虚拟现实针灸教学系统的应用与探索*

河北中医学院针灸推拿学院

张选平 贾春生 邢海娇 张晓琪 高 飞 谢 煜△ 李金鹏△△(石家庄 050200)

提要 虚拟现实技术是当前社会讨论热点之一，将该技术与医学知识相结合，尤其应用于针灸教学中已是未来针灸教学发展的必然趋势。本文主要介绍了虚拟现实技术在针灸教学中的应用情况、优势以及学生使用系统之后的客观评价。该技术使经络腧穴定位立体、课堂教学生动形象，保证学生记忆力持久且易掌握、操作体验接近真实感等明显优势，大大提高了学生学习针灸学理论知识的趣味性。

针灸学是在中医理论指导下，研究经络、腧穴、刺法灸法，探讨运用针灸防治疾病规律的一门学科，相较于中医基础理论课程而言，针灸学是一门实践性较强的课程。针灸学涵盖了经络腧穴学、刺法灸法学、针灸治疗学3部分内容，其中经脉循行、腧穴定位及主治始终是经络腧穴学教学环节的重中之重[1]。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术是当前被广泛应用于诸多领域的1种高新技术，通过利用电脑模拟产生1个三维空间的虚拟环境，同时提供关于触觉、视觉、听觉等感官的模拟景象，从而让使用者能够及时、无限制地观察三维空间内的虚拟现实幻景与事物[2]，进而产生身临其境的感觉。

目前腧穴定位的教学现状大多为教师采用形象直观、图文并茂的实体图片或多媒体课件等二维模型，或借助经络腧穴人体模型等辅助教具实现，因其在教学展示中穴位定位、经络循行空间立体感不具优势，相当一部分学生对经络腧穴定位能力差且难以形成有效的长期记忆[3]。针对这一困境课题组提出了将虚拟现实技术运用到针灸教学领域，旨在营造虚拟立体环境为针灸初学者提供三维交互空间，既能使学生轻松、高效地记住身体腧穴的名称及分布位置，又能够便捷地模拟针灸取穴时的操作过程。

1 虚拟现实针灸教学系统的构建

将虚拟现实技术与中医针灸学理论进行有机整合，构建虚拟现实针灸教学系统平台，旨在“以生为本，实践为重”，创新科学技术、知识吸收路径，开拓视野，启迪智慧。

首先，基于国家标准化教材——《经络腧穴学》《刺法灸法学》《针灸治疗学》，规范针灸学理论知识以及针刺步骤要点；其次，通过专家涵询并结合临床实际形成开发脚本；最后结合人体解剖及断层解剖学知识建立三维立体模型，确定362个腧穴的具体位置、空间定位体现腧穴三维全景特色。如图1所示。

2 虚拟现实针灸教学系统的应用情况

虚拟现实针灸教学系统主要特征是感知性、沉浸感和交互性，在虚拟情景里学生通过触觉、视觉、听觉等多种感官作用，身临其境的感受到针灸的全貌，对经脉循行、腧穴定位及微针系统等有更深层次的了解。

2.1 虚拟现实针灸教学系统内容 制作虚拟现实针灸学教学系统，包括经络腧穴全景见习视角、腧穴三维模型图、子午流注运行、取穴视频等内容。

2.2 虚拟现实针灸教学系统场景

2.2.1 经络腧穴全景见习视角：系统将人体十二经脉、奇经八脉、十五络脉、经穴、经外奇穴等信息分为不同场景，并根据教学需要将经络、腧穴与解剖学等内容结合，用三维立体图的形式展现出来，使用者可360°(上下左右)旋转，查看任一场景在人体解剖模型中的具体位置(模型不可放大缩小、拉近距离)，从而使学生对于经络腧穴在人体内的空间分布有一个具体的认识。

2.2.2 取穴、刺穴操作视频讲解：为便于学生掌握针刺穴位操作，每一个腧穴都根据教学目的和要求，添加了简明扼要的文字，同时系统编辑、配音、合成了腧穴取穴、刺穴的示教视频。除此以外学生也可在系统内学习观赏火针、放血、刺络拔罐等特色疗法的操作视频。

2.2.3 子午流注运行：子午流注是中国古代天人合一理论在传统生命科学的体现，古人认为人体的气血随时间变化而出现周期性的盛衰开阖，气血盛时穴“开”，气血衰时穴“阖”。系统利用现代技术将穴位在各时辰开阖情况做成动画，以此可将晦涩难懂的子午流注理论可视化、动态化。

2.3 虚拟现实针灸教学系统实验室的建设 河北中医学院率先设立虚拟现实针灸教学系统试点，将传统教室改造成现代化虚拟现实针灸实验室作为针灸教学的载体。目前我院虚拟现实针灸教学系统实验室，有一台教师机，28台学生机。具体如图2所示。同时，为顺应针灸教学现代化和国际化的大趋势，我院在针灸教学方法方面也进行了不同程度的改革尝试。针灸教学实验室改变以往传统教学课堂中师生关系授课方式，充分发挥学生自主学习的主观能动性，教师穿梭于各小组之间进行指导、帮助或纠正，从而形成独特的针灸教学互动模式。

图2 虚拟现实针灸教学系统实验室

3 虚拟现实针灸教学系统优势

3.1 把传统针灸经络腧穴理论与解剖学相结合 经络理论比较抽象，学生理解难度较大，利用现代科学技术手段，根据需要将解剖学(包括人体解剖、局部解剖、断层解剖)与经络腧穴以及周围组织，用三维立体的方式进行展现，使学生对于经络腧穴有一个全面的了解。如图3所示。

图3 针刺操作断层解剖示意图

3.2 利用科学技术将抽象的中医传统子午流注理论可视化、立体化、动态化 子午流注理论一直作为针灸学教学难点，学生普遍反映知识晦涩难懂，通过虚拟现实技术，建立天人合一的三维空间，将子午流注经气开阖时间、日月星辰、时空变换等要素用技术手段形成动画，充分展现中医文化的内涵。

3.3 基于虚拟现实技术对针灸教学方法进行大胆的改革探索，教学效果明显 在可操作性、互动性、交流性强的课堂中，学生活泼而学习积极性又高，这样自主的学习环境中提高了学生创造思维的能力以及合作的意识。

为增加学生学习趣味性及有效巩固课堂所学知识，系统还将针灸学内容编辑自我评估游戏APP。APP设计以主题闯关模式将经脉循行、穴位定位、针刺操作等内容串联，闯关环节不同游戏规则不同，游戏效果也不同。例如在穴位定位闯关环节中学生通过移动终端需在规定时间内迅速并准确指出APP给定的穴位分布位置，超时或穴位定位错误率达给定题目的30%，均不能进行下一闯关环节，游戏最终效果是要学生准确并牢记穴位定位。再如针刺操作闯关环节，APP会提供正确与错误的针刺演示视频供学生判断，判断失误率达30%，同样不能进入下一闯关环节，同时APP会提供针刺禁忌提示内容。游戏最终效果是要求学生规范针刺。如图4所示。

图4 移动终端针灸理论评估游戏

总之，学生能从VR系统学到：(1)学生能够身临其境看到经脉的循行、腧穴的定位、腧穴的解剖层次及特殊部位腧穴的临床针刺操作；(2)学生对整个针灸系统有直观的感受，激发学生学习针灸的兴趣；(3)模拟执业医师阶段性考试内容，制作了100个重点腧穴的点穴和针刺操作；(4)可以用于实验课平时测试，作为一项形成性评价内容。

4 虚拟现实针灸教学的评价

学生通过使用虚拟现实针灸教学系统后，于每学期末采用移动终端的方式对教学系统进行评价，要求体验过VR针灸教学系统的学生必须完成调查问卷，并将问卷结果分析后做出相应的调整，更好的应用到下一学期的教学中。

问卷内容主要涉及4个方面内容：(1)是否喜欢VR技术教学；(2)VR技术混合教学是否有利于提高学习兴趣；(3)VR技术混合教学是否有利于提高思维能力；(4)VR技术混合教学是否有利于提高操作能力。前期问卷调查结果显示：180名调查者中，有86%的学生喜欢VR针灸教学系统；89%的学生认为VR技术混合教学有利于提高学习兴趣；82%的学生赞成VR技术混合教学有利于提高思维能力；93%的学生认为VR技术混合教学有利于提高操作能力。如图5所示。

5 结语

随着社会的进步、科技的发展，虚拟现实技术为医疗与医学教学开辟了一个新的道路，虚拟现实技术的运用能够在某种程度上克服经络腧穴认知过程中过于抽象以及晦涩难懂的障碍，同时还能通过科技的力量来改善针灸操作过程的缺陷，相信未来虚拟现实技术在针灸领域中将发挥越来越重要的作用。

图5 问卷调查情况

在国内中医事业发展形势大好的状态下，顺应针灸教学现代化和国际化的大趋势，建立一个数字化、信息化的针灸学虚拟现实技术实验室，包括购进更多的头戴设备、装配更好的实验室环境、积累更多的特色医疗见习素材等作为针灸教学的载体，并在此基础上进一步加深尝试教学方法和课程体系的改革，为社会、国家培养更多创新型、应用型中医学人才。