CN113706986A - 一种针灸训练评价系统、方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针灸训练评价系统、方法、计算机设备及存储介质，涉及智能医疗虚拟仿真技术领域，评价系统包括设置在带有旋转机构的固定平台上的仿真人体模型、模型控制设备以及带有交互显示功能的工控机设备，对应的评价方法包括训练任务建立步骤、数据采集处理步骤和建模还原步骤，本发明技术方案通过建立的电磁定位的交互和控制系统，达到了极高的实时仿真训练的目的，其评分更具科学化、标准化。

Description

一种针灸训练评价系统、方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及智能医疗虚拟仿真技术领域，确切地说涉及一种针灸训练评价系统、方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
中医针灸是针法和灸法的合称，其中针法是把毫针刺入患者身体某一穴位，运用捻转与提插等针刺手法来治疗疾病。
中医针灸作为中国传统医学一门深奥的医术，学习和培养一直以来也都是采用的传统的教学模式，但是对于需要应用实践的针灸技术来说，学习过程中最重要的是在具体实践中纠错和改进，不同与其他门类的应用技术实践，针灸本身还是属于医疗领域，因此，针灸领域本身不具备以实际病患或者人作为学员学习实践对象的可能，中医针灸的教学训练就需要侧重于仿真训练。
目前针对中医针灸实训的仿真设备领域处于萌芽阶段，现有技术中也已经有许多产品能够满足一定的实训需求，但这些方案是大多是需要在实体人体模型内穴位位置处预埋传感器检测穴位位置，因此在进行针灸实践模拟时只能看到大致位置，无法精细量化针刺角度、深度、位置信息且不能检测旋转、提插等手法的频率方法等导致穴位定位位置固定不能有效评分、针刺练习时手法还原度不高、无法练习针刺时真实手感、针刺练习无法评分、虚实结合中太过“虚拟”等问题。
现有技术中，如公开号为CN111524433A，公开时间为2020年8月11日，名称为“一种针灸训练系统和方法”的中国发明专利申请文献，该专利申请所公开的技术方案涉及混合现实技术领域，通过在实体训练模型内埋设对应的若干穴位传感器；同时创建与实体模型匹配的虚拟模型；使用混合现实辅助组件将虚拟训练模型和实体训练模型在混合现实辅助组件视角上重合，达到针刺训练及在虚拟世界中看到针灸针穿刺过程的目的，该现有技术方案的技术特点在于预埋穴位传感器、依赖于使用混合现实匹配设备将虚实模型结合，但是这种方案对针刺行针时针的位置及方向信息无法获得、针对全身各处皮肤无法进行准确还原定位且涵盖的穴位数量有限、同时由于虚拟模型仅包含了实体模型的轮廓信息，其人体内部的肌肉、脏器、骨骼等组织结构需要根据实体模型的轮廓调整后生成，其组织结构的位置精度不佳。
再如，现有技术中公开号为CN110481028A，公开时间为2019年11月22日，名称为“一种3D打印医疗仿真人体模型制造的方法”的中国发明专利申请文献， 该文献公开的技术方案属于及3D打印医学制造技术领域，包括对人体进行全身MRI、CT扫描，利用医学软件进行人体组织结构三维重建；通过医学人体解剖图进行对比检测，利用Zbrush软件将结构优化并完善设计；3D打印切片软件对模型切片处理，3D打印设备对所有组织结构的模型进行快速成型制造；将成型实物打磨处理，通过化学药剂提高结构强度和韧性；所有打印部件上色及颜色保护处理；利用3D打印技术完成人体肌肉、骨骼、神经、内脏器官、静脉、动脉和皮肤复杂结构的快速成型，浇注透明材料制作出医疗仿真人体模型。但是此种模型仅用于观察，不能直接用于实际针刺训练。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足、克服现有技术的缺点，提供一种通过匹配虚实两种模型、获取传感器在空间位置、建立评分评价系统来实现点穴、针刺、行针等针灸训练评价目的的针灸训练评价系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种针灸训练评价系统，包括模型控制设备、带有交互显示功能的工控机设备、带有传感器设备和信息处理设备的针灸针体，以及通过旋转机构设置在固定平台上的仿真人体模型；还包括通过滑块可滑动设置在滑轨轨道上的磁场发射源，所述滑轨轨道沿所述仿真人体模型布设，所述磁场发射源随滑块在滑轨轨道上移动至仿真人体模型指定的部位并向所在空间中产生一个x、y、z三维的偶极子磁场，需要特别说明的是，这里的x、y、z三个方向是指三维空间的三个方向，并无具体指代；
所述传感器设备随针灸针体在仿真人体模型指定的部位进行针灸动作时与所述磁场发射源产生的偶极子磁场产生切割运动，根据法拉第电磁感应原理以及毕奥-萨伐尔定律，由于传感器设备的线圈切割空间磁场、传感器设备的线圈内将产生感应电流，传感器设备将产生的感应电流回传给所述信息处理设备；所述信息处理设备根据所述感应电流计算出的传感器设备线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）（即传感器设备和针灸针体在以磁场发射源为中心的三维坐标系中的位置）、传感器设备线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）和传感器设备在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），其中yaw、pitch、roll分别为偏航角、俯仰角、翻滚角，偏航角即以y轴为中心轴的转动角、俯仰角是以x轴为中心轴的转动角、翻滚角则是以z轴为中心轴的转动角，角度变化信息（yaw，pitch，roll）用于后续建模时模拟还原针灸施针过程中入针的角度，这个相对值可以根据评价需求设定，如当标准针刺时角度信息为（50°，60°，70°），而练习产生的角度为（yaw，pitch，roll）=（55°，67°，90°），通过预设评分规则比较近似程度确定分数。
所述模型控制设备包括通信模块、信号发生器、同步模块和旋转机构；所述仿真人体模型设置在旋转机构上，旋转机构通过接收所述信号发生器的脉冲信号转动仿真人体模型、切换仿真人体模型体位；所述通信模块用于与所述工控机设备间传输数据和命令；所述信号发生器通过所述通信模块接收工控机设备的控制命令、并通过预先编码的函数生成指定规则的脉冲信号；所述的同步模块，是通过所述通信模块向工控机设备以预定的频次发送所述信息处理设备得到的所述相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）；
所述工控机设备根据针灸训练任务生成指令并通过所述信号发生器控制所述旋转机构转动仿真人体模型、切换人体体位，并控制所述滑块带动所述磁场发射源运动至仿真人体模型对应针灸训练任务针灸区域；以及根据所述信息处理设备处理获得的针灸训练任务中产生的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）、通过3D建模引擎模拟出对应针灸训练任务的可视化交互模型，即：通过工控机选择针灸训练任务的内容，然后系统根据针灸训练任务的内容调整仿真人体模型的体位以及将磁场发射源运动至对应仿真人体模型将要进行针灸训练的区域并产生磁场，针灸训练任务执行过程中，通过带有传感器设备的针灸针体对仿真人体模型上要进行针灸训练的区域进行针灸动作，传感器设备在磁场中随针灸动作对磁场进行切割运动产生感应电流，而所述信息处理设备则根据感应电流计算出针灸针体在磁场中的位置变化，包括在笛卡尔坐标系中的转动、在以磁场发射源为中心的三维坐标系以及以设定的初始原点为中心的三维坐标系中的运动距离、角度等信息，配合时间戳，就可以通过3D模型复原出针灸针体在整个任务执行过程中的转动、进退、深度、速度、角度等动作，实现动作的模拟量化复现，从而看到针灸训练任务中施针的全过程，便于学习、训练和评价。
进一步的，所述仿真人体模型为中空的模型，所述滑轨轨道在所述仿真人体模型的中空腔体中沿着x、y和/或z三个方向布设，所述磁场发射源通过滑块在滑轨轨道上沿着x、y和/或z方向运动至所述仿真人体模型各个穴位所在区域，并产生一个x、y、z三维的偶极子磁场将所在区域中所述仿真人体模型上所有的穴位覆盖在内，需要特别说明的是，这里的x、y、z三个方向也是指三维空间的三个方向，并无具体指代。
优选地，所述仿真人体模型是通过数字人体模型进行3D打印制造模具、复模、开模、模具组装、分体浇筑、组装二次浇筑而成的与数字人体形体参数高度一致的仿真人体模型。
进一步的，所述旋转机构还包括舵机装置以及仿真人体连接装置；所述的舵机装置，通过仿真人体连接装置与仿真人体模型连接，并接收所述信号发生器的脉冲信号驱动仿真人体固定平台带动仿真人体模型旋转固定角度；所述的仿真人体连接装置，是将仿真人体模型从头部至脚步的站立的轴向方向与舵机装置的旋转体连接的装置，使舵机旋转时，仿真人体模型同步旋转；所述的固定平台，是用于固定放置仿真人体连接装置的平台。
更为具体的，所述仿真人体模型中还通过所述滑块在所述滑轨轨道上可滑动设置的、用于设置所述磁场发射源的固定台，以及带有驱动器并通过同步带驱动滑块带动固定台在滑轨上定向滑动的步进电机，所述步进电机与所述工控机设备间控制相连。
优选地，所述同步模块是以每秒60次的频率、通过所述通信模块向工控机设备以预定的频次发送所述信息处理设备得到的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）。
更为具体的，所述旋转机构通过接收所述信号发生器的脉冲信号将仿真人体模型正向或者反向旋转固定角度，如旋转180度，或反转180度；
对应上述系统，本申请还提供了一种针灸训练评价方法，包括以下步骤：
训练任务建立步骤，通过工控机设备选择针灸训练任务，工控机设备根据针灸训练任务的内容，对应生成对模型控制设备的控制指令，通过旋转机构转动仿真人体模型、切换人体体位，并将仿真人体模型中滑块上的磁场发射源运动至仿真人体模型对应针灸训练任务的针灸区域位置，并且仿真人体模型中的信息处理设备将所述磁场发射源将其当前位置信息回传至工控机设备；
所述训练任务建立步骤中，将仿真人体模型中滑块上的磁场发射源运动至仿真人体模型对应针灸训练任务的针灸区域位置，具体的，工控机设备计算磁场发射源当前位置与针灸区域位置间的x、y、z三个方向的坐标距离，并对应生成对磁场发射源的移动指令，控制磁场发射源随滑块在仿真人体模型中的滑轨轨道沿x、y和/或z的方向移动相应的距离，并将磁场发射源移动后的实际位置信息反馈至工控机设备。
数据采集处理步骤，训练任务执行过程中，仿真人体模型上被施针位置处的传感器设备与所述训练任务建立步骤调整到位的磁场发射源间相对位置发生相对位移，传感器设备产生的感应电流传输至信息处理设备中，信息处理设备根据感应电流计算出传感器设备线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）、传感器设备线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）以及传感器设备在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），并进一步通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、位移速度以及移动过程中传感器的线圈的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度；
在获得传感器设备的位置及磁场发射源在某一轴向上的运动位置后，相应的需要将两者的相对位置和磁场发射源在空间的绝对位置进行转换，具体的，定义一个绝对原点A（0，0，0），则假设所述训练任务建立步骤中磁场发射源的初始位置为B（0，0，0），即在绝对原点上，而针灸区域位置的传感器位置为C0（x0，y0，z0），设磁场发射源运动至仿真人体模型对应针灸训练任务的针灸区域位置是分别沿x、y和/或z方向移动了距离a、b、c，则磁场发射源的坐标位置变为B1（a，b，c），此时若传感器位置C0（x0，y0，z0）位于磁场发射源的覆盖范围内，则所述数据采集处理步骤中，传感器的绝对坐标更新为C1（x1，y1，z1），其中，x1=x0±a，y1=y0±b，z1=z0±c，即通过相对位置的转换，消除对同一区域多个传感器因与绝对原点间距的差异造成的计算误差。
所述数据采集处理步骤中，传感器设备产生的感应电流根据设定的周期传输至所述信息处理设备中，信息处理设备根据传感器设备每次传输的感应电流计算出传感器设备的在每个周期中的初始位置信息、移动后的位置信息、周期时间长度，通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在每个周期中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度，即，将一个针灸训练任务全周期内容的施针过程按照数据传输周期划分为若干个区段，分别计算每个区段的位移速度、距离、施针角度以及施针过程中针灸针体自己的转动角度，然后汇总即可得到针灸针体完整的运动变化趋势，将施针过程区分为入针、提插、捻转等过程，方便建模还原的数据处理。
建模还原步骤，通过3D建模引擎构建包括人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼以及人体上的穴位点的三维人体模型，并且在三维人体模型上生成一个针刺模型，在所述三维人体模型上对应所述训练任务建立步骤中针灸训练任务的针灸区域位置上，以所述数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度，做为针刺模型刺入三维人体模型的入刺角度、入刺速度、入刺深度和入刺过程中针刺模型转动角度，通过三维人体模型复现训练任务执行过程中的施针过程。
所述建模还原步骤中，所述3D建模引擎为Unity3D引擎，对应的，用于三维人体模型的人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼、人体上的穴位点以及所述针刺模型均为Unity3D引擎中根据仿真人体模型预先构建的三维模型文件。
更为具体的，由于仿真人体模型是真实存在的，而虚拟模型存在于Unity3D的虚拟空间内，为了实现交互，相应的把仿真人体模型与虚拟人体模型位于虚拟空间的位置点匹配起来，需要做坐标的变换处理，因此，还包括模型匹配步骤，具体的，将仿真人体模型放置在固定平台上后保持不动，将磁场发射源的位置B（0，0，0）移动至真实空间的绝对原点A（0，0，0）处，此时磁场发射源原点与真实空间的绝对原点重合，并设定建模还原步骤中虚拟空间的原点C（0，0，0）对应为真实空间的原点A；使用传感器将其位置标记到仿真人体模型1的待标记点D0（xd0，yd0，zd0），此时设置3D建模引擎虚拟空间中的三维人体模型的待标记点为D1（xd1，yd1，zd1），D1与D0两点分别是虚拟人体模型的位置与放置人体模型上的同一位置处；为精准的匹配，设置多个类似D0、D1这样的匹配参考点，重复设置多次虚拟模型的位置后，虚拟空间的虚拟人体模型与放置人体模型在该场景下就完全匹配了。
而为达到仿真实训的目的，具备一个或多个传感器设备与点穴装置与针灸针体进行绑定，当传感器设备在真实空间中移动时，虚拟空间中的针刺模型会同步的移动，且所谓同步，假设在真实空间中传感器设备与仿真人体模型的相对位置变化s1，在虚拟空间中传感器设备对应的针刺模型和三维人体模型的相对位置变化为s2，令s1 = s2即为同步。
进一步的，还包括评价步骤，根据对应人体上每个穴位点针灸的角度、速度和深度标准阈值数据，与所述建模还原步骤中复现的训练任务执行过程中施针过程的角度、速度、深度和入刺过程中的转动角度进行比对并生成评价结果。
更为具体的，所述评价步骤中包括点穴评价过程，以人体上标准的穴位点位置E（x1，y1，z1）为参考点，以训练任务执行过程中产生感应电流的传感器设备的初始位置信息（x，y，z）作为训练任务执行过程点穴位置F（x，y，z），计算点E和F的欧式距离DistansEF=sqrt[(x-x1)2 +(y-y1)2 +(z-z1)2 ]；当DistansEF大于等于设定的距离阈值N则判定点穴错位；当DistansEF小于设定的距离阈值N，则以百分比衰减的方式对点穴进度进行评分，评分score= 100×(N-DistansEF)/N；评分规则是可以调整的，阈值、衰减区间、规则等都是可以继续优化，其中点E和F的位置获取是在感应电流数据的基础上，由信息处理设备计算出的传感器设备相对位置、当前位置和角度变化信息转换得来的。
更进一步的，所述评价步骤中包括针刺评价过程，中医针灸学理论中，不同穴位点有不同针刺方式技法，当针刺入仿真人体模型时，判断针刺模型的位置位于三维人体模型的人体皮肤内的一刻作为进入时刻t1，设此时点穴位置为O（x1，y1，z1），当针刺入仿真人体皮肤并会达到最深处的位置P（x2，y2，z2）的时刻记录为t2，则计算针刺的深度为distanOP=sqrt[(x2-x1)2 +(y2-y1)2 +(z2-z1)2]、针刺的速度V = distanOP / (t2-t1)，以及针刺的进入角度为P（x2，y2，z2）与O（x1，y1，z1）两点的向量vector1与O点处皮肤2 mm半径范围内皮肤表面近似拟合的一个平面surface1的最小夹角φ，将深度distanOP、速度V和角度φ与设定的标准阈值评分标准进行比对打分。
更为优选地，所述评价步骤中包括行针评价过程，行针包括多种手法，如提插、捻转、补法、泻法、烧山火、透天凉等等，行针的评价可以通过建立包括标准的行针手法数据的行针手法库，行针手法库中的行针手法数据由专业医师使用针刺装置在人体模型上进行手法模拟操作，将模拟操作过程中对应穴位的传感器设备的位置的变化、每个位置变化的频率、深度、角度变化信息记录作为行针手法数据，并与数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度进行比对评比。比如，提插行针手法，中医针灸中提插手法简单理解为将针刺入皮肤后，再上下提拉。通过检测针刺装置的位置移动关系即可还原提插过程的运动路径，通过判断针刺模型的位置位于虚拟仿真人体皮肤内部的时刻作为针刺进入时刻t1，此时针刺模型与仿真人体模型的皮肤接触点位置坐标为K（x1，y1，z1），当针刺模型进入仿真人体皮肤后，在短时间内，针刺模型会达到最深处的位置P（x2，y2，z2），此时刻记录为t2，以“提”为例，针刺模型在时刻t3位于针刺过程中相对于皮肤的较深处位置P1（x3，y3，z3），t3时刻针刺模型的针尖与K点的距离为distanKP1= sqrt[(x3-x1)2 +(y3-y1)2 +(z3-z1)2 ]；提的时间为t4，自t3时刻开始提的动作用时t4秒至时刻t5停止，针尖位置为P2(x4,y4,z4)，则t5时刻，针尖与K点的距离为distanKP2= sqrt[(x4-x1)2 +(y4-y1)2 +(z4-z1)2 ]，则提的速度v = distanKP2/(t5-t3)或v =distanKP2/t4；
插与提的计算方式类似，但需要通过记录针尖坐标点的位置随时间变化的关系来计算针尖沿针刺方向的加速度a的符号，判断是提还是插。若设定沿针尖从皮肤深处到与皮肤表面接触点的方向为正方向，则加速度a符号为正时，目前处于提的阶段；加速度a符号为负时，目前处于插的阶段。
通过采集时间周期T内提与插的次数n，可以获得提插的频率为：f = T/n，当然也可以获得提的频率及插的频率。
与现有技术相比，上述技术方案包括以下创新点及有益效果（优点）：
本发明这种技术方案，使用过程中，首先根据任务对应的穴位将磁感应的设备位置进行调整，将磁场发射源运动至对应穴位的区域，将每次磁感应的相对位置坐标系进行统一，避免因距离差异、尺寸差异、磁感应强度的衰变等因素对磁感应的影响，提高根据磁感应电流倒推出施针过程的深度、速度、角度、阶段等信息的准确度。使用者通过带有传感器设备的针灸针体在仿真人体模型上对应区域的穴位点进行施针操作，磁场发射源在仿真人体模型上对应区域产生的磁场被传感器设备的线圈切割，线圈产生感应电流，根据感应电流就可以结合法拉第电磁感应原理以及毕奥-萨伐尔定律倒推计算出施针的深度、角度、速度、施针过程中针灸针体的旋转变化等动作信息。最后，根据动作信息结合三维建模和动画技术即可复现整个施针过程，以便作为针灸教学、考评、训练等的实操教材，将实际工具操作、数字化信息高精度处理与虚拟现实结合，提供了区别与所有现有技术的全新的针灸医疗辅助训练、评价、教学的系统和对应操作方法。
附图说明
图1是本发明针灸训练评价系统一种结构示意图；
图2是本发明中针灸针体偏航角、俯仰角、翻滚角选择示意图；
图3是本发明针灸训练评价系仿真人体模型中磁感应组合的示意图；
图4是本发明针灸训练评价系模型控制设备的示意图；
附图中：
1、仿真人体模型；2、模型控制设备；3、工控机设备；4、传感器设备；5、固定平台；6、仿真人体连接装置；7、信息处理设备；8、针灸针体。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明系统技术方案一种最基本的实施方案，如图1所示，本实施方案公开了一种针灸训练评价系统，包括模型控制设备2、带有交互显示功能的工控机设备3、带有传感器设备4和信息处理设备7的针灸针体8，以及通过旋转机构设置在固定平台5上的仿真人体模型1；还包括通过滑块可滑动设置在滑轨轨道上的磁场发射源，所述滑轨轨道沿所述仿真人体模型1布设，所述磁场发射源随滑块在滑轨轨道上移动至仿真人体模型1指定的部位并向所在空间中产生一个x、y、z三维的偶极子磁场，需要特别说明的是，这里的x、y、z三个方向是指三维空间的三个方向，并无具体指代。
具体的，所述传感器设备4随针灸针体8在仿真人体模型1指定的部位进行针灸动作时与所述磁场发射源产生的偶极子磁场产生切割运动，根据法拉第电磁感应原理以及毕奥-萨伐尔定律，由于传感器设备4的线圈切割空间磁场、传感器设备4的线圈内将产生感应电流，传感器设备4将产生的感应电流回传给所述信息处理设备7；所述信息处理设备7根据所述感应电流计算出的传感器设备4线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）（即传感器设备4和针灸针体8在以磁场发射源为中心的三维坐标系中的位置）、传感器设备4线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）和传感器设备4在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），如图2，其中yaw、pitch、roll分别为偏航角、俯仰角、翻滚角，偏航角即以y轴为中心轴的转动角、俯仰角是以x轴为中心轴的转动角、翻滚角则是以z轴为中心轴的转动角，角度变化信息（yaw，pitch，roll）用于后续建模时模拟还原针灸施针过程中入针的角度，这个相对值可以根据评价需求设定，如当标准针刺时角度信息为（50°，60°，70°），而练习产生的角度为（yaw，pitch，roll）=（55°，67°，90°），通过预设评分规则比较近似程度确定分数。
所述模型控制设备2，如图4，包括通信模块、信号发生器、同步模块和旋转机构；所述仿真人体模型1设置在旋转机构上，旋转机构通过接收所述信号发生器的脉冲信号转动仿真人体模型1、切换仿真人体模型1体位；所述通信模块用于与所述工控机设备3间传输数据和命令；所述信号发生器通过所述通信模块接收工控机设备3的控制命令、并通过预先编码的函数生成指定规则的脉冲信号；所述的同步模块，是通过所述通信模块向工控机设备3以预定的频次发送所述信息处理设备7得到的所述相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）；
所述工控机设备3根据针灸训练任务生成指令并通过所述信号发生器控制所述旋转机构转动仿真人体模型1、切换人体体位，并控制所述滑块带动所述磁场发射源运动至仿真人体模型1对应针灸训练任务针灸区域；以及根据所述信息处理设备7处理获得的针灸训练任务中产生的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）、通过3D建模引擎模拟出对应针灸训练任务的可视化交互模型，即，通过工控机选择针灸训练任务的内容，然后系统根据针灸训练任务的内容调整仿真人体模型1的体位以及将磁场发射源运动至对应仿真人体模型1将要进行针灸训练的区域并产生磁场，针灸训练任务执行过程中，通过带有传感器设备4的针灸针体8对仿真人体模型1上要进行针灸训练的区域进行针灸动作，如图3，传感器设备4在磁场中随针灸动作对磁场进行切割运动产生感应电流，而所述信息处理设备7则根据感应电流计算出针灸针体8在磁场中的位置变化，包括在笛卡尔坐标系中的转动、在以磁场发射源为中心的三维坐标系以及以设定的初始原点为中心的三维坐标系中的运动距离、角度等信息，配合时间戳，就可以通过3D模型复原出针灸针体8在整个任务执行过程中的转动、进退、深度、速度、角度等动作，实现动作的模拟量化复现，从而看到针灸训练任务中施针的全过程，便于学习、训练和评价。
系统使用过程中，如需要对仿真人体模型1的臀部的穴位进行操作时，则首先判断目前滑块和其上的磁场发射源在仿真人体模型1中的位置，当滑轨以沿仿真人体模型1头部向臀部方向靠近的方向为x正轴定义时，则向控制滑块运动的控制设备（如单片机）发送“move +X（移动步长）”的命令，命令阐述为：沿滑轨的x轴正方向移动Xcm，控制设备（如单片机）解析命令后，发送驱动脉冲至驱动器，驱动器进一步驱动步进电机顺时针步进n步数，使滑块及滑块上的固定台和空间磁场发射源沿x轴正方向移动Xcm，滑块到达指定位置之后，单片机计算此次移动前的位置和移动距离后，得到目前空间发射源目前实际位置信息x2，将x2发送到工控机设备3进行位置同步。
接着，使用者通过带有传感器设备4的针灸针体8在仿真人体模型1上对应区域的穴位点进行施针操作，针灸针体8的上的传感器设备4就会随着施针向下、向上以及旋转倾斜动作，动作产生感应电流，根据感应电流就可以倒推计算出施针的深度、施针的角度、施针的速度以及施针过程中针灸针体8自己旋转倾斜等动作的信息。
最后，根据动作信息结合三维建模和动画技术即可复现整个施针过程，以便作为针灸教学、考评、训练等的实操教材。
实施例2
作为本发明系统技术方案一种更为具体的实施方案，如图1所示，本实施方案公开了一种针灸训练评价系统，包括模型控制设备2、带有交互显示功能的工控机设备3、带有传感器设备4和信息处理设备7的针灸针体8，以及通过旋转机构设置在固定平台5上的仿真人体模型1，所述仿真人体模型1是通过数字人体模型进行3D打印制造模具、复模、开模、模具组装、分体浇筑、组装二次浇筑而成的与数字人体形体参数高度一致的中空的仿真人体模型1。
还包括通过所述滑块在所述滑轨轨道上可滑动设置的、用于设置磁场发射源的固定台，以及带有驱动器并通过同步带驱动滑块带动固定台在滑轨上定向滑动的步进电机，所述步进电机与所述工控机设备3间控制相连，所述滑轨轨道在所述仿真人体模型1的中空腔体中沿着x、y和/或z三个方向布设，所述磁场发射源通过滑块在滑轨轨道上沿着x、y和/或z方向运动至所述仿真人体模型1各个穴位所在区域，并产生一个x、y、z三维的偶极子磁场将所在区域中所述仿真人体模型1上所有的穴位覆盖在内，需要特别说明的是，这里的x、y、z三个方向也是指三维空间的三个方向，并无具体指代。
所述传感器设备4随针灸针体8在仿真人体模型1指定的部位进行针灸动作时与所述磁场发射源产生的偶极子磁场产生切割运动，根据法拉第电磁感应原理，由于传感器设备4的线圈切割空间磁场、传感器设备4的线圈内将产生感应电流，传感器设备4将产生的感应电流回传给所述信息处理设备7；所述信息处理设备7根据所述感应电流计算出的传感器设备4线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）（即传感器设备4和针灸针体8在以磁场发射源为中心的三维坐标系中的位置）、传感器设备4线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）和传感器设备4在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），如图2，其中yaw、pitch、roll分别为偏航角、俯仰角、翻滚角，偏航角即以y轴为中心轴的转动角、俯仰角是以x轴为中心轴的转动角、翻滚角则是以z轴为中心轴的转动角，角度变化信息（yaw，pitch，roll）用于后续建模时模拟还原针灸施针过程中入针的角度，这个相对值可以根据评价需求设定，如当标准针刺时角度信息为（50°，60°，70°），而练习产生的角度为（yaw，pitch，roll）=（55°，67°，90°），通过预设评分规则比较近似程度确定分数。
所述模型控制设备2，如图4，包括通信模块、信号发生器、同步模块和旋转机构；所述仿真人体模型1设置在旋转机构上，所述旋转机构还包括舵机装置以及仿真人体连接装置6；所述通信模块用于与所述工控机设备3间传输数据和命令；所述信号发生器通过所述通信模块接收工控机设备3的控制命令、并通过预先编码的函数生成指定规则的脉冲信号；所述的同步模块，是通过所述通信模块向工控机设备3以每秒60次的频率发送所述信息处理设备7得到的所述相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）；所述的舵机装置，通过仿真人体连接装置6与仿真人体模型1连接，并接收所述信号发生器的脉冲信号驱动仿真人体固定平台5带动仿真人体模型1正向或者反向旋转固定角度，如旋转180度，或反转180度；所述的仿真人体连接装置6，是将仿真人体模型1从头部至脚步的站立的轴向方向与舵机装置的旋转体连接的装置，使舵机旋转时，仿真人体模型1同步旋转；所述的固定平台5，是用于固定放置仿真人体连接装置6的平台
所述工控机设备3根据针灸训练任务生成指令并通过所述信号发生器控制所述旋转机构转动仿真人体模型1、切换人体体位，并控制所述滑块带动所述磁场发射源运动至仿真人体模型1对应针灸训练任务针灸区域；以及根据所述信息处理设备7处理获得的针灸训练任务中产生的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）、通过3D建模引擎模拟出对应针灸训练任务的可视化交互模型，即，通过工控机选择针灸训练任务的内容，然后系统根据针灸训练任务的内容调整仿真人体模型1的体位以及将磁场发射源运动至对应仿真人体模型1将要进行针灸训练的区域并产生磁场，针灸训练任务执行过程中，通过带有传感器设备4的针灸针体8对仿真人体模型1上要进行针灸训练的区域进行针灸动作，如图3，传感器设备4在磁场中随针灸动作对磁场进行切割运动产生感应电流，而所述信息处理设备7则根据感应电流计算出针灸针体8在磁场中的位置变化，包括在笛卡尔坐标系中的转动、在以磁场发射源为中心的三维坐标系以及以设定的初始原点为中心的三维坐标系中的运动距离、角度等信息，配合时间戳，就可以通过3D模型复原出针灸针体8在整个任务执行过程中的转动、进退、深度、速度、角度等动作，实现动作的模拟量化复现，从而看到针灸训练任务中施针的全过程，便于学习、训练和评价。
实施例3
对应上述实施例1和2的针灸训练评价系统，本实施例则公开了一种针灸训练评价方法，包括训练任务建立步骤、数据采集处理步骤和建模还原步骤，具体的：
所述训练任务建立步骤，通过工控机设备3选择针灸训练任务，工控机设备3根据针灸训练任务的内容，对应生成对模型控制设备2的控制指令，通过旋转机构转动仿真人体模型1、切换人体体位，并将仿真人体模型1中滑块上的磁场发射源运动至仿真人体模型1对应针灸训练任务的针灸区域位置，并且仿真人体模型1中的信息处理设备7将所述磁场发射源将其当前位置信息回传至工控机设备3；具体的，工控机设备3计算磁场发射源当前位置与针灸区域位置间的x、y和/或z的方向的坐标距离，并对应生成对磁场发射源的移动指令，控制磁场发射源随滑块在仿真人体模型1中的滑轨轨道沿x、y、z三个方向移动相应的距离，并通过仿真人体模型1中的信息处理设备7将磁场发射源移动后的实际位置信息反馈至工控机设备3。比如，如果需要对仿真人体模型1的臀部的穴位进行操作时，则首先判断目前滑块和其上的磁场发射源在仿真人体模型1中的位置，当滑轨以沿仿真人体模型1头部向臀部方向靠近的方向为x正轴定义时，则向控制滑块运动的控制设备（如单片机）发送“move +X（移动步长）”的命令，命令阐述为：沿滑轨的x轴正方向移动Xcm，控制设备（如单片机）解析命令后，发送驱动脉冲至驱动器，驱动器进一步驱动步进电机顺时针步进n步数，使滑块及滑块上的固定台和空间磁场发射源沿x轴正方向移动Xcm，滑块到达指定位置之后，单片机计算此次移动前的位置和移动距离后，得到目前空间发射源目前实际位置信息x2，将x2发送到工控机设备3进行位置同步。
所述数据采集处理步骤，训练任务执行过程中，仿真人体模型1上被施针位置处的传感器设备4与所述训练任务建立步骤调整到位的磁场发射源间相对位置发生相对位移，传感器设备4产生的感应电流传输至信息处理设备7中，信息处理设备7根据感应电流计算出传感器设备4线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）、传感器设备4线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）以及传感器设备4在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），并进一步通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、位移速度以及移动过程中传感器的线圈的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度。传感器设备4产生的感应电流根据设定的周期传输至所述信息处理设备7中，信息处理设备7根据传感器设备4每次传输的感应电流计算出传感器设备4的在每个周期中的初始位置信息、移动后的位置信息、周期时间长度，通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在每个周期中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备4的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度，即，将一个针灸训练任务全周期内容的施针过程按照数据传输周期划分为若干个区段，分别计算每个区段的位移速度、距离、施针角度以及施针过程中针灸针体8自己的转动角度，然后汇总即可得到针灸针体8完整的运动变化趋势，将施针过程区分为入针、提插、捻转等过程，方便建模还原的数据处理。
并且，上述的训练任务建立步骤和数据采集处理步骤中，在获得传感器设备4的位置及磁场发射源在某一轴向上的运动位置后，相应的需要将两者的相对位置和磁场发射源在空间的绝对位置进行转换，具体的，定义一个绝对原点A（0，0，0），则假设所述训练任务建立步骤中磁场发射源的初始位置为B（0，0，0），即在绝对原点上，而针灸区域位置的传感器位置为C0（x0，y0，z0），设磁场发射源运动至仿真人体模型1对应针灸训练任务的针灸区域位置是分别沿x、y和/或z方向移动了距离a、b、c，则磁场发射源的坐标位置变为B1（a，b，c），此时若传感器位置C0（x0，y0，z0）位于磁场发射源的覆盖范围内，则所述数据采集处理步骤中，传感器的绝对坐标更新为C1（x1，y1，z1），其中，x1=x0±a，y1=y0±b，z1=z0±c，即通过相对位置的转换，消除对同一区域多个传感器因与绝对原点间距的差异造成的计算误差。
建模还原步骤，通过Unity3D引擎构建包括人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼以及人体上的穴位点的三维人体模型，并且在三维人体模型上生成一个针刺模型，用于三维人体模型的人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼、人体上的穴位点以及所述针刺模型均为Unity3D引擎中根据仿真人体模型1预先构建的三维模型文件。在所述三维人体模型上对应所述训练任务建立步骤中针灸训练任务的针灸区域位置上，以所述数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备4的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度，做为针刺模型刺入三维人体模型的入刺角度、入刺速度、入刺深度和入刺过程中针刺模型转动角度，通过三维人体模型复现训练任务执行过程中的施针过程。
更为具体的，由于仿真人体模型1是真实存在的，而虚拟模型存在于Unity3D的虚拟空间内，为了实现交互，相应的把仿真人体模型1与虚拟人体模型位于虚拟空间的位置点匹配起来，需要做坐标的变换处理，因此，还包括模型匹配步骤，具体的，将仿真人体模型1放置在固定平台5上后保持不动，将磁场发射源的位置B（0，0，0）移动至真实空间的绝对原点A（0，0，0）处，此时磁场发射源原点与真实空间的绝对原点重合，并设定建模还原步骤中虚拟空间的原点C（0，0，0）对应为真实空间的原点A；使用传感器将其位置标记到仿真人体模型11的待标记点D0（xd0，yd0，zd0），此时设置3D建模引擎虚拟空间中的三维人体模型的待标记点为D1（xd1，yd1，zd1），D1与D0两点分别是虚拟人体模型的位置与放置人体模型上的同一位置处；为精准的匹配，设置多个类似D0、D1这样的匹配参考点，重复多次设置三维人体模型的位置后，三维人体模型与仿真人体模型1在该场景下就完全匹配了。
而为达到仿真实训的目的，具备一个或多个传感器设备4与点穴装置与针灸针体8进行绑定，当传感器设备4在真实空间中移动时，虚拟空间中的针刺模型会同步的移动，且所谓同步，假设在真实空间中传感器设备4与仿真人体模型1的相对位置变化s1，在虚拟空间中传感器设备4对应的针刺模型和三维人体模型的相对位置变化为s2，令s1 = s2即为同步。
进一步的，还包括评价步骤，根据对应人体上每个穴位点针灸的角度、速度和深度标准阈值数据，与所述建模还原步骤中复现的训练任务执行过程中施针过程的角度、速度、深度和入刺过程中的转动角度进行比对并生成评价结果。
更为具体的，所述评价步骤中包括点穴评价过程，以人体上标准的穴位点位置E（x1，y1，z1）为参考点，以训练任务执行过程中产生感应电流的传感器设备4的初始位置信息（x，y，z）作为训练任务执行过程点穴位置F（x，y，z），计算点E和F的欧式距离DistansEF=sqrt[(x-x1)2 +(y-y1)2 +(z-z1)2 ]；当DistansEF大于等于设定的距离阈值N则判定点穴错位；当DistansEF小于设定的距离阈值N，则以百分比衰减的方式对点穴进度进行评分，评分score= 100×(N-DistansEF)/N；评分规则是可以调整的，阈值、衰减区间、规则等都是可以继续优化，其中点E和F的位置获取是在感应电流数据的基础上，由信息处理设备7计算出的传感器设备4相对位置、当前位置和角度变化信息转换得来的。
更进一步的，所述评价步骤中包括针刺评价过程，中医针灸学理论中，不同穴位点有不同针刺方式技法，当针刺入仿真人体模型1时，判断针刺模型的位置位于三维人体模型的人体皮肤内的一刻作为进入时刻t1，设此时点穴位置为O（x1，y1，z1），当针刺入仿真人体皮肤并会达到最深处的位置P（x2，y2，z2）的时刻记录为t2，则计算针刺的深度为distanOP=sqrt[(x2-x1)2 +(y2-y1)2 +(z2-z1)2]、针刺的速度V = distanOP / (t2-t1)，以及针刺的进入角度为P（x2，y2，z2）与O（x1，y1，z1）两点的向量vector1与O点处皮肤2 mm半径范围内皮肤表面近似拟合的一个平面surface1的最小夹角φ，将深度distanOP、速度V和角度φ与设定的标准阈值评分标准进行比对打分。
更为优选地，所述评价步骤中包括行针评价过程，行针包括多种手法，如提插、捻转、补法、泻法、烧山火、透天凉等等，行针的评价可以通过建立包括标准的行针手法数据的行针手法库，行针手法库中的行针手法数据由专业医师使用针刺装置在人体模型上进行手法模拟操作，将模拟操作过程中对应穴位的传感器设备4的位置的变化、每个位置变化的频率、深度、角度变化信息记录作为行针手法数据，并与数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度进行比对评比。比如，提插行针手法，中医针灸中提插手法简单理解为将针刺入皮肤后，再上下提拉。通过检测针刺装置的位置移动关系即可还原提插过程的运动路径，通过判断针刺模型的位置位于虚拟仿真人体皮肤内部的时刻作为针刺进入时刻t1，此时针刺模型与仿真人体模型1的皮肤接触点位置坐标为K（x1，y1，z1），当针刺模型进入仿真人体皮肤后，在短时间内，针刺模型会达到最深处的位置P（x2，y2，z2），此时刻记录为t2，以“提”为例，针刺模型在时刻t3位于针刺过程中相对于皮肤的较深处位置P1（x3，y3，z3），t3时刻针刺模型的针尖与K点的距离为distanKP1= sqrt[(x3-x1)2 +(y3-y1)2 +(z3-z1)2 ]；提的时间为t4，自t3时刻开始提的动作用时t4秒至时刻t5停止，针尖位置为P2(x4,y4,z4)，则t5时刻，针尖与K点的距离为distanKP2= sqrt[(x4-x1)2 +(y4-y1)2 +(z4-z1)2 ]，则提的速度v = distanKP2/(t5-t3)或v= distanKP2/t4；
插与提的计算方式类似，但需要通过记录针尖坐标点的位置随时间变化的关系来计算针尖沿针刺方向的加速度a的符号，判断是提还是插。若设定沿针尖从皮肤深处到与皮肤表面接触点的方向为正方向，则加速度a符号为正时，目前处于提的阶段；加速度a符号为负时，目前处于插的阶段。
通过采集时间周期T内提与插的次数n，可以获得提插的频率为：f = T/n，当然也可以获得提的频率及插的频率。

Claims (22)

1.一种针灸训练评价系统，其特征在于：包括模型控制设备（2）、带有交互显示功能的工控机设备（3）、带有传感器设备（4）和信息处理设备（7）的针灸针体（8），以及通过旋转机构设置在固定平台（5）上的仿真人体模型（1）；还包括通过滑块可滑动设置在滑轨轨道上的磁场发射源，所述滑轨轨道沿所述仿真人体模型（1）布设，所述磁场发射源随滑块在滑轨轨道上移动至仿真人体模型（1）指定的部位并向所在空间中产生一个x、y、z三维的偶极子磁场；
所述传感器设备（4）随针灸针体（8）在仿真人体模型（1）指定的部位进行针灸动作时与所述磁场发射源产生的偶极子磁场产生切割运动，传感器设备（4）将产生的感应电流回传给所述信息处理设备（7）；所述信息处理设备（7）根据所述感应电流计算出的传感器设备（4）线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）、传感器设备（4）线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）和传感器设备（4）在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），其中yaw、pitch、roll分别为偏航角、俯仰角、翻滚角；
所述模型控制设备（2）包括通信模块、信号发生器、同步模块和旋转机构；所述仿真人体模型（1）设置在旋转机构上，旋转机构通过接收所述信号发生器的脉冲信号转动仿真人体模型（1）、切换仿真人体模型（1）体位；所述通信模块用于与所述工控机设备（3）间传输数据和命令；所述信号发生器通过所述通信模块接收工控机设备（3）的控制命令、并通过预先编码的函数生成指定规则的脉冲信号；所述的同步模块，是通过所述通信模块向工控机设备（3）以预定的频次发送所述信息处理设备（7）得到的所述相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）；
所述工控机设备（3）根据针灸训练任务生成指令并通过所述信号发生器控制所述旋转机构转动仿真人体模型（1）、切换人体体位，并控制所述滑块带动所述磁场发射源运动至仿真人体模型（1）对应针灸训练任务针灸区域；以及根据所述信息处理设备（7）处理获得的针灸训练任务中产生的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）、通过3D建模引擎模拟出对应针灸训练任务的可视化交互模型。
2.如权利要求1所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述仿真人体模型（1）为中空的模型，所述滑轨轨道在所述仿真人体模型（1）的中空腔体中沿着x、y和/或z三个方向布设，所述磁场发射源通过滑块在滑轨轨道上沿着x、y和/或z方向运动至所述仿真人体模型（1）各个穴位所在区域，并产生一个x、y、z三维的偶极子磁场将所在区域中所述仿真人体模型（1）上所有的穴位覆盖在内。
3.如权利要求1或2所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述仿真人体模型（1）是通过数字人体模型进行3D打印制造模具、复模、开模、模具组装、分体浇筑、组装二次浇筑而成的与数字人体形体参数高度一致的仿真人体模型（1）。
4.如权利要求1所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述旋转机构还包括舵机装置以及仿真人体连接装置（6）；所述的舵机装置，通过仿真人体连接装置（6）与仿真人体模型（1）连接，并接收所述信号发生器的脉冲信号驱动仿真人体固定平台（5）带动仿真人体模型（1）旋转固定角度；所述的仿真人体连接装置（6），是将仿真人体模型（1）从头部至脚步的站立的轴向方向与舵机装置的旋转体连接的装置，使舵机旋转时，仿真人体模型（1）同步旋转；所述的固定平台（5），是用于固定放置仿真人体连接装置（6）的平台。
5.如权利要求1或4所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述仿真人体模型（1）中还通过所述滑块在所述滑轨轨道上可滑动设置有用于设置所述磁场发射源的固定台，以及带有驱动器并通过同步带驱动滑块带动固定台在滑轨上定向滑动的步进电机，所述步进电机与所述工控机设备（3）间控制相连。
6.如权利要求1所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述同步模块是以每秒60次的频率、通过所述通信模块向工控机设备（3）以预定的频次发送所述信息处理设备（7）得到的相对位置（x，y，z）、当前位置（x1，y1，z1）和角度变化信息（yaw，pitch，roll）。
7.如权利要求4所述的一种针灸训练评价系统，其特征在于：所述旋转机构通过接收所述信号发生器的脉冲信号将仿真人体模型（1）正向或者反向旋转固定角度，如旋转180度，或反转180度。
8.如权利要求1所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
训练任务建立步骤，通过工控机设备（3）选择针灸训练任务，工控机设备（3）根据针灸训练任务的内容，对应生成对模型控制设备（2）的控制指令，通过旋转机构转动仿真人体模型（1）、切换人体体位，并将仿真人体模型（1）中滑块上的磁场发射源运动至仿真人体模型（1）对应针灸训练任务的针灸区域位置，并且仿真人体模型（1）中的信息处理设备（7）将所述磁场发射源将其当前位置信息回传至工控机设备（3）；
数据采集处理步骤，训练任务执行过程中，仿真人体模型（1）上被施针位置处的传感器设备（4）与所述训练任务建立步骤调整到位的磁场发射源间相对位置发生相对位移，传感器设备（4）产生的感应电流传输至信息处理设备（7）中，信息处理设备（7）根据感应电流计算出传感器设备（4）线圈中心点与磁场发射源中心原点的相对位置（x，y，z）、传感器设备（4）线圈中心点相对于设定的绝对原点的当前位置（x1，y1，z1）以及传感器设备（4）在以磁场发射源为中心点的右手笛卡尔坐标下的角度变化信息（yaw，pitch，roll），并进一步通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、位移速度以及移动过程中传感器的线圈的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度；
建模还原步骤，通过3D建模引擎构建包括人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼以及人体上的穴位点的三维人体模型，并且在三维人体模型上生成一个针刺模型，在所述三维人体模型上对应所述训练任务建立步骤中针灸训练任务的针灸区域位置上，以所述数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备（4）的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度，做为针刺模型刺入三维人体模型的入刺角度、入刺速度、入刺深度和入刺过程中针刺模型转动角度，通过三维人体模型复现训练任务执行过程中的施针过程。
9.如权利要求8所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述训练任务建立步骤中，将仿真人体模型（1）中滑块上的磁场发射源运动至仿真人体模型（1）对应针灸训练任务的针灸区域位置，具体的，工控机设备（3）计算磁场发射源当前位置与针灸区域位置间的x、y、z三个方向的坐标距离，并对应生成对磁场发射源的移动指令，控制磁场发射源随滑块在仿真人体模型（1）中的滑轨轨道沿x、y和/或z的方向移动相应的距离，并将磁场发射源移动后的实际位置信息反馈至工控机设备（3）。
10.如权利要求8或9所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：定义一个绝对原点A（0，0，0），则假设所述训练任务建立步骤中磁场发射源的初始位置为B（0，0，0），即在绝对原点上，而针灸区域位置的传感器位置为C0（x0，y0，z0），设磁场发射源运动至仿真人体模型（1）对应针灸训练任务的针灸区域位置是分别沿x、y和/或z方向移动了距离a、b、c，则磁场发射源的坐标位置变为B1（a，b，c），此时若传感器位置C0（x0，y0，z0）位于磁场发射源的覆盖范围内，则所述数据采集处理步骤中，传感器的绝对坐标更新为C1（x1，y1，z1），其中，x1=x0±a，y1=y0±b，z1=z0±c。
11.如权利要求8或9所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述数据采集处理步骤中，传感器设备（4）产生的感应电流根据设定的周期传输至所述信息处理设备（7）中，信息处理设备（7）根据传感器设备（4）每次传输的感应电流计算出传感器设备（4）的在每个周期中的初始位置信息、移动后的位置信息、周期时间长度，通过三维坐标系计算得出传感器的线圈中心点在每个周期中位移的距离、相对运动角度以及位移速度，以及传感器设备（4）的在每个周期中的偏航角、俯仰角、翻滚角转动角度。
12.如权利要求8或9所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述建模还原步骤中，所述3D建模引擎为Unity3D引擎，对应的，用于三维人体模型的人体皮肤、组织结构、肌肉、脏器、骨骼、人体上的穴位点以及所述针刺模型均为Unity3D引擎中根据仿真人体模型（1）预先构建的三维模型文件。
13.如权利要求8所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：还包括模型匹配步骤，具体的，将仿真人体模型（1）放置在固定平台（5）上后保持不动，将磁场发射源的位置B（0，0，0）移动至真实空间的绝对原点A（0，0，0）处，此时磁场发射源原点与真实空间的绝对原点重合，并设定建模还原步骤中虚拟空间的原点C（0，0，0）对应为真实空间的原点A；使用传感器设备（4）将其位置标记到仿真人体模型1的待标记点D0（xd0，yd0，zd0），此时设置3D建模引擎虚拟空间中的三维人体模型的待标记点为D1（xd1，yd1，zd1），D1与D0两点分别是虚拟人体模型的位置与放置人体模型上的同一位置处，重复多次设置三维人体模型的位置后，三维人体模型与仿真人体模型（1）在该场景下就完全匹配了。
14.如权利要求13所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：当传感器设备（4）在真实空间中移动时，针刺模型会同步的移动，所谓同步，假设在真实空间中传感器设备（4）与仿真人体模型（1）的相对位置变化s1，在虚拟空间中传感器设备（4）对应的针刺模型和三维人体模型的相对位置变化为s2，令s1 = s2即为同步。
15.如权利要求8或9所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：还包括评价步骤，根据对应人体上每个穴位点针灸的角度、速度和深度标准阈值数据，与所述建模还原步骤中复现的训练任务执行过程中施针过程的角度、速度、深度和入刺过程中的转动角度进行比对并生成评价结果。
16.如权利要求15所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述评价步骤中包括点穴评价过程，以人体上标准的穴位点位置E（x1，y1，z1）为参考点，以训练任务执行过程中产生感应电流的传感器设备（4）的初始位置信息（x，y，z）作为训练任务执行过程点穴位置F（x，y，z），计算点E和F的欧式距离DistansEF=sqrt[(x-x1)2 +(y-y1)2 +(z-z1)2 ]；当DistansEF大于等于设定的距离阈值N则判定点穴错位；当DistansEF小于设定的距离阈值N，则以百分比衰减的方式对点穴进度进行评分，评分score= 100×(N-DistansEF)/N。
17.如权利要求16所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：其中点E和F的位置获取是在感应电流数据的基础上，由信息处理设备（7）计算出的传感器设备（4）相对位置、当前位置和角度变化信息转换得来的。
18.如权利要求15所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述评价步骤中包括针刺评价过程，判断针刺模型的位置位于三维人体模型的人体皮肤内的一刻作为进入时刻t1，设此时点穴位置为O（x1，y1，z1），当针刺入仿真人体皮肤并会达到最深处的位置P（x2，y2，z2）的时刻记录为t2，则计算针刺的深度为distanOP= sqrt[(x2-x1)2 +(y2-y1)2 +(z2-z1)2]、针刺的速度V = distanOP / (t2-t1)，以及针刺的进入角度为P（x2，y2，z2）与O（x1，y1，z1）两点的向量vector1与O点处皮肤2 mm半径范围内皮肤表面近似拟合的一个平面surface1的最小夹角φ，将深度distanOP、速度V和角度φ与设定的标准阈值评分标准进行比对打分。
19.如权利要求15所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：所述评价步骤中包括行针评价过程，建立包括标准的行针手法数据的行针手法库，行针手法库中的行针手法数据由专业医师使用针刺装置在人体模型上进行手法模拟操作，将模拟操作过程中对应穴位的传感器设备（4）的位置的变化、每个位置变化的频率、深度、角度变化信息记录作为行针手法数据，并与数据采集处理步骤中计算得出传感器的线圈中心点在训练任务执行过程中位移的距离、相对运动角度以及位移速度进行比对评比。
20.如权利要求19所述的一种针灸训练评价系统的评价方法，其特征在于：判断针刺模型的位置位于虚拟仿真人体皮肤内部的时刻作为针刺进入时刻t1，此时针刺模型与仿真人体模型（1）的皮肤接触点位置坐标为K（x1，y1，z1），当针刺模型进入仿真人体皮肤后，针刺模型会达到最深处的位置P（x2，y2，z2），此时刻记录为t2，针刺模型在时刻t3位于针刺过程中相对于皮肤的较深处位置P1（x3，y3，z3），t3时刻针刺模型的针尖与K点的距离为distanKP1=sqrt[(x3-x1)2 +(y3-y1)2 +(z3-z1)2 ]；提的时间为t4，自t3时刻开始提的动作用时t4秒至时刻t5停止，针尖位置为P2(x4,y4,z4)，则t5时刻，针尖与K点的距离为distanKP2= sqrt[(x4-x1)2 +(y4-y1)2 +(z4-z1)2 ]，则提的速度v = distanKP2/(t5-t3)或v = distanKP2/t4；通过采集时间周期T内提与插的次数n，可以获得提插的频率为：f = T/n，当然也可以获得提的频率及插的频率。
21.一种计算机设备，其特征在于：包括一个或多个处理器、存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求8到20中任一所述的方法。
22.一种非暂时性机器可读存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行如权利要求8到20中任一所述的方法。
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