虚拟现实技术在中医经络教学的应用 *

曾 亮 弓少康 董晓薇 潘国良 顾 尤 胡嘉威

（上海市浦东医院/复旦大学附属浦东医院中医科，上海 201399）

经络是中医学尤其是针灸学中特有的名词和概念。《黄帝内经》提出的经络学说，是中医理论体系的核心，长久以来指导中医临床诊疗和养生实践。从孙思邈的《明堂针灸图》到王惟一设计铸造历史上第一个针灸铜人，实现了经络从二维平面到三维立体空间展示的巨大跨越。针灸铜人的创制是形象教学的启蒙［1］，开创了针灸考核的先例，其在很长一段时间内被古人用于针灸教学和训练，并且是衡量医术水平高低的重要工具。随着科学技术的发展，传统针灸尝试与声、光、电、磁、红外等现代技术相结合，创造出治疗效果更好的针灸仪器［2］。虚拟现实（VR）技术作为现代最新的教学方式应运而生，通过虚拟和现实有机结合，运动和静止相互配合的方法进行实际教学［3］，充分发挥学生对经络学习的主观能动性，提高教学效率和教学质量。

1 经络在中医临床诊疗中发挥重要作用

人体经络系统是由经脉、络脉、经筋、皮部和脏腑五个部分组成的。以经脉和络脉为主，内连脏腑，外络肢节。经和络纵横交错，在人体内共同构成一个循环无端的网状系统，遍布全身的各个部位。

《灵枢·经别》记载：“夫十二经脉者，人之所以生，病之所以成，人之所以治，病之所以起，学之所始，工之所止也”。经络的重要性贯穿整个中医学始终，正如南宋医家窦材在《扁鹊心书》中所说：“学医不知经络，开口动手便错”。经络的作用可体现在以下两个方面。

1.1 经络辨证经络既是人体经气运行的通道，又是疾病发生和传变的途径。经络辨证，是以经络学说为理论依据，对患者的若干症状和体征综合分析，以判断病属何经、何脏、何腑，从而进一步确定发病原因、病变性质、病理机转的一种辨证方法，是中医诊断学的重要组成部分。

当外邪侵入人体，经气失常，病邪会通过经络逐渐传入脏腑；反之，如果内脏发生病变，同样也会循着经络反映于体表，在体表经脉循行的部位，特别是经气聚集的腧穴之处，表现出各种异常，此即诸内必行于诸外。在四诊中，任何一种方法都必须密切结合经络、腧穴，并以经络循行部位和功能为依据进行诊察，从而对疾病做出准确的判断。

1.2 经络治病防病临床针灸治病选穴，要明确辨证，除选用局部腧穴外，通常以循经取穴为主，即某一经络或脏腑有病，便选用该经络或该脏腑的所属经络或相应经络远端腧穴治疗。因此，临床对经络的诊断直接关系到选穴配方的正确性，同时对针灸治疗的各个环节都有指导意义。

经络是联系脏腑与人体外部的通道，因此能更早地反映机体的生理和病理变化，在症状尚未出现或症状很轻时，经络、腧穴就有明显的病理反应。例如，耳穴探测在肿瘤早期诊断的符合率达95.5%［4］。了解经络，才能见微知著、防患于未然。

2 VR技术对中医经络的呈现优势

经络实质时至今日虽未有定论，但是经络现象确实客观存在，其中最为人熟知的便是循经感传现象，还包括循经性皮肤病、循经性疼痛和循经性感觉异常等。现代科学结合声、光、电、红外等技术，相继发现了高导声［5］、高发光［6］、穴位低阻高导现象［7］、沿经脉的温度升高［8］等现象。这些发现无一不印证了经络的客观存在及以其干预疾病的科学性。

2.1 VR 技术将复杂的经络网络形象化经络脏腑系统是一个复杂而庞大的结构。以十二正经和奇经八脉为例，在平面图像或多媒体课件上获取的腧穴位置，布散人体表面，通过经脉串联。对于空间想象能力较弱的学生而言，很难在脑海中将经络立体呈现出来。虽然人体骨架和腧穴模型等传统实体模型在一定程度上有立体、直观的效果，但是只能展示穴区的表面位置，对深层次解剖结构的可视化程度低。特别是经络从脏腑出入的部分，只能靠想象完成。再加上十二经别、十二经筋、十二皮部、十五络脉等，更需要进行大量的文字阅读理解工作，且容易淡忘。对于浮络、孙络的学习印证，更是难以实现。

VR 技术以计算机技术为核心，融合了计算机图像学、人机交互技术、传感器技术、网络通信技术、立体现实技术及仿真技术等多种技术［9］，同时包含高性能计算处理能力，在图形图像实时渲染、声音合成和空间化、语音或手势识别等方面具有极大优势［10］。VR 技术的可视化系统能在虚拟的三维世界中实现传统知识可视化功能，将复杂的经络网络形象化。人机交互的机制，使学生在学习过程中获得沉浸感，加深对知识的记忆［11］。更重要的是，这种人机交互机制能成为一种解决知识之间错综复杂的关系网的手段。

2.2 VR 技术能模拟经络现象经络现象的一个典型代表就是循经感传，是指用针刺、低频电脉冲及其他方法刺激穴位时产生的“得气”感觉，从受刺激的穴位开始沿着经脉循行路线传导的现象。在针灸临床实践中，非常重视“得气”“行气”与疗效的关系，强调在针治过程中，促使针感沿经络传导，使“气至病所”，这是获得良好针治效果的关键所在。然而由于不同人群对针灸刺激的敏感性差异及实验设备的缺乏，在临床教学中很难指导学生实践经络感传现象。且由于循经感传是一种主观的感觉现象，学生无法获得良好的感知。

通过VR 技术构建人体经络三维模型，能直观地呈现经络循行分布路线以及经气流注方向，通过三维动画技术，模拟出经络循行方向和循经感传速度、方向、宽度、距离［12］。循经感传动画还可与虚拟针灸过程相结合，用来模拟针灸过程中针刺手法是否得当，是否取得疗效。有利于学生在针灸操作时体会“气至病所”，促进教学相长。

2.3 VR 技术能直观体现腧穴深度腧穴的深度取决于经脉所在位置的深度。在针灸学教材中对于腧穴的深度均没有明确论述，在针刺操作时多以“寸”为单位，且多是一个数值范围，初学者很难完全掌握腧穴深度及进针深度。比如手太阴肺经的尺泽穴，进针操作为“直刺0.8～1.2 寸”。变量一旦增加，更不好掌握。如在给不同人群，如胖瘦差距较大者施针该穴时、针尖进入的深度应该在何种解剖位置；再比如列缺穴，进针操作为“向上斜刺0.5～0.8寸”。那么为什么要向上斜刺、深部组织结构如何、要达到什么效果、不这样做会如何，均需要一个直观立体的展现。

严格来说，腧穴的深浅决定针刺的深浅，但针刺深度不能等同于腧穴的深度，针刺深度是以腧穴位于体表的点至最佳针感的深度为标志。腧穴不是一个点，而是一个立体结构，它有一定的深度和宽度，围绕某一中心呈同心球状。针刺时，针尖抵达这个区域即有效，愈靠近中心点，效应越强。VR 技术不单纯将腧穴以线条的形式连接，而是以通道的形式将这些腧穴沟通串联成经络。

3 VR技术对中医经络教学的促进作用

3.1 优化教学方式 提高教学质量相较于传统教学方式，VR 技术具备沉浸感、交互性、想象性的三大特征，其丰富多彩的媒体形式和刺激性的互动形式［13］，有助于激发学习兴趣、增强主观能动性、提高学习效率。学生在初学过程中，体验真实沉浸感，不仅可以“看”到“患者”，而且可以“触碰”到“患者”，对提高以后的临床实习能力大有裨益。在学习考核阶段，不同于传统教学的习题、背书或模拟患者，VR 技术可以模拟真实场景进行实践考核，更能反映学生学习成果和学习问题。以VR 技术为平台，“教-学-考核-反馈”过程更直观简洁，使教学质量得以提高。

3.2 实现情景教学 加强形象记忆经络腧穴系统立体、繁琐、复杂，且与现代解剖学中的神经、肌肉、筋膜等结构存在紧密的相关性。VR 技术能创造逼真的学习场景，实现高交互性情景教学。通过VR 技术建立穴位表面模型，将针灸穴位知识以三维数字化的方式展示，加强学生对针灸经络穴位的理解记忆和掌握。在训练过程中，教师可以实时纠正学生的错误手法，提高学生掌握手法技能的效率，真正实现了“手把手”教学。尤其是针刺具有危险性的穴位的解剖结构，如风池、睛明等穴位，常规的局部解剖不甚直观，而基于VR 技术的逐层解剖可以让学生形成更深刻的形象记忆。

3.3 深化经络研究 培养探索思维在传统中医思维里，经络没有实质性结构而又客观存在。时至今日，经络实质仍未能得到科学的阐明。但是经过大量科研探索，经络运行通道中有关细胞分子机制方面的存在得到了大量证实［14］。经络结构形态始终是研究经络实质的重要前提条件［15］。随着VR 技术的不断发展，经络通道中可能存在的微观物质被逐一呈现，有利于我们更深层次地了解经络。将中医经络与科技结合，是研究经络问题的必要道路。学生在传统的学习过程中不局限于书本，经过科学的手段呈现中医经络，打破了传统单向知识传授的教学模式，有利于培养中医学生的创造性、探索性思维。

4 小结

目前，随着科技的进步，VR 技术日趋发展成熟。基于VR 技术的虚拟教学平台的建立，将打破传统教学对硬件设施和教学环境的依赖，给学生带来更丰富的学习体验。经络腧穴系统是中医的核心，其与现代解剖学相互为用，也是目前经络教学的主要构成部分。基于此对学生做出非常具体且有实际应用过程的培训，使学生不仅在知识体系上，还在主观能动性、创造性等方面有更多的提高和转变。运用现代科学技术和方法，深化中医经络研究，是推进中医药科研和创新的重要部分。将传统中医的经络教学与计算机VR 技术相结合，在基于开发设计虚拟现实技术的针灸教学软件以提高教学效率的同时，也对中医的传承和推广有重要的意义。