上海科學(xué)技術(shù)出版社( 上海，200235)

陳玲玲 張晨 劉詩發(fā) 顧一唯 陳棟才 顧全 曾文

·學(xué)術(shù)探討·

針灸經(jīng)穴三維數(shù)字模型及數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與應(yīng)用*

上?？茖W(xué)技術(shù)出版社( 上海，200235)

陳玲玲 張晨 劉詩發(fā) 顧一唯 陳棟才 顧全 曾文

總結(jié)針灸經(jīng)穴三維數(shù)字模型及數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程及關(guān)鍵技術(shù)，包括人體經(jīng)穴三維數(shù)字模型數(shù)據(jù)來源與選擇、針灸經(jīng)穴數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計、人體經(jīng)穴三維數(shù)字模型構(gòu)建與設(shè)計、人體經(jīng)穴三維數(shù)據(jù)庫APP的設(shè)計與制作，簡單介紹針灸經(jīng)穴三維數(shù)據(jù)庫的功能，并展望數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。

針灸 經(jīng)穴 人體三維模型 中醫(yī)數(shù)字化

中醫(yī)學(xué)是中華民族傳統(tǒng)文化的瑰寶，而針灸學(xué)是這一瑰寶中的寶中之寶。針灸學(xué)中密布于人體的經(jīng)絡(luò)和經(jīng)絡(luò)上數(shù)以百計的穴位，是人類歷史上對人體進(jìn)行系統(tǒng)、全面、立體化認(rèn)識的初始。針灸學(xué)中的治療技術(shù)，如針刺、艾灸、按壓、放血等療法早在藥物治療之前就已存在并應(yīng)用，有人認(rèn)為，中醫(yī)起源于最早的砭石、針刀等外治療法。在海外，針灸甚至成為中醫(yī)的代名詞，是我國傳統(tǒng)文化、傳統(tǒng)技術(shù)在全世界響當(dāng)當(dāng)?shù)拿?，說到針灸，就會想起中國，要學(xué)針灸，就必須來到中國。

傳統(tǒng)方法學(xué)習(xí)和了解針灸經(jīng)絡(luò)穴位知識，主要依靠書本知識，或者經(jīng)穴掛圖、經(jīng)穴人體石膏或乳膠模型等，這種最原始、最傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，相對于經(jīng)絡(luò)穴位這種網(wǎng)絡(luò)化、立體化的構(gòu)造會造成諸多的障礙，不但無法得到直觀體驗，造成所學(xué)與所用脫節(jié)，甚至出現(xiàn)信息缺失或錯誤，已明顯落后。因此，人們更加需要具有現(xiàn)代前沿技術(shù)的數(shù)字化、立體化、信息化，更加直觀通俗的針灸經(jīng)穴知識的表現(xiàn)形式，而數(shù)字化技術(shù)為解決這種需求提供了可能。

近年來，經(jīng)穴數(shù)字人體模型的三維構(gòu)建偶見有人研究，并提出了不少設(shè)想，但目前看均無成型產(chǎn)品面世，更不用說投入市場實際應(yīng)用，其中原因除了技術(shù)之外，更大的一個問題是缺少大數(shù)據(jù)量的支撐。建立一個經(jīng)穴完整、定位準(zhǔn)確、信息對稱的經(jīng)穴數(shù)字模型，沒有龐大、權(quán)威、科學(xué)、專業(yè)的數(shù)據(jù)量幾乎是不可能實現(xiàn)的，即使有這樣的數(shù)據(jù)，還要確保這些數(shù)據(jù)的來源可靠。

互聯(lián)網(wǎng)中有不少以培訓(xùn)、醫(yī)療或養(yǎng)生等為名目的針灸經(jīng)穴視頻、人體模型、操作介紹等，但大多不專業(yè)，常常給用戶以錯誤信息，并且知識產(chǎn)權(quán)不明晰。因此，構(gòu)建一個專業(yè)、科學(xué)、權(quán)威，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的針灸經(jīng)穴人體數(shù)字模型，以及在此基礎(chǔ)上開發(fā)集針灸經(jīng)穴科普宣傳、疾病防治、操作規(guī)范、教學(xué)培訓(xùn)等不同功能的三維可視化系列產(chǎn)品，并集成于一個應(yīng)用平臺勢在必行。

有鑒于此，我們開發(fā)了針灸經(jīng)穴數(shù)據(jù)庫，包括線上與線下兩部分：線上部分包括針灸基礎(chǔ)知識、針灸技術(shù)、常見病癥針灸配穴查詢?nèi)齻€基本庫，其中針灸基礎(chǔ)知識中包含人體經(jīng)絡(luò)三維立體模型；線下部分是針灸經(jīng)穴APP，對人體經(jīng)穴三維模型的定位、查詢、基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)等功能進(jìn)行了加強(qiáng)。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源主要包括我們自有知識產(chǎn)權(quán)的針灸經(jīng)穴、推拿、按摩類文獻(xiàn)資料，具體包括教材類、辭典類、科普類、圖譜類、老中醫(yī)經(jīng)驗及專著典籍類、漢英對照及英文類多個方面，品種多，類型多樣，既有針灸經(jīng)絡(luò)基礎(chǔ)知識的素材(教材類、辭典)，又有大量圖片庫(圖譜)以及老中醫(yī)經(jīng)驗及專著等。這些數(shù)據(jù)具有來源豐富、內(nèi)容權(quán)威、有多種多媒體素材的特點。

針灸經(jīng)穴數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.搭建針灸經(jīng)穴語料庫

搭建本數(shù)據(jù)庫是基于我們已有的“杏林園”中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫集成平臺技術(shù)，采用HDwiki數(shù)據(jù)庫架構(gòu)系統(tǒng)[1]。針灸經(jīng)穴語料庫包括針灸基礎(chǔ)知識、針灸技術(shù)以及常見病證針灸配穴查詢?nèi)蟀鍓K，每個版塊又細(xì)分為不同的小板塊。

針灸基礎(chǔ)知識板塊 該板塊分為經(jīng)絡(luò)腧穴總論、經(jīng)絡(luò)腧穴各論、針灸典籍文獻(xiàn)以及針灸處方四個部分。本板塊最大特色在于通過三維動畫的形式展現(xiàn)十二正經(jīng)以及奇經(jīng)八脈的循行路線，如點擊某個腧穴，則出現(xiàn)該腧穴的詞條內(nèi)容。

為方便用戶體驗，除PC版本，我們特別制作了人體經(jīng)穴三維數(shù)字模型APP，深度展示經(jīng)絡(luò)的動畫循行、腧穴的定位以及功效主治等內(nèi)容。具體制作方法見后所述。

針灸技術(shù)板塊 本板塊不僅詳細(xì)介紹毫針刺法、灸法、拔罐法、三棱針法、皮膚針法、皮內(nèi)針法、電針法、頭針、耳針等各種針灸技術(shù)的規(guī)范操作方法、適應(yīng)范圍與操作事項，并配以相應(yīng)的教學(xué)視頻。本板塊還介紹大眾所感興趣的拔罐、穴位自我按摩、刮痧等簡易自我療法，既有專題圖文，又配有視頻，更利于大眾學(xué)習(xí)。

其中：L代表直流電機(jī)電感系數(shù)，i為電機(jī)電樞回路通過的電流。此處忽略系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性質(zhì)，故可忽略項。有：又根據(jù)代入可得：

常見病證配穴查詢 針對患者的主要癥狀進(jìn)行治療建議查詢，具體包括頭面軀體痛證、內(nèi)科病證、婦兒科病證等。如在搜索欄中輸入“頭痛”，則會出來頭痛不同類型的腧穴處方、治療方案(針灸、穴位自我按摩、拔罐、溫灸等)、名醫(yī)案例，臨床醫(yī)生可以根據(jù)檢索所提出的建議及名家經(jīng)驗參考進(jìn)行治療，患者則可深入了解專業(yè)的針灸知識，知其然且知其所以然。

2.針灸經(jīng)穴語料庫內(nèi)容創(chuàng)建

創(chuàng)建詞條名 根據(jù)不同內(nèi)容進(jìn)行碎片化處理，創(chuàng)建詞條名。不同的板塊詞條命名略有不同。針灸基礎(chǔ)知識板塊中的詞條參照全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會《針灸學(xué)通用術(shù)語》(GB/T 30232- 2013)審定的針灸經(jīng)絡(luò)名詞進(jìn)行命名。

標(biāo)引詞條編輯器設(shè)計 在編輯器中增加基本信息設(shè)計,主要包含經(jīng)絡(luò)、穴位類別、出處、別名、國際編號標(biāo)引控詞。

3.用戶查詢系統(tǒng)平臺設(shè)計

包括普通檢索功能與高級檢索功能。

普通檢索 可對整個針灸經(jīng)穴數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全文檢索。

高級檢索 可分別對針灸基礎(chǔ)知識、針灸技術(shù)、常見病證配穴分庫進(jìn)行精確檢索功能。其中針灸基礎(chǔ)知識庫可查詢穴位的所屬經(jīng)絡(luò)，腧穴所屬的類別(井、滎、輸、經(jīng)、合)，詞條的出處，腧穴的別名，國際編號等信息。通過腧穴的別名、國際編號等任意條件，也可以查詢到腧穴的正名(見圖1)。

人體經(jīng)穴三維數(shù)字模型構(gòu)建與設(shè)計

三維針灸經(jīng)穴數(shù)字模型構(gòu)建所需的數(shù)據(jù)主要來源于我們擁有獨立版權(quán)的經(jīng)典解剖圖譜與解剖學(xué)專著，以及針灸學(xué)相關(guān)資料數(shù)據(jù)。這些專著中含有多視角的二維圖像數(shù)據(jù)，可用于構(gòu)建完整的人體三維數(shù)字模型。

圖1 數(shù)據(jù)庫檢索項

2.構(gòu)建方法

人體三維數(shù)字模型構(gòu)建技術(shù)目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，廣泛應(yīng)用于服裝設(shè)計、游戲開發(fā)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。[2]由于本模型按項目設(shè)計要求需要同時應(yīng)用于Web與移動客戶端，所以在使用開發(fā)軟件時我們充分考慮到了兩者的兼容性問題，使用Unity 3D 進(jìn)行編程，因為Unity 3D則是Java語言在三維應(yīng)用的擴(kuò)展，Java 3D的功能和可編程性更強(qiáng)，Unity 3D有豐富的Java類庫的支持，實現(xiàn)各種編程行為。人體三維建模包括幾何建模與物理建模：幾何建模即利用測量數(shù)據(jù)，根據(jù)幾何元素構(gòu)建人體模型，主要包括線、多邊形、簡單形體(如圓柱體、球體等)以及曲面建模；物理建模則在人體外部幾何特征的基礎(chǔ)上，增加了人體的物理屬性和外部環(huán)境因素，能獲得更真實的建模效果。[3]

3.腧穴定位參考標(biāo)準(zhǔn)

腧穴的定位參考國家標(biāo)準(zhǔn)《腧穴名稱與定位》(GB/T 12346- 2006)，使用存儲三維圖像矩陣的直角坐標(biāo)系，應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)的知識建立一個過渡坐標(biāo)系，通過該坐標(biāo)系將三維圖像中的絕對坐標(biāo)與中醫(yī)的參照坐標(biāo)結(jié)合起來，相互轉(zhuǎn)換，對不同數(shù)據(jù)只需做參考坐標(biāo)系的標(biāo)定工作，即可獲得腧穴的三維定位坐標(biāo)。

人體經(jīng)穴三維數(shù)據(jù)庫APP的設(shè)計與制作

人體經(jīng)穴三維模型建立后，開始人體經(jīng)穴三維數(shù)據(jù)庫APP的設(shè)計與制作。本APP數(shù)據(jù)來源于Web版人體經(jīng)穴三維數(shù)據(jù)庫，使用Unity 3D技術(shù)將兩者結(jié)合起來。該APP強(qiáng)化針灸經(jīng)穴的學(xué)習(xí)功能，將人體經(jīng)穴三維模型作為主界面，旁邊有十四條經(jīng)脈的熱點。長按某條經(jīng)脈，即出現(xiàn)某條經(jīng)脈的循行路線動畫。點擊模型上任何一個穴位，都會顯示穴位的穴位釋義、定位、解剖、主治、配伍、操作、文獻(xiàn)摘錄等詳細(xì)信息(見圖2)。為了增強(qiáng)APP用戶體驗，特別增設(shè)了腧穴查詢功能，在搜索框中輸入常用腧穴名稱，該腧穴在模型上即高亮顯示，同時出現(xiàn)腧穴相關(guān)信息，非常適合針灸初學(xué)者(見圖3)。

圖2 “針灸經(jīng)穴”APP操作界面

圖3 “針灸經(jīng)穴”APP腧穴查詢界面

1.數(shù)據(jù)庫功能

主要有：(1)針灸科普宣傳、教育學(xué)習(xí)功能。通過本數(shù)據(jù)庫能夠系統(tǒng)宣傳和學(xué)習(xí)針灸經(jīng)穴知識，并通過三維動畫、視頻、圖片等感性認(rèn)識加深印象，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，加快學(xué)習(xí)進(jìn)度；(2)檢索查詢功能。用戶可以通過關(guān)鍵詞檢索，快速查詢經(jīng)絡(luò)的循行路線、主治概要、腧穴的定位與主治等信息，也可以通過輸入癥狀或病種，查詢治療方法等信息；(3)中醫(yī)文化推廣與中醫(yī)藥適宜技術(shù)推廣功能。本數(shù)據(jù)庫圖文、動畫并茂，生動有趣，還很實用，能夠激發(fā)大眾的好奇心與了解的熱情。

2.數(shù)據(jù)庫應(yīng)用展望

針灸學(xué)作為一門傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，為廣大民眾喜聞樂見，具有廣泛的社會基礎(chǔ)。在當(dāng)前國家衛(wèi)生醫(yī)療體制改革和保障體系的實施過程中，提出要實現(xiàn)有中國特色醫(yī)療保障體系，要著重突出傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的作用和地位，特別是一些簡便驗廉的中醫(yī)適宜技術(shù)，在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)中具有很好的適用性，而這些技術(shù)中的一大部分與針灸技術(shù)或經(jīng)絡(luò)穴位的基礎(chǔ)知識相關(guān)。因此，通過更便捷、更直接、更有效地宣傳、普及針灸經(jīng)穴相關(guān)知識，可以讓普通民眾更加了解、更加愿意接受，也讓針灸、推拿等技術(shù)更容易發(fā)揮其效應(yīng)。本數(shù)據(jù)庫將在技術(shù)手段、傳播途徑、控制成本等方面發(fā)揮其優(yōu)勢作用。

針灸經(jīng)穴數(shù)字模型和系列產(chǎn)品的開發(fā)將為針灸教學(xué)、針灸標(biāo)準(zhǔn)、對外宣傳等方面起到不可替代的作用，將大大提高教與學(xué)的效率，促進(jìn)針灸標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。同時，也通過本數(shù)據(jù)庫中的數(shù)字化、多媒體、終端服務(wù)等形式，宣傳中國傳統(tǒng)針灸技術(shù)和中醫(yī)藥文化。

本數(shù)據(jù)庫是完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，在營銷推廣、對外授權(quán)等方面不受限制，不但適用于科普宣傳，對相關(guān)醫(yī)藥院校教學(xué)、臨床醫(yī)療機(jī)構(gòu)實訓(xùn)也有應(yīng)用價值。同時，基于專業(yè)、科學(xué)、權(quán)威針灸經(jīng)穴知識的內(nèi)容制作成為針灸經(jīng)穴自診自療、經(jīng)穴定位演示的APP，授權(quán)各運(yùn)營商上線，不但符合當(dāng)前科技傳播方向和規(guī)律，預(yù)期也可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

建成后的數(shù)據(jù)庫不但使傳統(tǒng)出版機(jī)構(gòu)積累的海量專業(yè)化數(shù)據(jù)得以重新開發(fā)、利用，激活資源，同時，持續(xù)增添的新數(shù)據(jù)也可不斷地充實到項目中，不但實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時更新，而且激發(fā)生產(chǎn)力，創(chuàng)造出更多的創(chuàng)新性產(chǎn)品，在條件成熟時，可以實現(xiàn)紙數(shù)互動、紙數(shù)同步。

[1] 陳玲玲，劉詩發(fā)，張晨.中醫(yī)醫(yī)案類數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建與數(shù)據(jù)處理研究[J].中醫(yī)文獻(xiàn)雜志，2014，141(6)：24- 27.

[2] 陳君，陳永強(qiáng).一種構(gòu)建三維人體模型的方法[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報，2009,22(1)：36- 39.

[3] 柯瑩，梁惠娥，王宏付.基于Web3D的博物館服飾虛擬展示關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J].服裝學(xué)報，2016,1(2)：176- 181.

DevelopmentandApplicationofThree-dimensionalDigitalModelandDatabaseofAcupunctureandAcupoints

CHEN Ling-ling, ZHANG Chen, LIU Shi-fa, GU Yi-wei, CHEN Dong-cai, GU Quan, ZENG Wen

(Shanghai Science and Technology Publishers, Shanghai 200235, China)

This paper summarizes the development process and key technologies of three-dimensional digital model and database of acupuncture and acupoints, including the data source and selection of three-dimensional digital model of the human body meridian the structure design of three-dimensional acupuncture and acupoints database, the construction and design of three-dimensional digital model of human meridian and the design and production of the APP of the three-dimensional acupuncture and acupoints database. It also introduces the function of the database and prospects on its applications.

acupuncture; acupoints; three-dimensional digital model of human; digitization of traditional Chinese medicine

R245-3

A

1006-4737(2017)05-0032-04

2017- 03- 20)

上海市科委上海市科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化項目“針灸經(jīng)穴數(shù)字模型及三維可視化開發(fā)與應(yīng)用”(編號：14511109500)