路和新手段。

三、讨论与展望

（一）医学院校示教

此沉浸式的腧穴穴位定位交互教学系统，可以让学生在平时的自我训练中初识穴位的大致位置，有一定的视觉印象。人体腧穴虚拟模型的投影虚影可以减轻纸质和实体模型的消耗。采用全息投影技术，让人体代替墙上的空白投影幕布，在人体上显示实影，缩短了人与腧穴的距离，既可以提高学生学习效率，也可以减轻老师施教负担。

（二）理疗机构理疗服务

随着我国科学技术、社会经济的发展和人们康复保健意识的不断提高，社会对康复理疗人员的需求不断增长。对于一些没有经过系统学习的理疗服务人员，可以通过虚拟腧穴定位交互系统进行自我学习，也能够在服务时运用此技术，进行简易快速的穴位定位，达到节省时间、提高服务效率的目标。

（三）居家健康

养生是人类永恒的主题，只要生命存在，就需要养护。而对腧穴的理疗是实现养生保健的有效方法之一。在日常百姓生活中，穴位按摩、穴位治疗越来越日常。在日常百姓生活中，穴位按摩、穴位治疗越来越日常。普通人对于居家理疗的需求也越来越迫切，而操作简易且快速的穴位定位更能被接受。病理下，人體穴位会有敏化态，受小刺激会有大反应，找准穴位的位置才能实现更好的治疗效果[13]。穴位的正确寻找也显得更加重要，此投影式的腧穴穴位定位系统可以帮助百姓日常家中的穴位寻找，方便快捷。

四、参考文献

[1]孟向文，刘建卫，潘建明，高学全，郭义，陈泽林.以穴位三维构建为平台为腧穴学教学提供新手段[J].中国高等医学教育，2011（07）：41-42+75.

[2] 岳梅. 虚拟现实在医学教学中的应用场景研究[J]. 中国中医药现代远程教育.2020， 18（17）.48-50

[3] 陈菁，肖丽，胡丽萍，曹夏，李淑珍，谢菊英.融合虚拟解剖平台的交互式教学模式在《经络腧穴学》实践教学中的应用[J].中国针灸，2019，39（11）：1235-1238.

[4] 唐雨兰，杨茜芸，郁洁，刘迈兰，罗坚，李南.腧穴的三维可视化研究在《刺法灸法学》教学中的应用[J].中国中医药现代远程教育，2016，14（20）：25-26.

[5]孙杰，吴春雨.基于Web的经络腧穴学三维虚拟实验设计与开发[J].中国医学教育技术，2016，30（03）：277-281.

[6]符永驰， 基于三维虚拟技术的人体经络穴位可视化研究与实现. 北京市，中国中医科学院中医药信息研究所，2016-11-29.

[7]段冉. 虚拟人体与针灸腧穴的可视化设计与实现[D].北京工业大学，2015.

[8]翟羽佳. 定穴体表标志定位与测量[D]. 天津大学， 2012.

[9]陈艳焦， 徐玉东， 刘佳缘，等. 骨度、骨度折量分寸与同身寸及其关系的研究[J]. 上海针灸杂志， 2016， v.35（04）：78-82.

[10]郑娟娟， 沈雪勇， 赵毅. 经络腧穴红外辐射特性研究[J]. 中国针灸， 2010（10）：831-834.

[11] 刘立安，孟月，周立群，王育林.腧穴取穴法的考证与应用[J].中华中医药学刊，2018，36（11）：2601-2604.

[12] 周俊亮. 浅谈对腧穴定位的思考[J]. 广西中医药大学学报， 2016， 19（002）：77-78.

[13] 斯琴高娃，牟秋杰，汉德尔玛，李志刚.腧穴敏化特性与调控机制研究[J].针灸临床杂志，2019，35（08）：4-8.

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