數字化技術虛擬實踐在針灸教學改革中的先導作用

王鴻紅++劉儒鵬

【摘要】既往針灸學教學由于條件所限，無法擺脫“灌輸式”課堂理論教學法，學生難學、難懂、難記，易感到枯燥與反感。隨著計算機虛擬技術在醫學領域的廣泛應用，如能從腧穴三維斷層解剖虛擬、進針后人體組織反應模擬、危險操作及暈針反應虛擬及進針感覺虛擬等方面進行課程編排，可使教學獲得較高水平的可視化效果。現代數字化人體三維影像虛擬技術的引入，可以讓學生獲得穴位的感性認識，加深印象和理解，對針灸學學習有較大的促進作用。

【關鍵詞】針灸 數字化技術 教學改革 計算機虛擬技術

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0219-01

針灸學是一門理論與實踐并重的學科，傳統的針灸教學由于條件所限，內容多課時少，無法擺脫“灌輸式”課堂理論教學法，而經絡的循行、交接、流注，腧穴的定位、主治等教學內容比較深奧，抽象玄妙，學生往往感到枯燥與反感，由于理論教學常與實踐脫節，所學內容很容易隨著課程結束而遺忘，或者空記理論，不敢進行實際操作。實踐是針灸學科教學的重要環節，是培養針灸專業人才的必經途徑。實踐過程對于學生提高感性認識，積累操作經驗的獨特意義是理論學習不可代替的。但是，針灸療法作為一種涉及到神經血管等重要機體組織的微創療法，其操作過程具有一定的風險性，尤其是處于某些特定解剖學位置的關鍵穴位或部位，更需格外慎重。在盡量規避風險的基礎上使學生獲得充分的實踐經驗積累，是針灸實操的理想目的。

傳統條件下，為提高教學效果，國內中醫藥大學的針灸教學改革拘泥于理論體系的梳理，并不能解決教學內容過于抽象的弊端，即使應用了多媒體，也只是把理論學習的媒介由黑板轉移到顯示器。如長春中醫藥大學對《針灸治療學》的理論教學內容按系統分類進行結構整合和實際講授，注意了《針灸治療學》與中醫臨床各門學科的銜接和交叉，每個系統的疾病都進行專項講授，概述其病因及發病情況，重點講述針灸對此類疾病的取穴規律分析，及針灸在治療某個疾病上的特色，使針灸治療臨床各系統的疾病將規范化和簡約化，以便將來學生正式進入臨床后在診療疾病方面能夠舉一反三，按規律辨證處方。但這些變革對學生感性認識的培養并無幫助。

半個多世紀以來，遵循摩爾定律的計算機硬件技術飛速發展，三維圖像處理技術的普遍應用迄今不超過二十年時間，而其在平面顯示器上的模擬效果幾可亂真，三維圖像的立體顯示技術正在研發，并向民用普及，人機交互式應用軟件已被初步應用，如基于蘋果手機IOS系統的虛擬按鍵技術。計算機虛擬技術應用于醫學領域有著光明的前景和巨大的潛力。

事實上，在軍事領域，尖端的虛擬技術早已應用于軍事醫學的模擬教學和交互式培訓上。隸屬于美國陸軍醫學研究與物資部的遠程醫學和高技術研究中心在醫學模擬訓練中廣泛使用先進的模擬技術，包括標準化患者、交互式虛擬患者程序、虛擬人體模型和局部任務訓練器等，可以模擬高難度的醫學手術，建構模擬手術室、模擬戰場等具有真實聽視覺場景的醫學工作環境，并進行醫學模擬訓練，可實現基于計算機的交互式溝通、數字化人體模型、局部功能任務訓練器、虛擬現實等目標。隨著針灸在世界范圍內被推廣，其用于止痛的顯著效果受到美國陸軍的關注。盡管從MEDLINE數據庫仍無法檢索到有關美國軍方有關針灸的虛擬技術研究，但我們有理由相信，有深厚技術背景的美軍研究部門不會忽視采用虛擬技術進行針灸的科研和操作培訓。

現代數字化虛擬技術的發展使人類獲得以視聽感覺為主的真實虛擬再現能力，可展現以往一般情況下無法直觀感知的事物內部結構。對于普通中醫高校日常針灸教學而言，需要解決的是腧穴部位解剖結構對教學對象的直觀呈現，以提高學生對腧穴內部結構特性和危險部位的感性認識，并不需要過于高精尖的技術水平和硬件條件模擬擬真操作環境，當然未來隨著生物感傳技術的發展和硬件及材料成本的下降，針刺虛擬操做有可能被納入教學改革設計。從當前實際條件來講，如能從腧穴三維斷層解剖虛擬，進針后人體組織反應模擬，危險操作及暈針反應虛擬，進針感覺虛擬等方面進行課程編排，可使教學獲得較高水平的直觀仿真效果。

一、腧穴三維斷層解剖虛擬

進行中數字化中國人人體模型的建立和后續研究為局部腧穴斷層解剖提供了真實完整的數據庫，而其不斷豐富的細節使虛擬人體的展示日漸清晰。數字化人體表面三維重建同樣是腧穴數字模擬教學的重要組成部分，提供腧穴表面的關鍵數據。有了真實人體數字化研究的實踐基礎，建立虛擬三維腧穴解剖展示系統就有了堅實的保障。

斷層解剖學是在保持機體結構于原位的狀態下，展示局部組織斷面形態變化及位置關系的一門科學，在針灸研究和教學中，尤其是危險穴位的認識上具有重要的地位。虛擬數字人技術則是憑借計算機對組織斷層進行結構的三維重建和定量分析。隨著3D打印技術日益普及，虛擬數字人技術與之相結合，可以提供低成本高擬真度的針刺演練道具。隨著未來人工感應裝置的開發，可進行針刺感覺虛擬實踐。

二、人體組織進針反應模擬

進針后的人體反應包括局部組織反應和遠端效應兩方面。目前與MRI技術結合的針刺后腦效應研究進行得比較深入，已可對具體穴位針刺對應具體腦部位進行研究，如北京中醫藥大學的韓紅燕等運用靜息態功能性磁共振成像（fMRI）技術觀察針刺心包經經穴后的腦部反應，發現針刺該經脈全經腧穴后前額葉皮層、小腦與PCC的功能連接活動被抑制，PCC與顳葉皮層的功能連接活動同步增強。

局部組織反應可依據各類電生理實驗，分子生物學實驗，局部組化免疫反應進行人工三維動畫創作，但是這種虛擬方式過于生硬，依據斷層解剖學，對當前進針虛擬操作動作采用計算機對各類組織物理參數和生物化學反應進行實時演算，并生成三維圖像，在當前硬件條件滿足計算需要的前提下，可以提供更為直觀生動的教學體驗。

三、危險操作及暈針反應虛擬

腧穴斷層解剖的三維虛擬使我們可以直觀認識針刺進針的危險所在，從而為學生打下針刺安全觀念的烙印。一般來說，危險操作包括一般腧穴的手法錯誤，進針深度錯誤和特定部位腧穴的進針角度及深度錯誤。在模擬系統中，學生可以看到錯誤的手法操作帶來的機體組織不良反應及損傷，而針刺過深則可能損傷臟器，如肩井，云門等穴位針刺過深，可能因刺傷肺部引發肺氣腫。以風池，啞門為代表的危險腧穴則強調進針角度的安全性，不正確的角度可能引發生命危險，在而安全角度范圍內稍作調整，可能具有不同的臨床效果。

增強理論認識的系統性，增加實踐演練的多元化是解決既往針灸教學簡單枯燥的可行方案。學生針對性的學習相關理論，結合即時實踐操作，使感性認識與理性認識有機結合，可以極大的增強學生學習的主動性、積極性，提高學習效率，促進其實際應用能力。通過現代數字化人體三維影像虛擬技術的引入，對腧穴部位進行生動直觀展示，可以讓學生獲得穴位的感性認識，加深印象和理解，對腧穴的理論學習有較大的促進作用。同時，結合針刺動物穴位進行實際操練，可以克服部分同學動手難的問題，有助于實際手法操練，有效解決既往理論與實踐脫節的問題。

參考文獻：

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作者簡介：

王鴻紅（1985-），女，壯族，廣西南寧人，碩士，助教，研究方向：針灸教學研究。