一种中医腧穴、经络的虚拟教学方法及交互设备与流程

本发明涉及一种中医针灸、经络虚拟教学方法，尤其就一种便于中医医学院校进行虚拟腧穴、虚拟经络技术教学的软、硬件一体的中医虚拟教学实训互动系统。

背景技术：

1、随着计算机技术、信息技术的广泛应用，使得医学图像信息分析与处理的手段不断改进，中医教学在客观化、图像化、数据化、教学科研等方面发挥着重要的作用，人体腧穴、经络、等组织器官的三维图像对于中医教师讲解穴位以及经络的实质存在重要的作用。但由于人体经络、腧穴以及对应的人体解剖结构构造复杂，因人而异，中医医师、中医教师以及学生仅通过课本教材上的图片以及文字、难以准确的理解什么是穴位，什么是经络，难以理解穴位的空间位置、大小、几何形状及其与周围组织的空间关系。同时，仅依靠课本教材中文字及图片的方式，导致中医学教学中无法清楚的描述出穴位的三维图像信息以及经络中所蕴含的人体组织器官的信息远没有得到充分的利用。

2、目前中医医学院校一般采用如下几种方法进行教学，其一、针灸课本上教材的文字进行理论教学，不涉及具体的动手交互环节，但是实际的教学质量和效果也会大大折扣，培养出来的学生也是理论知识稍微懂一些，但是实际的层次解剖，系统解剖理解不深，实际的动手能力也较差，不能培养实用型的医院人才。其二、中医学教学过程中使用课本的二维图谱或三维实体针灸模型人进行教学，二维图谱不能多角度展示穴位的层次结构，导致理解、记忆困难。三维实体模型细节处理不完善，交互使用上不够灵活，展示效果不佳，并且实体模型对教室展示空间以及存放空间均有要求。其三、中医教师直接在人身上进行穴位、经络教学及讲解，这种方式存在定位抽象，并且每次上课的定位稍有偏差，不够精确、并且长期反复带来的效率低下问题。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供一种中医腧穴、经络虚拟教学互动的方法及系统，通过虚实结合来进行互动教学和展示，在计算机内透过3dmappping技术展示虚拟的人体成像，模型涵盖了人体皮肤，经络、穴位、神经、肌肉、骨骼、动脉、经脉、主要脏器数据库，实物模型部分包含模拟空间定位的医用橡胶材质的模型，其中每个穴位根据腧穴国标以及《针灸学》、《经络腧穴学》、《腧穴解剖学》进行标定后展示。

2、本发明采用3d mapping技术，图像重建技术。其特征在于：包括软件模拟触摸系统装置，穴位、经络图像的显示标定设备，硬件显示系统装置，两者通过固定协议进行实时数据交互和针灸、经络图像数据的展示，构建腧穴解剖教学显示设备、人体mapping图像与硬件显示服务器进行实时通信，用户使用操作笔实际操作显示平台将操作信号传递给图像数据处理服务器，图像数据处理服务器将数据处理之后，将显示的mapping数据传递给针灸、经络教学显示设备，所述数据处理服务器进行逻辑与图像的数据计算后，将生成的结果通过mapping技术将数据转换成空间的位置坐标后发送给针灸、经络教学显示设备，显示设备通过工业级显示器对中医教学场景进行实时数据更新展示，从而构成一个从使用者操作到中医针灸、经络教学数据展示数据操作回路。

3、本发明的有益效果是：通过软件教学系统以及硬件系统两者的结合，最终实现一种中医腧穴、经络虚拟教学互动方法及系统，其中硬件系统采用实际的亚洲人体等比例进行设计，并在整体中作为定位及传感控制系统，软件系统采用虚拟3d构建实际的腧穴、经络操作环境以及需要使用的相关设备，激光定位空间定位装置，两种通过协议的方式进行数据通讯，达到在实物人体模型进行空间定穴操作后，数据通过算法将真实世界坐标转化到虚拟世界，同步在虚拟空间进行腧穴、经络位置、大小、解剖操作的展示效果，与软件系统的虚拟现实仿真实现对应，既能解决人体穴位的实物标定考核，又能提供全虚拟产品带来的教学效果，两者结合将中医药传统腧穴、经络定位，腧穴经络考核客观化，直观化，同时也能避免教学过程中主观、评分不智能等问题，由于本产品的设计模块化考虑，故可以根据学校的需要进行控制以及模块的选择性使用。

技术特征：

1.一种中医腧穴、经络的虚拟教学方法及交互设备，包括人体模型，软件定位及算法系统和硬件教学显示及通讯装置，所述人体模型、软件定位及算法系统和硬件教学显示及通信装置通过协议转换及算法实时进行数据信息交换，针灸数据重建模块将操作者在实物模型上操作的数据的定位、计算及根据人体模型进行三维坐标及模型重建。

2.其特征在于通过真实世界空间中的人体模型定位与虚拟场景服务器的坐标及模型进行实时同步更新及数据重建功能，用户通过实际操作人体实物模型，产生相关的坐标，mapping及真实世界的位置数据，通过边缘查找、滤波算法将处理后的数据传递到数据中转服务器，所述中转服务器通过数据转换后传递给腧穴、经络数据重建服务器，所述的腧穴、经络数据重建服务器通过计算之后将数据传递给虚拟场景服务器，所述的虚拟场景服务器将数据进行最终处理后最后传递给显示设备，显示设备使用工业显示器对腧穴、经络以及人体的三维虚拟解剖场景进行图形化显示。

3.所述的人体模型、软件定位及算法系统包括：电气控制柜（001），数据接口模块（002），人体实物模型（003），真实坐标跟踪器（004），空间定位服务器（005），数据中转模块（006），数据传输及算法模块（007），数据传递同步io（008），数据状态验证模块（009），腧穴、经络显示设备（010）。

4.所述电气控制柜（001）内包含电气控制模块，控制整套设备的工艺流程，所述数据接口模块（002）将数据设备上的io数据传送至数据中转模块，所述的腧穴、经络显示设备（010）为操作者提供腧穴、经络的展示图像，所述的人体实物模型（003）为系统提供mapping的空间定位，所述的真实坐标跟踪器（004）包括真实世界空间定位技术，雷达遥感数据传输控制。

5.所述的数据中转模块（009）接收到的数据通过协议转换后传递给数据传输计算法模块（007），所述的数据状态验证模块（009）进行高速运算，将运算结果发送给数据传递同步io（008），数据传递同步io（008）将收到的数据进行状态验证，并进行图像同步展示，同时将数据发送到，腧穴、经络显示设备（010）最终达到两者的实时同步。

6.根据权利要求1所述的中医腧穴、经络虚拟教学互动系统，其特征在于：所述数据传输计算法模块（007）输出16:9,16:10，32:9，32:10分辨率的图像到腧穴、经络显示设备（010）进行中医腧穴、经络图像数据虚拟现实场景展示，也可使用高清投影机进行场景显示。

7.根据权利要求1所述的中医腧穴、经络虚拟教学互动系统，其特征在于：所述的真实坐标跟踪器（004）采用多功能数据采集卡实现数据的采集和数据。

8.根据权利要求1所述的中医腧穴、经络虚拟教学互动系统，其特征在于：所述的空间定位服务器（005），将接受到的用户操作数据经过实时重建及3d mapping算法计算得到输出结果，并将实时将重建后的数据传递给真实坐标跟踪器（004）进行三维人体场景构建。

9.根据权利要求1所述的中医腧穴、经络虚拟教学互动系统，其特征在于可通过手指或者其他实物介质，在实物模型进行腧穴标定。

10.根据权利要求1所述的中医腧穴、经络虚拟教学互动系统，其特征在于学生可以直接使用手指模拟进行手术刀解剖人体的练习，并将切割后的断层组织数据，通过协议，转换为三维场景进行显示。

技术总结
本发明涉及一种中医针灸教学领域的虚拟腧穴解剖显示平台，尤其是一种便于学校实施针灸、腧穴、经络教学的集合软硬件一体的教学及交互显示方法要解决的技术问题是提供一种满足中医腧穴、经络教学的显示教学方法及交互系统，为解决上述问题，本发明采用3D Mapping技术，图像重建技术。其特征在于：包括软件模拟触摸系统装置，穴位、经络图像的显示标定设备，硬件显示系统装置，两者通过固定协议进行实时数据交互和针灸、经络图像数据的展示，构建腧穴解剖教学显示设备、人体Mapping图像与硬件显示服务器进行实时通信，用户使用操作笔实际操作显示平台将操作信号传递给图像数据处理服务器，图像数据处理服务器将数据处理之后，将显示的Mapping数据传递给针灸、经络教学显示设备，所述数据处理服务器进行逻辑与图像的数据计算后，将生成的结果通过Mapping技术将数据转换成空间的位置坐标后发送给针灸、经络教学显示设备，显示设备通过工业级显示器对中医教学场景进行实时数据更新展示，从而构成一个从使用者操作到中医针灸、经络教学数据展示数据操作回路。

技术研发人员：王琨,皋涵,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：苏州木叶科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19