CN103426352A - 多功能针灸三维教学模型及其教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针灸教学模型，包括透明仿真人模型及底座，透明仿真人模型设置在底座上。透明仿真人模型设置有皮肤组织、肌肉组织、骨骼组织、脏器组织、血管组织、大脑组织等全部人体器官。并在组织内及组织间埋设人体经络线及穴位。组织、经络线、穴位内设置有导线、发光装置、压力传感器及针刺传感器。底座设置有控制电路，上述导线、发光装置、压力传感器、针刺传感器电连接到控制电路，控制电路设置中央处理器，并通过接口可与外部计算机连接。所述针灸仿真人教学模型与普通计算机组成教学系统，计算机设置与上述教学模型对应的三维立体动画模拟人体模型和人体解剖结构数据库，与所述仿真人教学模型的部位器官一一对应并建立关联。

Description

多功能针灸三维教学模型及其教学系统

技术领域

本发明涉及一种中医针灸模型，特别涉及一种结合声、光、电及计算机技术的三维人体针灸教学模型，同时本发明还涉及使用该三维教学模型的针灸教学训练系统。

背景技术

针灸是中医学的重要组成部分之一，是基于汉民族文化和科学传统所产生的宝贵遗产。千百年来，对保卫健康，繁衍民族，有过卓越的贡献。

用于针灸教学的人体针灸模型在中国也有悠久的历史。迄今为止发现的最早的人体针灸模型是距今1000多年“天圣铜人”。其高度及形体与正常成年人相近，胸背前后两面可以开合，体内雕有脏腑器官，铜人表面镂有穴位，穴旁刻题穴名。以黄蜡封涂铜人外表的孔穴，其内注水银。如取穴准确，针入而水银流出；取穴不准，针不能刺入。该铜人在当时可谓“鬼斧神工”，对于针灸的学习起到了巨大的作用。但由于当时科学技术的局限，它的功能还存有较大的局限性。

目前在国内，也有用于辅助针灸教学的人体模型出现，最常见的针灸人体模型大都用塑料或是橡胶等材料改良制作，在人体模型表面刻以经络路线以及穴位并标注穴名，方便查看经络及穴位分布。这些实体模型的总的特点是：直观、便携，学员可以近距离观察每个穴位的位置，且材质较轻，体积较小，便于携带。但是每个穴位的精确位置还需要根据传统中医的定位语言以及穴位的特点来寻找。而且这种实体模型也不便于查找某个未知穴位的位置，在穴位位置不明的情况下可很难找见穴位。在教学与训练上也不能给出准确的评定结果。

随着现代计算机技术发展，也有人应用计算机flash技术建立二维人体穴位模型，这种模型是将人体的平面图分为几个部分，然后分别显示每个部分上的穴位，用鼠标点击穴位名称时，对应位置的点会闪动，并在底部出现穴位具体位置的介绍及认穴方法。

也有关于利用虚拟现实技术建立的三维人体针灸模型的研究，这种模型或是通过构建穴位三维立体模型，清楚显示针灸穴位下的相关组织结构，对针刺穴位的安全性进行可视化研究，三维动态显示针刺作用的部分原理和过程；或是通过建立“针灸穴位人体”三维重构图像数据库和三维重构软件，在计算机屏幕下对人体部分组织进行组织切片，使学生可以任意定位、转动和观察穴位内部结构，在一个三维交互式虚拟数字化三维针灸人环境中学习和练习针灸手法。

在国外，虽然没有利用计算机技术在针灸教学方面的研究，但是在利用虚拟现实技术建立人体模型被越来越多的应用在医学的教学等广泛的领域当中。主要有美国的可视人计划、虚拟人计划、生理人计划、韩国可视人计划、欧洲虚拟人计划、日本虚拟人计划、人类脑计划等。还有很多学者利用虚拟现实技术，建立部分人体结构模型，用于某一项特定外科手术的训练，除了视觉图像，有的还提供了触觉反馈给受训者。但其中大部分还处于研究阶段，没有形成完整技术方案，没有投入正式使用。

而目前实体模型中表面经络腧穴直接显示，不但不便进行未知穴位的定位及学习时自我检验，也不利于学习时的揣穴定位。对于虚拟技术下建立的三维人体针灸模型中主要是从几何角度定量描绘人体解剖结构，把实体变成切片数据，然后在计算机中重建成三维人体，以三维形式看到人体解剖结构的大小、形状、位置及器官间的相互空间关系，从不同角度、不同切面、三维显示穴位的形态结构、毗邻结构关系及深部脏器的位置关系。以上的方式虽然强调了穴位与解剖结构的结合，但是对于解剖基础较差的学员来说，观察起来存在一定的困难，而且虚拟的三维形式并不能达到针灸操作性的训练。

目前国内外也已经研发出许许多多的相关产品，并投入使用，其中与该项目研究较为接近的有透明人体腧穴模型以及光电感应针灸教学模型，但其主要面向对象仅是远距离授课这种模式的教学环境。而对于临床学习及实践中，我们的体会是穴位定位的准确与否往往与针感(是否得气)及治疗效果，有着无法估计的关系。因此，对于针灸的学习，二维平面视觉上的定位远远是不够的。结合杨老的取学经验，将骨度分寸法与“三边、三间”相结合，并联系解剖结构，从而对穴位进行三维立体全方位的诠释。我们的模型可进行近似真人实体的揣穴，而不是完全按照模型体表定位标志来取穴。按照各自的骨度分寸及其解剖特点取穴定位，这就要求模型的材质以及内部结构同真人相似，肌肉骨骼标志可触，并在必要时可视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能三维针灸教学模型，其具有与真人相仿的身体穴位结构及经络结构，并根据不同部位器官设置不同的颜色及不同的透明度，具有发光显示功能，具有揣穴及针刺感知功能，具有模拟针灸教学的较好效果。

本发明的另一目的在于提供一种以上述针灸教学模型为基础的计算机教学系统，其利用上述模型及现行的计算机技术，实现计算机模拟教学与仿真模型的有机结合。

本发明的多功能三维针灸教学模型包括透明仿真人模型及底座，透明仿真人模型设置在底座上，透明仿真人模型设置有皮肤组织、肌肉组织、骨骼组织、脏器组织、血管组织、大脑组织等全部人体器官；并在组织内及组织间埋设人体经络线及穴位；各组织、经络线、穴位设置有导线、发光装置、压力传感器及针刺传感器；上述导线、发光装置、压力传感器、针刺传感器电连接控制电路，控制电路设置中央处理器，并通过接口可以与外部计算机连接；控制电路设置在底座内。

上述本发明的所述模型具有如下的物理结构：

全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明PVC软质材料，各部位厚度依部位特点而定，躯干、四肢部约0.5cm，头、面、手足部约0.3cm，皮下设置针刺传感器；

肌肉采用仿真珊瑚色半透明PVC软质材料，附着于骨骼，肌肉表面覆盖针刺传感器，内部置珊瑚色光源；

躯干及四肢骨骼采用象牙色不透明PVC硬质材料，头颅骨骼采用透明PVC硬质材料，骨骼表面覆盖针刺传感器及象牙色光源；

颅骨内部为大脑组织，采用透明PVC软质材料，内部不同部位设置不同颜色的彩色光源，各部位表面覆盖针刺传感器；

脏器采用不透明PVC软质材料，脏器表面覆盖针刺传感器，内部设置脏器颜色光源；

血管，动脉采用纯红色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯红色光源，静脉采用纯蓝色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯蓝色光源。

所述经络线为12条经脉及奇经八脉循行通道压刻于皮下，内置不同颜色的彩色电光源，穴位处为白色电光源；在仿真人底座上设置相应颜色光源的按钮，分别控制代表12条经脉、奇经八脉、12经脉循行及经外奇穴；所述仿真人模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，穴位按标准位置置于皮下经脉循行通道中，并将穴位名称压制于仿真人模型躯体左侧，穴位编码压制于躯体右侧，穴位处设置压力传感器、红色激光及语音系统。

所述经络循环流行的控制结构采用单片机控制的LED显示灯作为发光装置，控制结构设置中央处理器，分别通过总线接口建立与各经络、穴位的LED灯连接，并设置模型自身按钮控制及无线遥控控制两种模式。

所述使用的针刺传感器的设置部位为皮下组织、相应穴位处及相应器官的外侧，为导电膜传感器，包覆在相应器官外侧及相应穴位外侧，以银针刺穿为触发信号。

所述的压力传感器的设置部位为相应穴位处，按压感应面积大小为1厘米左右，按压感应深度为头面部0.3厘米左右，躯干部0.5厘米左右。

本发明的多功能三维针灸教学模型教学系统，包括所述多功能三维针灸仿真人教学模型及计算机系统，所述教学模型与计算机系统通过接口连接，计算机系统设置与上述教学模型对应的三维立体动画模拟人体模型，各部位各器官与所述仿真人教学模型的部位器官一一对应并建立相应关联。

所述教学系统包括连接驱动模块、信息采集模块、控制模块及显示模块；其中连接驱动模块建立教学模型与计算机之间的连接并形成计算机对模型状态的有效控制；信息采集模块包括教学模型的压力传感器、针刺传感器、控制电路及信息传输路径，将上述信号传递到计算机系统；控制模块用于实现计算机与教学模型之间的双向通信与控制；显示模块包括教学模型发光装置及计算机信息显示系统。

本发明的教学系统还设置计算机仿真人3D动画模拟教学系统，在计算机系统上制作3D动态模拟仿真人的计算机模型，该模型设置有皮肤、肌肉、骨骼、脏器、血管、大脑组织等全部人体器官，分别以不同的颜色及不同的透明度进行显示；并在上述组织内及组织间设有人体经络线及穴位点，各经络线及穴位点按不同颜色进行显示；并在系统内设置人体模型个器官、组织、经络线及穴位的文字说明，随高亮度显示或点击而显示。上述3D模拟教学系统可通过接口与三维仿真人模型建立连接，也可以实现依靠计算机独立运行。

所述3D模拟模型的全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明显示，各部位皮肤模拟厚度视具体部位而定，躯干、四肢部约0.5cm，头、面、手足部约0.3cm；肌肉采用珊瑚色半透明显示；躯干及四肢骨骼采用象牙色不透明显示，头颅骨骼采用象牙色透明显示；颅骨内部的大脑组织采用透明显示，根据内部不同部位设置不同颜色的显示效果；脏器采用不透明显示，脏器的颜色分别以不同的颜色进行显示；动脉血管采用纯红色不透明显示，静脉采用纯蓝色不透明显示。

所述经络线为12条经脉及奇经八脉循行通道以不同颜色的色彩显示，穴位处为白色显示，分别代表12条经脉、奇经八脉、12经脉循行及经外奇穴；所述3D动画模拟模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，穴位按标准位置置于经脉循行通道高亮度显示，并可对应显示穴位名称压、穴位编码，点击穴位将产生语音提示信息。

由于本发明的仿真人体模型使用不同材质制作不同的部位和器官，可以是实现局部可视化，因而可以方便的直接感知人体的生理解剖结构。经络线、穴位及相应器官设置不同颜色的发光装置，可以方便的指示提示穴位位置，方便的显示针刺效果。与计算机结合后能更好的实现教学效果。各器官、经络、穴位设置压力传感器及针刺传感器，可以感知揣穴与针刺结构，进而做出效果评定。

附图说明

图1为本发明的多功能三维针灸教学模型结构示意图；

图2为本发明的教学系统结构示意图；

图3为本发明的穴位点的结构示意图；

图4是本发明的模型教学系统工作流程图。

具体实施方式

本实施方案为通过透明人体模型及三维构图软件相结合的方式，依据经络腧穴学，针灸治疗学，杨甲三取穴经验，利用模拟电子技术，数字电子技术，3D max制作技术。使用无色透明PVC、珊瑚色半透明PVC软质材料，象牙色不透明PVC硬质材料，控制电路板，不同颜色光源，LED灯，无色透明导线制成仿真人三维针灸模型系统。本实施方案所述数据均为对本方案进行说明而用，并不用来限定本发明的保护范围。

如图1、2所示，以半身模型状态进行描述。本发明的多功能三维针灸教学模型包括透明仿真人模型3及底座1，透明仿真人模型3设置在底座1上，透明仿真人模型3设置有皮肤组织、肌肉组织、骨骼组织、脏器组织、血管组织、大脑组织等全部人体器官。并在组织内及组织间埋设人体经络线5及穴位4。组织、经络线、穴位内设置有导线、发光装置、压力传感器及针刺传感器。底座设置有控制电路，上述导线、发光装置、压力传感器、针刺传感器电连接到控制电路，控制电路设置中央处理器，并通过接口可与外部计算机连接6。底座上设置多个控制按钮2。

仿真人以身高为168cm男性为例进行说明。全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明PVC软质材料，各部厚度视具体部位而定，躯干四肢部较厚约0.5cm，头面手足部较薄约0.3cm。这种材料手感真实，且针刺后不留针孔，经久耐用，可以达到与真人相仿的效果。

肌肉采用仿真珊瑚色半透明PVC软质材料，附着于骨骼，肌腱筋膜可视。骨骼采用象牙色不透明PVC硬质材料(头颅骨除外)。

仿真人模型设置底座，底座上有以下几个功能按钮，分别控制启动揣穴模式、启动针刺模式、连接计算机、开启音响、经络循行功能。

头颈部

骨骼：仿真头颅骨骼采用透明PVC硬质材料，可视内部脑组织结构。其下连接7节颈椎，采用象牙色不透明PVC硬质材料，每节颈椎为独立椎骨，包括椎体、棘突和横突。椎骨中间由软质材料制成的椎间盘连接，其生理弯曲与正常人体结构一致。其外附着前纵韧带、后纵韧带及黄韧带。骨骼表面覆盖针刺传感器，并设置象牙色光源。

肌肉：其上主要附着表情肌、咀嚼肌、胸锁乳突肌、舌骨上肌、舌骨下肌、前斜角肌、中斜角肌、后斜角肌等肌肉，肌肉表面覆盖针刺传感器，内部置珊瑚色光源。

脑：颅骨内部为脑，采用透明PVC软质材料，内部置不同颜色彩色光源。分为端脑，包括额叶，设置成粉红色；顶叶设置成紫红色；颞叶设置成紫色；枕叶设置成中蓝色；岛叶设置成青色。间脑设置成春绿色；小脑设置成橄榄色；中脑设置成橙色；脑桥设置成沙棕色；延髓设置成深红色。各部分表面覆盖压力传感器，其中为保护主要部位，延髓表面还覆盖针刺传感器。

眼部：采用仿真进口PVC软质材料，其主要结构包括眼球壁的三层膜(外膜、中膜和内膜)和填充内部的主要折光体、晶状体和玻璃体等。眼动脉、眼静脉分别采用红色、蓝色PVC软质材料埋于眼球后部相应位置，各部位表面覆盖针刺传感器。

血管：头颈部主要大动脉包括颈内动脉、椎动脉、大脑基底动脉环、脊髓前动脉和脊髓后动脉。采用纯红色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯红色光源。主要静脉包括颈内静脉、颈外静脉、锁骨下静脉，采用纯蓝色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯蓝色光源。其他小动脉、小静脉及毛细血管不再单独制作标识。

躯干部

骨骼：包括椎骨(同颈椎)、肋和胸骨。表面覆盖针刺传感器及象牙色光源。

肌肉：包括斜方肌、背阔肌、肩胛提肌、菱形肌、竖脊肌、胸大肌、胸小肌、前锯肌、肋间外肌、肋间内肌、膈肌、腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌、腹直肌鞘、腹筋膜。肌肉表面覆盖针刺传感器，内部置珊瑚色光源。

脏器：包括肺设置成钢蓝色、心脏设置成深红色、肝设置成砖红色、胆社会自称橄榄色、脾设置成重褐色、胃设置成克力色、胰设置成番茄红色、大肠设置成印度红色、小肠设置成淡珊瑚色、肾设置成栗色、膀胱设置成秘鲁色。均采用不透明PVC软质材料，脏器表面覆盖针刺传感器，内部置与脏器同颜色光源。

血管：主要大动脉包括升主动脉、降主动脉、胸主动脉、腹主动脉、髂总动脉，采用纯红色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯红色光源。

四肢部

骨骼：包括锁骨、肩胛骨、肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨、指骨、髋骨、股骨、髌骨、胫骨、腓骨、跗骨、趾骨、跖骨。表面覆盖针刺传感器及象牙色光源。

肌肉：上肢肌包括肩部肌、臂肌、前臂肌和手肌，主要有三角肌、肱二头肌、肱肌、喙肱肌、肱三头肌。下肢肌可分为髋肌、大腿肌、小腿肌和足肌，主要有髂腰肌、梨状肌、闭孔内肌、臀大肌、臀中肌、臀小肌和闭孔外肌、股四头肌、缝匠肌、耻骨肌、长收肌、短收肌、大收肌、股薄肌、半腱肌、半膜肌等。表面覆盖针刺传感器，内部置珊瑚色光源。

血管：主要大动脉包括腋动脉、肱动脉、尺动脉、桡动脉、股动脉、腘动脉、胫后动脉、胫前动脉等，采用纯红色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器及纯红色光源。

经络线与穴位设置

将12条经脉及奇经八脉循行通道压刻于皮下相应的穴位和经脉处，内置不同颜色彩色光源，穴位处为白色光源。在仿真人底座设置22个光源按钮，分别控制手太阴肺经，设置成纯蓝色；手阳明大肠经，设置成粉红色；足阳明胃经，设置成金色；足太阴脾经，设置成纯绿色；手少阴心经，设置成天蓝色；手太阳小肠经，设置成紫罗兰色；足太阳膀胱经，设置成金菊黄色；足少阴肾经，设置成黄绿色；手厥阴心包经，设置成暗青色；手少阳三焦经，设置成玫瑰红色；足少阳胆经，设置成橙色；足厥阴肝经，设置成淡绿色；督脉，设置成纯黄色；任脉，设置成靛青色；冲脉，设置成深橙色；带脉，设置成栗色；阴跷脉，设置成暗蓝色；阳跷脉，设置成洋红色；阴维脉，设置成暗绿色；阳维脉，设置成深红色；12经脉循行；经外奇穴。

经络线和穴位点光源装置为发光二极管，经络线与穴位点发光二极管通过导线与控制电路连接。经络循环流行的控制采用单片机控制LED显示灯的原理。此控制系统分为两级控制网络，分别为遥控器控制电路板和模型身载控制电路板。遥控器电路板上集成的功能和装置有：遥控器供电装置，14条经络的控制按钮，三维模型的启动与关闭按钮，红外线发射装置，中央处理器。模型身载控制电路板上集成的功能和装置有：红外线接收装置，中央处理器，连接各个LED灯的并行线接口。

仿真人模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，其定位标准参照《世界卫生组织标准针灸经穴定位》及“杨甲三取穴经验”。穴位标准位置置于皮下经脉循行通道中，并将穴位名称压制于躯体左侧的底座上，穴位编码压制于躯体右侧的底座上。穴下置压力传感器、红色激光及语音系统。

如图3所示，是本发明的穴位点结构示意图。穴位设置呈一种腔体7的状态，腔体7内可以装设随环境温度变化小的液体（比如纯净水）或者气体8并密封，并在腔体7内设置有压力感应器10及发光二极管及激光装置9，同时在该腔体外侧设置导电膜层作为针刺传感器使用。穴位压力感应器的敏感度为：当对穴位直径1cm范围内施加按压一定深度，躯干四肢部大于0.5cm，头面手足部大于0.3cm，持续时间大于5秒钟的压力时，将激活穴下压力传感器，并触发红色激光及语音系统。红色激光沿与皮肤垂直方向由体内射出（风池穴由鼻尖方向稍向上射出），根据不同的穴位设定激光不同的光线射程，使其达到体表位置即可。同时该穴位相关的解剖结构涉及的肌肉、血管、脏器等将点亮。而打开音响时，则自动启动语音系统提示，播放：“取穴正确，并播报穴位名称及国际编码。”

仿真人模型皮层采用半透明材料，肌肉采用半透明材料，针下解剖结构未激活传感器时不可视。

针刺传感器分为多层导电膜层，其中第一层位于皮下层，第二层为包覆在穴位、肌肉、骨骼、血管及其它组织外侧的导电层。该导电层可直接使用透明导电橡胶制作而成。

针刺时针尖穿透皮层，激活皮下针刺传感器，若没刺到危险组织及器官而刺穿穴位腔体上的导电膜，则该穴位相应的解剖结构点亮自身颜色。针刺时针尖穿透皮层，激活皮下针刺传感器，并刺到危险组织及器官，则该穴位相应的解剖结构不点亮，且被损害的组织及器官点亮警告颜色。

当针刺穴位时，银针穿透皮肤处设置的针刺传感器，再刺穿设置在穴位上的针刺导电膜时，属于针刺穴位正确，触发语音和闪光系统，播报取穴准确且点亮发光系统。

如图4所示，是本三维模型的教学工作流程图。首先打开本模型，如需要查看各经络循行路线及穴位，可以分别使用各经络循行按钮，当打开相应经络循行时，会看到在该透明模型内的经络线闪烁和穴位的LED顺次点亮的效果，揭示相应经络的循行路线及穴位位置。

当要查看经脉流注演示时，打开经脉流注按钮，模型单片机控制依次点亮全部经络循行、穴位及奇经八脉的光源，进而揭示人体经络结构。

进行揣穴教学时，打开揣穴教学模式，然后按压相关穴位，当按压准确时将触发穴位处的压力感应器，控制打开穴位激光系统和语音系统，显示和播报揣穴准确。如果揣穴不准确时则不触发上述系统，需要进一步揣穴。

进行针刺教学时，打开针刺教学模式，然后针刺相关穴位，当针刺准确时将触发穴位处的针刺传感器，控制打开穴位发光装置和语音系统，显示和播报针刺准确。如果针刺不准确时则不触发上述系统，需要进一步针刺。

本发明的实施方案可以使用普通的计算机系统，通过3D技术在计算机系统内建设仿真人模型的模拟3D动画影像。并将该该计算机内的仿真人模型的3D动画影像与上述的透明仿真人模型建立连接，并实现一一对应的逻辑关系。

本发明的多功能三维针灸教学模型教学系统，包括所述多功能三维针灸仿真人教学模型及计算机系统，所述教学模型与计算机系统通过接口连接，计算机系统设置与上述教学模型对应的三维立体动画模拟人体模型，各部位各器官与所述仿真人教学模型的部位器官一一对应并建立相应关联。

所述教学系统包括连接驱动模块、信息采集模块、控制模块及显示模块；其中连接驱动模块建立教学模型与计算机之间的连接并形成计算机对模型状态的有效控制；信息采集模块包括教学模型的压力传感器、针刺传感器、控制电路及信息传输路径，将上述信号传递到计算机系统；控制模块用于实现计算机与教学模型之间的双向通信与控制；显示模块包括教学模型发光装置及计算机信息显示系统。

制作3D动态模拟仿真人计算机模型，按照上述仿真人三维教学模型的结构，对应设置有皮肤、肌肉、骨骼、脏器、血管、大脑组织等全部人体器官，分别以与三维模型不同的颜色及不同的透明度进行显示；并在上述组织内及组织间设有人体经络线及穴位点，各经络线及穴位点可以按不同颜色进行显示。上述的颜色及显示效果与三维模型建立一一对应关系。

如本方案中，3D模拟模型的全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明显示，各部模拟厚度视具体部位而定，躯干四肢部约0.5cm，头面手足部约0.3cm；肌肉采用珊瑚色半透明显示；躯干及四肢骨骼采用象牙色不透明显示，头颅骨骼采用象牙色透明显示；颅骨内部的大脑组织采用透明显示，根据内部不同部位设置不同颜色显示效果；脏器采用不透明显示，脏器的颜色分别以不同的颜色进行显示；动脉血管采用纯红色不透明显示，静脉采用纯蓝色不透明显示。

经络线为12条经脉及奇经八脉循行通道以不同颜色彩色光源显示，穴位处为白色光源显示，分别代表12条经脉、奇经八脉、12经脉循行及经外奇穴；所述3D动态模拟模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，穴位按标准位置置于经脉循行通道中，并显示穴位名称压、穴位编码，点击穴位讲产生语音提示信息。

这种设置的计算机系统即可以独立作为教学模拟模型使用，也可以与三维模型对接后作为针刺训练使用。

本发明的三维模型也可以单独作为教学使用，使用时具有如下功能：

1、经络循环流注显示。首先将三维模型的启动按钮按下。当在模型或遥控器上按下相应的脉络控制按钮时，信号发至模型身载接收器，接收器中的中央处理器根据事先编好的程序依次控制经络中的LED灯依次点亮，主要是根据经络气血流注的顺序（如手太阴肺经，从胸走到手）。如软件控制每个LED灯依次亮的时间间隔为10ms。LED排列的顺序首先从白色灯的穴位开始，然后经脉络走形通道亮起非白色的某一彩色LED灯，而经脉所连接的腧穴均以白色LED灯显示。

如图1所示，当按下“手太阴肺经”按钮时，则纯蓝色LED灯从中焦开始亮起，向下经大肠，回过来沿着胃上口穿过膈肌，入肺，横行出于胸壁外上方，出腋下，沿上肢内侧前缘下行，过肘窝入寸口上鱼际，直出拇指桡侧端少商穴。其分支从前臂列缺穴处分出，沿掌背侧走向食指桡侧端，经气于商阳穴。

对于其它经络，按其他各经按钮执行后，光线均依据各经脉自己的走行路线显示。

当按下“12经脉循行”按钮时，则接收器根据接收到的信息，控制LED灯自手太阴肺经起始部位开始亮起彩色光源，按照12经脉流注顺序逐一亮起，至足厥阴肝经终止部位停止，则十二经脉以不同彩色光源亮起，其走行一目了然；

当按下“经外奇穴”按钮时，48个经外奇穴白色光源全部亮起。

这样的显示便可以为学员清楚的指示经络及学位位置，以及经络的循环流注顺序及方向。

2、揣穴。开启揣穴模式后。当对穴位直径1cm范围内施加按压一定深度（躯干四肢部大于0.5cm，头面手足部大于0.3cm）、持续时间大于5秒钟的压力时，将激活穴下压力传感器。进而触发红色激光系统及语音系统，红色激光沿与皮肤垂直方向由体内射出（风池穴由鼻尖方向稍向上射出）。激光根据不同的设定达到体表位置，进而可以使使用者看到红色激光在皮肤部位的点亮显示。同时该穴位相关的解剖结构（肌肉、血管、脏器等）也点亮，而打开音响时，则自动启动语音系统提示：取穴正确，并播报穴位名称及国际编码。进而对揣穴结果给出评定。

如揣缺盆，若揣穴正确，则会见到上述情况，若揣穴位置错误，或力度和持续时间没有达到要求，则模型无回应。若某穴位反复取穴错误，可按下模型底座相应经脉按钮，相应穴位亮起，可指导取穴。

3、针刺。开启针刺模式，如取某穴位，针刺正确，针刺时针尖穿透皮层，激活皮下针刺传感器，若没刺到危险组织及器官，即未激活该组织及器官的针刺传感器，则该穴位相应的解剖结构点亮自身颜色，显示针刺正确，如接通语音系统，则语音播报针刺正确的结果。给出结果评定。如针刺错误，针刺时针尖穿透皮层，激活皮下针刺传感器，并刺到危险组织及器官，即激活该组织及器官的针刺传感器，则该穴位相应的解剖结构不点亮，且被损害的组织及器官点亮警告颜色。针刺缺盆，刺入太深则损伤肺，则肺显示红色警告色。

如中府穴，其穴下有胸大肌、胸小肌、肺脏。浅层布有锁骨上中间神经，第一肋间神经外侧皮支，头静脉等。深层有胸肩峰动、静脉和胸内、外侧神经。其针刺方法为斜刺0.5）O.8寸，不可向内侧深刺。当针刺正确时从体内射出红色激光，其方向为垂直肺前平面的方向，同时胸大肌、胸小肌、肺脏点亮各自绚丽的颜色。若刺到肺内，即激活肺表面的针刺传感器，则肺脏点亮警告颜色，提示针刺错误。语音系统同时发出警告音。

本发明的技术方案的关键在于将上述三维模型与现代计算机系统的有机连接。并在计算机中建立3D模拟立体动画效果的模型，并将经络腧穴相关知识、人体解剖层次以及这两者之间的联系利用数据库软件直观的展示出来。通过宏操作进入数据库后可分为三个模式：学习模式、测试模式和检索模式。所有内容均是利用窗体和报表的形式显示，配以精美的图片及3D动画技术，以更加形象生动科学的展示经络腧穴的相关知识，以帮助临床学习和激发学习兴趣，减免教学及学习时的枯燥。下面根据不同的模式分别说明使用方法及效果：

一、学习模式：

经络学习：主要包含经脉名称、原文描述、循行路线、所联络脏腑器官、所属病候、该经脉穴位信息链接、经络循行图flash动画版，经络循行模型板等基本信息。通过十四正经表可以方便的学习十四正经的所有信息，经脉名称为十四经名称，如“手太阴肺经”，主要作为关键字字段方便建立表间关系，原文描述为《内经》中经络循行原文，所联络脏腑器官主要是循行所过脏腑器官，利用“经脉所过，主治所及”的原理可以掌握经脉的主治疾病，经络循行图通过动画的形式展示循行路线，直观可见循行路线，所经穴位闪光显示，所经脏腑被标注不同颜色（与模型设计颜色相同），通过动画显示加深学员记忆。

腧穴学习：主要包含经脉名称、腧穴名称、穴性。1.部位所在即定位2.经脉所述即定经3.脏腑联系即定脏4.特定穴即特性5.手法及其他刺激方式方法即激发穴性的要素6.相应的功能主治。穴位分布图及解剖层次动画（由3D MAX制作软件其解剖层次）等基本信息。

穴性是腧穴的自在秉性。学习经络腧穴学时，除了穴位定位很难记外，穴位的主治则更是难上加难，单靠死记硬背不但很难进行并且经常丢三落四，不能全面掌握该穴位的特点。然而穴性，则就像是一个穴位的“简历表”。通过穴性，按着近治、远治、辨证治等规律很容易总结出其主治所在，方便学员学习记忆。

通过3D max制作软件及动画技术，结合杨甲三取穴经验，在骨度分寸及“三边、三间”理论的基础上，通过逐层解剖结构的展示及指示，以动画及旁白讲解的方式展示穴位的定位及针刺方法。

动画是逐层剥离法清晰的展示对应穴位皮下解剖层次，重点是临床揣穴时所需骨度分寸及杨甲三取穴经验中所需的骨、肌肉、肌腱等标志物，直观的度量出各层次的厚度，并在重要神经血管以及脏器处重点突出展示以指导针刺角度及深度。动画播放完毕后，将呈现该部分静态的3D解剖结构，各个解剖部位可通过鼠标的点击自行隐藏或出现。列缺穴：前臂的全貌图（桡侧向前）→标记腕横纹→沿前臂桡侧，腕横纹上1.5寸（骨度分寸标记刻度）→皮层及皮下组织隐藏，暴露出肌肉及骨骼，看到桡骨茎突上的两筋见的凹陷，即为列缺穴在荧光显示。

运用3D max制作出人体解剖部位，可细分到皮肤、肌肉、血管、神经、肌腱、骨骼、脏器即可。色彩绚丽，图像逼真，可以更加鲜明的表现出穴位下则解剖结构。通过鼠标点击控制穴位下解剖结构自行隐藏或出现，有助学习者反复学习、研读以加深记忆。针刺时亦可随着在仿真人模型上的进针层次深度的变化，显示器上隐藏相对应的层次并显露针下结构以指导针刺，真正的做到针刺时心中有数。

疾病针灸处方学习

链接“疾病针灸处方”按钮后，屏幕显示疾病分科菜单，如内科、外科、妇科、儿科、急性病症可供选择。内科菜单下按疾病科别设置有“肺病科”、“脾胃科”、“肾病科”“脑病科”等有中医特色的标签。

通过点击，即可进入各科主要疾病病名菜单，点击病名菜单，即可进入对应针灸处方，主要包括针灸治疗原则、穴位组成、针刺角度、深度及补泻手法。

如对具体某个穴位定位及其他相关信息掌握不佳，还可通过点击进入相关穴位的再学习，以进一步巩固学习。

二、测试模式

主要是设置相关题目，并对每题设置答案解析。

自测模式

根据相关提示作答。如给出定位，要求从4个选项中选择正确穴位；给出穴位名称或编码，要求从4个选项中选择正确穴位特定穴属性；给出穴位名称，要求从4个选项中选择正确穴位主治。

答卷结束后根据正确率予以评分（并给出错误题目的正确答案及解析。并提示“重新再来一遍”，当全部题目回答正确后方可退出此模式。

挑战模式

此模式需启动链接软件模型按钮，在模型上进行。可以由计算机数据库随即给出穴位名称和疾病状况，要求学员根据穴位名称进行针灸治疗，进而给学员提出更高的学习要求。

三、检索模式

主要是根据学习或临床遇到问题快捷有针对性的查询所需经脉及腧穴的相关知识。

利用参数查询

按经脉查询腧穴，按穴位名称查询，按穴位编码查询。

按照提示输入所需经脉名称或穴位名称编码等，即可显示相关穴位经脉的基本信息。如：当与外国学员交流时，他们可能会提及穴位编码“ST45”，此时我们可通过输入“ST45”，得出该穴位为“厉兑”，足阳明胃经穴，五腧穴中井穴。在足第2趾末节外侧，距趾甲角0.1寸（指寸）。穴下有趾背动脉形成的动脉网；布有腓浅神经的足背支。并有该穴的3D图像显示（同上）。

利用条件查询

进行按腧穴分布（包含按肢体部位，如头面部查询；按分布纬度查询，如腕横纹处穴位查询）以及按疾病查询。

如：有时我们为方便记忆，可能会打破经脉的纵向穴位记忆，需要知道腕横纹处穴位的个数及其各自信息，此时我们可以通过包含“腕横纹”这三个字条件，获知“太渊、大陵、神门、阳池、阳溪、阳谷”等穴位的基本信息。

利用统计查询

对穴位总数、各经脉总、各部位穴位总数等进行查询。

启动电脑，启动链接软件与模型按钮（于模型底座上），此时，模型与软件形成互联。

当模型与计算机连接后进行揣穴时，会出现以下的效果。

在相应穴位点达到规定的压力及持续时间的情况下，在电脑屏幕中就会自动弹出该穴位的信息：包括穴位的名称、国际编码、属性、定位、解剖、皮下重要器官组织、穴性及3D针刺穴位的动态影像。位置错误或未达到指定压力深度及持续时间，电脑屏幕中显示“您所定穴位位置出现偏差，如需帮助，请按查询”的字样。而查询则链接为软件首页，可看到一张标准的人体经络穴位图，可以在上面找寻你要学习的穴位，从而得到该穴位的信息。如想继续练习，则启动链接软件与模型按钮即可。

模型进行针刺时，在相应穴位点定位准确，针刺进入皮层，穿过感应器，并未刺到内脏及大动脉，则视为针刺穴位正确，那么模型会做出针刺穴位正确的显示，电脑屏幕中将显示该穴位的信息。定位错误，则模型不会显示定位真确的效果，电脑屏幕中显示“您所定穴位位置出现偏差，如需帮助，请按查询”的字样。针刺到重要脏器或大血管，则模型出现相应效果，电脑屏幕中显示“您已刺到，可能会造成以下后果，您应当进行如下处理：。

经络展示，当点击此条经脉的起始穴位，并启动经络循行按钮，则在模型上显示此经络的循行，在屏幕中显示该经络的相关信息。经脉名称、原文描述、循行路线、所联络脏腑器官、所属病候、该经脉穴位信息链接、经络循行图flash动画版，经络循行模型板等基本信息。

人体解剖结构图与经络穴位图

软件首页的人体解剖结构图，点击相应部位，屏幕中显示该部位所包含穴位，同时在模型中该解剖结构会亮起；点击相应穴位时，屏幕中显示该穴位信息，同时在模型中该穴位会亮起，以及其周围的解剖结构会亮起。

穴位学习

进入软件穴位学习模式，穴位信息中点击穴位名称，模型中该穴位会亮起，以及其周围的解剖结构会亮起。点击皮下重要器官组织，模型中相应器官组织会亮起警示颜色。

经络学习

进入软件经络学习模式，点击经络循行模型板，模型中将按照该经脉循行方向及路径显示。

挑战模式

启动链接软件模型按钮，则在软件测试模式中，可点击打开挑战模式，分为初级、中级、高级。规则：在规定时间完成穴位定位（正确标准同揣穴），初级可设置在5分钟内完成15个穴位定位，中级为30个穴位定位，高级为45个穴位定位，最高级为60个穴位定位（评判标准同模型中介绍），并根据正确率给以评分，致80分者奖励“铜牌”，致90分者奖励“银牌”，100分者奖励“金牌”。

游戏模式

可以将上述挑战模式，设置成游戏模式，在游戏中寻找相应穴位和针灸治疗相关的疾病。

Claims (10)

1.一种多功能三维针灸教学模型，其特征在于：包括透明仿真人模型及底座，透明仿真人模型设置在底座上，透明仿真人模型设置有皮肤组织、肌肉组织、骨骼组织、脏器组织、血管组织、大脑组织等全部人体器官；并在组织内及组织间埋设人体经络线及穴位；组织、经络线、穴位内设置有导线、发光装置、压力传感器及针刺传感器；底座设置有控制电路，上述导线、发光装置、压力传感器、针刺传感器电连接到控制电路，控制电路设置中央处理器，并通过接口可与外部计算机连接。

2.根据权利要求1所述的多功能三维针灸教学模型，其特征在于：所述模型各组织材料和结构如下：

全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明PVC软质材料，各部位厚度依部位特点而定，躯干、四肢部约0.5cm，头、面、手足部约0.3cm，皮下设置针刺传感器；

肌肉采用仿真珊瑚色半透明PVC软质材料，附着于骨骼，肌肉表面覆盖针刺传感器，内部置珊瑚色光源；

躯干及四肢骨骼采用象牙色不透明PVC硬质材料，头颅骨骼采用透明PVC硬质材料，骨骼表面覆盖针刺传感器，并设置象牙色光源；

颅骨内部为大脑组织，采用透明PVC软质材料，内部不同部位设置不同颜色的彩色光源，各部位表面覆盖针刺传感器；

脏器采用不透明PVC软质材料，脏器表面覆盖针刺传感器，内部设置脏器颜色光源；

血管，动脉采用纯红色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器，并设置纯红色光源，静脉采用纯蓝色不透明PVC软质材料，表面覆盖针刺传感器，并设置纯蓝色光源。

3.根据权利要求1或2所述的多功能三维针灸教学模型，其特征在于：所述经络线为12条经脉及奇经八脉循行通道压刻于皮下，经络线内置不同颜色的彩色电光源，其中穴位处为白色电光源；在仿真人底座上设置相应颜色光源的控制按钮，分别控制代表12条经脉、奇经八脉、12经脉循行及经外奇穴；所述仿真人模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，穴位按标准位置置于皮下经脉循行通道中，并将穴位名称压制于仿真人模型躯体左侧，穴位编码压制于躯体右侧，穴位处设置压力传感器、红色激光及语音系统。

4.根据权利要求3所述的多功能三维针灸教学模型，其特征在于：所述经络循环流行的控制结构采用单片机控制的LED显示灯作为发光装置，控制结构连接中央处理器，分别通过总线接口建立与各经络、穴位的LED灯连接，并设置模型自身按钮控制及无线遥控控制两种模式。

5.根据权利要求1或2所述的多功能三维针灸教学模型，其特征在于：所述使用的针刺传感器的设置部位为相应穴位处及相应器官的外侧，为导电膜传感器，包覆在相应器官外侧及相应穴位外侧，以银针刺穿为触发信号。

6.根据权利要求1或2所述的多功能三维针灸教学模型，其特征在于：所述的压力传感器的设置部位为相应穴位处，按压感应面积大小为1厘米左右，按压感应深度为头面部0.3厘米左右，躯干部0.5厘米左右。

7.一种如权利要求1）6所述的多功能三维针灸教学模型教学系统，其特征在于：包括所述多功能三维针灸仿真人教学模型及计算机系统，所述教学模型与计算机系统通过接口连接，计算机系统设置与上述教学模型对应的三维立体动画模拟人体模型和人体解剖结构数据库，三维立体动画模拟人体模型和人体解剖结构数据库的各部位各器官与所述仿真人教学模型的部位器官一一对应并建立相应关联。

8.根据权利要求7所述的多功能三维针灸教学模型教学系统，其特征在于：所述教学系统包括连接驱动模块、信息采集模块、控制模块及显示模块；

其中连接驱动模块建立教学模型与计算机之间的连接并形成计算机对模型状态的有效控制；

信息采集模块包括教学模型的压力传感器、针刺传感器、控制电路及信息传输路径，将上述信号传递到计算机系统；

控制模块用于实现计算机上教学模型之间的双向通信与控制；

显示模块包括教学模型发光装置及计算机信息显示系统。

9.一种计算机仿真人3D动画模拟教学系统，其特征在于：在计算机系统上制作3D动态模拟仿真人的计算机模型，该模型设置有皮肤、肌肉、骨骼、脏器、血管、大脑组织等全部人体器官，分别以不同的颜色及不同的透明度进行显示；并在上述组织内及组织间设有人体经络线及穴位点，各经络线及穴位点按不同颜色进行显示；并在系统内设置人体模型各器官、组织、经络线及穴位的文字说明，随高亮度显示或点击而显示。

10.根据权利要求7所述的计算机仿真人3D动画模拟教学系统，其特征在于：所述3D模拟模型的全身皮肤及皮下组织采用桃肉色半透明显示，各部位皮肤模拟厚度视具体部位而定，躯干、四肢部约0.5cm，头、面、手足部约0.3cm；肌肉采用珊瑚色半透明显示；躯干及四肢骨骼采用象牙色不透明显示，头颅骨骼采用象牙色透明显示；颅骨内部的大脑组织采用透明显示，根据内部不同部位设置不同颜色的显示效果；脏器采用不透明显示，脏器的颜色分别以不同的颜色进行显示；动脉血管采用纯红色不透明显示，静脉采用纯蓝色不透明显示；所述经络线为12条经脉及奇经八脉循行通道以不同颜色的色彩显示，穴位处为白色显示，分别代表12条经脉、奇经八脉、12经脉循行及经外奇穴；所述3D动画模拟模型腧穴包含361个经穴及48个经外奇穴，穴位按标准位置置于经脉循行通道高亮度显示，并可对应显示穴位名称压、穴位编码，点击穴位将产生语音提示信息。

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