基于Unity3D的中医针灸教学训练测评系统设计

阚红星 陈光恩 徐伟 汪庆 谭红春

摘要：中医针灸作为中医特色疗法之一，是中医教学的基本课程。传统的教学模式和方法对于学生掌握的理论知识和临床技能的考核存在一定的局限性。在中医针灸教学训练中，运用虚拟现实（virtualrealityVR）技术，实现虚拟针灸识穴，针号的选择，以及虚拟针插入穴位的深度和角度等的训练，将有助于学生对中医针灸的知识学习和临床实践操作。让更多的人喜欢和学习中医针灸起到积极的作用。

关键词：Unity3D;针灸教学训练;虚拟现实（VR）.腧穴位置;测评

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）01-0040-02

1概述

中医针灸作为中医特色疗法之一，以经络腧穴理论、刺灸技术、针灸的作用机理和临床治疗为主要研究对象的一门临床学科，是中医教学的基本课程。经络腧穴理论教学内容主要各类经脉的循行分布和各个穴位在人身上的位置，以及其相对于的主治病症和临床应用。需要学生记忆的知识点繁多，需要学生花费很多时间来整理和记忆。针灸技术主要包括针的刺针的角度、深度和选择相应适合的针，不同的穴位要选择不同大小长短的针进行针刺。不同的穴位、不同的刺法需要学生花大量的时间去临床实践。

同时，以往的针灸教学是以纸质的教科书上的图像或者临时拿到教室的针灸模型。其存在的缺点如纸质图像不能很好地展示穴位或者经理的立体感，学生不能直接获取相应的信息。立体的针灸模型也有其缺点如体积大的模型，不容易拿到教室，每次上课需要人工搬到教室，很不方便，体积小的又不能清楚的展示穴位和经络的相关信息。这些教学辅助设备和器材存在一定的时间和空间局限性。在考查学生掌握的理论和实践的能力时，也有一定的局限性。

最近几年非常热门的技术，如大数据、人工智能（ArtificialInteHigence，AI）和虚拟现实（Virtual RealiU，VR）技术运用在医学领域中。在医学领域，为了临床教学和手法技能的进一步完善与提高，把当代前沿科技之一的VR技术应用到中医针灸教学训练中去，将有利于提高针灸教学效率和学生针灸的临床实践的手法操作技能。本文将探讨虚拟现实技术在针灸推拿教学训练中的成绩考核应用。

2Unity3D技术

Unity3D是一个可以让开发者创建三维视频游戏、物体可视化、实时立体动画等类型互动内容的由UnityTechnologies公司开发的多平台综合型游戏开发工具和专业的游戏引擎。其编译器是支持跨平台的，可以在如Linux、Windows、Mac OS等操作系统上运行。开发的游戏产品可以在Windows、Mac、An-droid、iPhone等平台上运用。在游戏开发、仿真模拟、动漫、电影、教育等多行业中广泛运用。

3虚拟针灸教学训练测评系统设计

本项目的开发模式为，第一步，使用建模软件3Ds max创建完整的虚拟针灸人体模型。然后再结合Unity3D开发软件，编写可以实现相关动作的代码，再结合鼠标和键盘实现虚拟针灸训练等操作功能。

系统的功能有：学生信息管理，针灸训练成绩管理，用于针灸治疗的病症库管理，针灸训练考核等功能。系统功能结构图如下图1：

3.1针灸人体建模

针灸人体模型主要包括人体骨骼，皮肤，经络以及腧穴位置。在3ds max软件中，对人体的表面皮肤，尤其是十二皮部的建模。人体骨骼和经络系统的循行分布和走向流行，以及腧穴位置等信息严格参照人体和医学信息的真实情况。保障虚拟针灸人体模型的准确可靠。

3.2数据库设计

数据库设计用于存储相应的数据。MySQL数据库有其开源、体积小、速度快等特点，非常适合本项目。在数据库中，需要建立经脉表、穴位表、学生信息表、考核成绩表、病症库表、奇经八脉表、十二正经表、十二经别等表。其中最重要的就是穴位表和学生信息表，穴位表包含ID、名称、部位、针灸角度、针灸深度、主治症状、备注和所属经脉共八项属性。每个穴位都对应3D场景中的一个穴位物体。学生信息表包含ID、学号、姓名、性别、班级、测试成绩、测试时间、备注等信息。

4系統关键技术

4.1UI设计

好的uI设计才能更好地方便用户学习和工作。根据功能的要求和特点，让用户很好的使用本系统，在此设计了本系统的交互页面。

系统的主界面由菜单按钮区，搜索框区和显示区三大区域。菜单按钮区用于选择相应的功能模块。搜索框区方便用户查找自己需要的内容信息。显示区用于显示当前用户操作结果和提示信息。

4.2 3D浏览和虚拟针灸操作的设计

在本系统的3D场景交互中，通过鼠标和键盘上指定的按键的操作，对虚拟针灸人体模型以及穴位经络的三维浏览查看和虚拟针灸对人体模型穴位进行针刺的操作。本系统3D场景的查看可以通过鼠标和键盘的操作进行场景画面的旋转、放大和缩小，以及虚拟模拟针灸针刺穴位的过程。实现操作部分代

4.3成绩考核功能设计

用户在练习针灸进行针刺穴位时，根据预设的标准针刺的插入深度和角度的信息，系统自动判断当前针刺穴位的结果。在成绩考核项目里，根据不同病症所对应的穴位以及选择相应的针号，再根据针刺穴位时的结果进行判断此次针灸测试的成绩的优良。系统显示区运行效果如下图2所示：

5总结与展望

中医针灸训练测评系统是为了更好地在针灸教学中，让学生理解和掌握针灸医学的专业知识和临床实践技能。本系统为学生学习针灸提供一个没有时间和空间限制的虚拟临床治疗场景，让学生体验当一名真实的医生进行施针针灸。通过亲身体会诊断疾病、制定针灸治疗原则并亲自操作的诊疗过程，并在教师的引导下总结诊疗的思路、技巧和规律。进而让更多的人喜欢中医针灸，学习中医针灸，推广中医针灸。