穴位立体构筑理论与数字虚拟人相结合研究论文.doc

穴位立体构筑理论与数字虚拟人相结合研究摘要：穴位立体构筑理论认为腧穴是由不同组织以不同配布形式构成的立体空间结构，通过将穴位立体构筑理论与数字虚拟人相结合构建的针灸穴位数字虚拟人系统可以通过鼠标选定穴位直观地看到进针角度、深度以及针体与四周组织的空间关系，并同时显示腧穴的标准定位、功能主治以及腧穴四周各种组织结构的名称，有助于对中医经络腧穴理论的理解及针灸操作技术的把握，为针灸本质的研究开辟了一条医学影像的新路。关键词 穴位解剖 立体构筑理论 数字虚拟人穴位立体构筑理论的进一步研究对证实腧穴的存在和组成具有重要意义。数字化人体的出现为穴位立体构筑理论提供了一个平台，使腧穴能够以三维可视的方式显示出来，能够直观、准确地展示针刺角度、深度及通过的组织结构5。那么如何将穴位立体构筑理论与数字虚拟人相结合，构建一个包含有针灸穴位的数字虚拟人呢？1腧穴在三维可视人体上的定位根据1990年颁布的中华人民共和国国家标准经穴部位，我们采用标准化二维描述的腧穴三维定位方法，即通过建立一个过渡坐标系将三维图像中的绝对坐标与中医的参照、相对坐标结合起来进行初步定位，然后将体表穴位点相对应的二维横断面、矢状面、冠状面充分显示，多角度验证针刺时相关的组织结构及其毗邻关系，反复比较、确认，调整定位，直至符合腧穴解剖结构的描述6。2腧穴相关解剖组织的分割与建模利用VHP数据开发的VOXEL-MAN平台的解剖切片RGB彩色数据，在对所研究的腧穴相关解剖结构辨识分析的基础上，我们采用三维色度特征空间的双色度椭球的多步交互式分割方法分割了相应的骨骼和肌肉组织。血管和神经由于具有管状结构细而长的特征，包含的切片层次较多，涵盖的颜色层次丰富并且具有渐变性，且神经组织与四周脂肪组织的颜色对比度较小，利用上述分割方法所得的边界较为模糊，显示效果不甚理想。应采用图形建模的方法，利用管状图形编辑器构建与腧穴相关的重要的血管和神经模型。3知识库的建立依据针灸学与腧穴学的相关文献和解剖学理论，运用“智能物体网络模型”和“语义网络方法”建立具体的包含了经络腧穴学、腧穴解剖学及针灸临床应用等方面内容且具有层次结构和系统联系的知识库体系，实现三维图像信息与现代医学、中医针灸学等方面信息的融合79。4数据的融合从VHP数据集原始图像上分割出来的物体可自动生成不同的标识号，对于通过模型定义的物体，如肌肉、骨骼、神经、血管和腧穴，定义一个UID号。这样，在VOXEL-MAN虚拟人体系统每个物体只有唯一的标识号，然后运行相应脚本文件实现腧穴相关数据与虚拟人的融合。5动画的制作设计针灸动画脚本文件运行流程，脚本文件主要包括图像参数的定义和设置、三维图像和断面的选取、动画的显示内容、解剖结构的显示效果等方面的内容，还可以设计支持立体显示的三维动画。通过在VOXEL-MAN平台下运行脚本文件，将人体三维图像、横断面及纵断面图像分别存储在同步生成的3个小动画中，然后通过同步动画合成的方法，生成我们需要的目标动画，此时生成的动画格式为线性的10。按照脚本文件设计时指定的矩阵格式的两个自由度上的维数，我们可以将各帧图像按照矩阵格式重新排列，并可指定行及列方向的起始帧、播放方向及循环设置，最终生成QuickTimeVR格式的动画。6浏览器的生成用Java语言将以上的工作内容制作成一个浏览器，包括图像目录界面和各个腧穴的操作界面1114。操选中感爱好的穴位，只要拖动鼠标，或上下或左右任意方向移动，就可以逼真地观看到针刺的动态过程，可以充分理解针体与四周组织的空间关系，立体感觉各种解剖位置，直观看到进针深度、角度；同时与解剖学、针灸学相关的知识库体系也同步显示，包括腧穴四周的各种组织结构的名称、腧穴的标准定位、功能主治等内容。综上所述，我们将穴位立体构筑理论与数字虚拟人相结合成功构建了针灸穴位数字虚拟人，有助于对中医腧穴经络理论的理解，为针灸本质的研究开辟了一条“医学影像”的新路；同时也促进了图像显示平台自身的丰富和发展，为中医药学与针灸经络学的进一步研究和新领域的开拓，如针灸触觉反馈的研究，奠定了图像显示平台的基础。参考文献1严振国.经穴断面解剖图解M.上海：上海科学技术出版社，1983：7.2余安胜，赵英侠，严振国，等.三阴交穴大体空间形态学观察J.中国针灸，1997，1642.3余安胜，宋慧君，赵英侠，等.神门穴巨微解剖结构形态观察J.陕西中医，1999，20560.4余安胜，赵英侠，严振国.足三里穴显微结构J.中国针灸，1999，1927.5钟世镇.数字化虚拟人体研究现状和展望J.解放军医学杂志，2003，28525-528.8赵静，郑雷，庄天戈，等.智能化三维可视人的中医知识库G/中国生物医学电子学学术年会论文集.无锡，2003：169-170.9夏幼明，刘海庆，徐天伟.基于语义网络的知识表示的形式转换及推理J.武汉大学学，2001，26269-273.10HhneKH，PommertA，RiemerM，etal.ExploringtheVisibleHumanvia“IntelligentMovies”J.Radiology，1996，201：564.11AaronWalsh，JustinCouch，DanielH，etal.Java2宝典M.卢庆龄，何黎芳，李二勇，等，译.北京：电子工业出版社