基于数字人体力反馈角度的腧穴针刺研究

本项目基于传统中医针灸理论和近代生物力学理论，结合申请者所在课题组对穴位结构研究和三维数字人体的研究，拟利用现代传感技术实时采集针刺手法的力学参数和组织形变参数，建立针刺人体软组织时的生物力学数据库；运用动态质点-弹簧模型和有限元素网格结点模型，进行力学和组织形变的物理建模；运用图形与图像处理技术和力反馈装置，将针刺时穴位组织各层结构的动态形变与受力过程以虚拟现实和力反馈的方式表现出来，给操作者以动态的直观视觉感受与真实的力感触觉体验。本项目将虚拟现实技术与解剖学、针灸学相结合，使解剖数字人向中医物理数字人跨出重要一步，有利于针刺手法客观化研究，有利于针灸电子教学，有利于做好名医传承工作。本项目由上海中医药大学和上海交通大学共同合作开发研究，属强强联合，预料该项目完成后，将使数字人、生物力学和针灸学相互渗透、相互交叉的学科研究达到国际领先水平。

本项目严格按照计划书目标执行，按计划顺利完成如下工作：.1.完成了代表性穴位相关解剖结构在 VHP数据集中的辨识和分析。.2.对50位志愿者风池、中脘、曲池、肾俞、环跳等穴进行大样本针刺力学参数的采集，经计算机统计分析处理后得到一组相对标准参数，融入智能穴位知识库，建立针刺人体软组织时的生物力学数据库。.3.采用动态质点-弹簧模型和有限元素网格结点模型进行力学和组织形变建模。.4.将重建的穴位信息导入到数字虚拟人中。.5.对代表性穴位，根据进针方向确定穴位所经过的组织，把相应的参数输入Omega 3-自由度力反馈仪，由Omega 3-自由度力反馈装置反馈给操作者获得触觉感知。.6.同时，根据针刺引起组织形变的数据实时地绘制并显示穴位周围形态结构，从而达到虚拟针刺视觉的效果。.7.将这一从力反馈仪获得的触觉感受与在受试者穴位上进针时的针感比较，进一步修正完善物理模型。.8.在数字化人体VOXEL-MAN上确定上述穴位周围及深度方向所经过的组织，根据虚拟组织所接收的毫针的速度或位置，再根据组织的物理模型计算出针刺时相应的力，由力反馈装置反馈给操作者获得触觉感知和视觉感知。. 亮点：使针刺操作者同时得到动态的视觉感受与体会针感的触觉感受，为针灸临床医生快速掌握针刺的各种手法提供一种更直观的训练平台，为针灸教学提供一种动态兼具视觉与触觉感受的仿真手段。硬软件相结合，能真正复制老教授“一对一”传帮带效果，有利于名医名家的医技传承；手法过程真实逼真,立体可视化效果好,真实地反映出力度、速度、位移方向：仿佛身临其境，并可进行反复演练。