蒙医针刺疗法行针时位置变化情况：依照赛音朝克 图^[15]的发现，可以认为在古今医籍的资料当中，蒙医针刺手法不具备类似中医针刺手法复杂多变的特点，而主要以直刺、横刺手法为主要的施行方式。根据唐文超^[16]对针刺手法在特定时段内波形特点的分析，一串规则的针刺波型应该具有以下参数：周期t、时间(下降段t1、平台段t2、波幅s、频率f等。周期t是指单次针刺手法所持续的时间；下降段t1在提插手法中表示插针所持续的时间，平台段t2 表示提与插(或左捻与右捻)的转换时间；f表示提插(或捻转)的频率；波幅s表示提插的幅度(即位移，在捻转手法中则表示捻针的角度)。另外，尚有反映一串针刺手法波形稳定特征的具有统计学特征的参数，即以上各参数的方差值。以上每一种参数都能直接影响到针刺手法波形的形状、特征。特征参数实际参考如图2所示；通过参数测定仪实际测定的直刺、斜刺手法模拟参数图如图3所示。

通过图可见在针尖接触到软组织表面后针受到的轴向力会迅速上升，在刺破软组织表皮后急剧下降，形成了落空感，并在此后由于软组织弹性和摩擦力的作用下，针受到的阻力趋于平缓。实验结果与OKAMURA等^[17]的生物力学实验结果基本一致。

虚拟现实技术(virtual reality，VR)在当代的医学训练当中应用愈发广泛。虚拟现实技术通过使用专业软件建立三维模型，模拟真实环境中的视觉情况，虚拟三维空间，把交互时人体所感受到的力觉信息融入其中，再通过专用设备将虚拟环境中的有关信息反馈给用户，从而带给操作者类似于实际操作的临场感^[1]。随着技术的发展进步，虚拟现实技术在各项领域均得到广泛应用^[2]。在外科手术方面，虚拟现实技术也可以参与手术方案的制订和修改^[3]。传统医师训练中使用的遗体活体模型，由于生理结构存在一定差异，无法满足现代医疗技术对医师的即时性、精确性需要。而截止到2018年，依据ZHU^[4]的结论，建立面向针刺疗法的、人体表面穴位模型并不存在实现难度。而在力学模型建立上，为保证系统在建立模型时兼顾模型的真实程度和响应的实时性，可利用类似YANG等^[5]在建立针刺训练模型中提出的构想，使用如Open Haptics或是Mocap System等专用的力学模型软件库来建立相关模型。从而保证在不过分提升计算量的基础上，尽可能贴近生物体模型真实的体积变化。目前蒙医针刺疗法的数字化和系统量化相较中医针灸仍存在相当大的差距，下一步计划集合模型中皮肤、肌肉、骨骼的力学信息定义，使用OpenGL或者Direct3D对边界条件确定的模型实施视觉渲染，在结合相关力学参数的基础上，保证模型同时具有视觉效果和触觉反馈信息。

针刺疗法是蒙医传统疗法的重要组成部分，和中医的针刺疗法原理存在很大差异，具有独特的疗效。蒙医通过“赫依”“希拉”“巴达干”3个因素对人体的生理、病理现象进行解释。“赫依”代表各项生理功能的动力；“希拉”代表躯体、各组织器官的热能及精神的振奋；“巴达干”代表体内的黏液物质，对“希拉”导致的所有热病，尤其是命门、肌、骨、脉、脂等部位的“难位”、老年、孺幼之病不宜行针，而在赫依症、巴达干寒症、消化不良、痞块、水肿、肌肉麻痹或肿胀、血和黄水症、脓肿以及关节病等的疾病，临床治疗中却有较好的疗效^[6]。蒙医针刺疗法与中医针灸的相似性使得蒙医针刺疗法更具有广泛接受的可能，因此针刺疗法在内蒙古乃至中国的需求可以被预期^[6]。

蒙医针刺手法同中医手法存在的很大差别，目前已高度成熟的中医手法测定系统并不能直接使用在蒙医针刺手法参数的采集和应用上^[6]，而按照传统的针刺训练要求，针刺疗法中最主要的针法，在培养治疗师的时候需要接受大量的训练。而针法中最主要的就是配合患者体位，在正确掌握针刺方向和深度的基础上，通过患者的反应，把握针刺的角度、方向和深度，以便增强针感、促进痊愈、防止异常现象。掌握针刺角度、方向和深度需要大量的训练，是训练医疗师的主要内容^[6]。传统蒙医针刺术的受训方式在铜人模型或是棉团上进行，因棉团和铜人模型不具有人体软组织的物理特性，不仅加大了训练所需的时间与成本，同时也容易导致受训学员对训练过程产生消极心理，从而影响学习效果。因此将新技术引入蒙医针刺疗法的培训当中，很有必要^[7]。从中医针灸虚拟针刺手术系统的应用来看，虚拟技术可以明显节约培训医务人员的时间与成本，有助于满足蒙医针刺疗法对治疗人员的需求^[8]。因此文章结合构建虚拟现实系统所需要的相关条件以及蒙医针刺疗法的基本力学参数，尝试对构建基于虚拟现实技术的蒙医针刺手法上肢仿真系统进行可行性研究。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

1.1  设计  基于ATP-IV针刺信息采集系统的蒙医针刺力学信息采集实验。

1.2  时间及地点  实验于2018年3月在内蒙古医科大学中医学院数字医学实验室完成数据采集。

1.3  对象  施针对象为内蒙古医科大学蒙医药学院在职研究人员1人。

1.4  实验仪器  由内蒙古医科大学中医学院提供的ATP-IV型针刺手法参数测定仪。

1.5  方法

1.5.1  数据获取  由内蒙古医科大学蒙医药学院在职研究人员针对蒙医针刺疗法在前臂肘窝穴，腕上穴等穴位上使用的直刺法(垂直刺入皮肤)、斜刺法(倾斜45°刺入皮肤)以及十字刺法(刺入皮肤后四方旋转)进行演示实验，使用ATP-IV型针刺信息采集系统的光学位置传感器和附带的记录软件记录自行针开始10 s内的各个传感器数据。扫描条件：电压9 V，电流250 mA，其余各项参数选择手法参数测定仪的默认值。

1.5.2  传感器信息与时间关系的绘制  将针刺手法参数测定仪采集到的传感器信息，导入Excel软件当中，通过阈值分割、区域确定、曲线拟合，将针刺手法参数测定仪的X、Y、Z轴采样信息分别绘制电压-时间关系图。根据石学敏院士提出的针刺手法量学概念和捻转补泻手法的四大要素，从关系上判断：①作用力的方向(捻转方向)；②作用力的大小；③手法操作所持续的时间参数；④2次操作间隔时间的最佳参数，得到具有较高生物仿真度的针刺受力模型。

1.5.3  针刺模型的建立和分析前处理  网格划分与材料参数：将上述模型重新打开，通过Excel的数据处理确定置信区间，之后将单个手法的10次重复性实验得到的中位数据进行处理^[9]，赋予材料参数和属性，参照文献记载建立针刺过程模型^[10]，见图1所示；皮肤材料参数如表1所示^[11]。

1.5.4  边界条件及载荷设置  参考手术针刺入软组织的过程^[12]，可以将蒙医针刺手法刺入穴位的过程按照是否进入皮肤组织分为刺入前和刺入后的2个阶段，而这2个阶段对针和所进入组织位置的受力方式进行分析，可以达到完全不一样的结果。如果以针作为研究对象，则针在刺入皮肤时候的受力按照是否沿着针杆的方向延伸，可将针所受到的力分为针尖受力和针杆受力。刺破皮肤以前的针只受到来自皮肤表面的弹性力，随着针刺疗法用针的进一步刺入组织，在针尖施加给表皮的力达到极限时，表皮破裂、针尖受力显著下降。而在针刺入组织以后，针体所受到的力包括针分开组织的切割力、针体受到组织的摩擦力和针杆周围的软组织对针杆的压力。软组织针刺的力学模型可表达为：

其中x为针的位移，F为针所受到力的总和，f_stif为弹力， f_fric为摩擦力，f_cut为切割力，f_rad为径向力，f_c为软组织上刺入点的受力，f_d为皮肤组织能承受的径向力极限。

1.5.5  蒙医行针手法及操作过程  按照《蒙医传统疗法》的记载^[13]，蒙医针刺具体方法为直刺、斜刺、上刺、下刺、穿透剌，十字形刺、避开脏腑刺，避开要害刺8种。同时根据针刺用手的针刺手段分出单手针刺、双手嵌刺、双手抓刺、双手伸刺、双手捏刺和管针针刺等6种针刺手法，对针刺软硬度的感觉有皮肤较硬、肌肉软而顺畅，骨骼受阻等区分，同时，若治疗师感到针下硬或发紧的感觉，又或者患者面部变色，发出特殊的声音，则意味着针已达到合适位置。如果针刺入脏腑又将容易造成伸直紊乱、翻白眼、针旁跳动的情况，这些都是在对针刺手法进行仿真时需要注意的问题；相对于《针灸大成》^[14]中记载的中医针刺十二法、神针八法和下手八法，24种复试手法来说，蒙医针刺手法相对较简单，在实现难度上比中医针刺手法低。

1.6  主要观察指标  通过ATP-IV针刺参数测定仪实际测定的直刺、斜刺手法模拟参数。

截止到2018年，依据HAN等^[18]的结论，建立面向针刺疗法的人体表面穴位模型并不存在实现难度。而在力学模型建立上，为保证系统在建立模型时兼顾模型的真实程度和响应的实时性，可利用类似杨浩^[19]在建立针刺训练模型中提出的构想，使用如Open Haptics或是Mocap System等专用的力学模型软件库来建立相关模型，从而保证在不过分提升计算量的基础上，尽可能贴近生物体模型真实的体积变化。目前蒙医针刺疗法的数字化和系统量化相较中医针灸仍存在相当大的差距，下一步计划集合模型中皮肤、肌肉、骨骼的力学信息定义，使用OpenGL或者Direct3D对边界条件确定的模型实施视觉渲染。在结合蒙医针刺疗法力学参数的基础上，保证模型同时具有视觉效果和触觉反馈信息。

蒙医针刺仿真系统立足于蒙医的8种针刺方法和6种针刺手法，在系统的实现上相对中医针刺手法更为简单，而作为虚拟手术仿真系统的一个分支，同样受到虚拟手术仿真系统关键技术，即虚拟软组织形变建模技术与力反馈技术的限制。截止到2018年，存在着以YANG等^[20-22]为代表的，以手部自由度为核心的基于步进电机的力反馈实现手段；也存在着以XU等^[23-26]为代表的，以手部触感为核心的基于电控硬度元件的力反馈实现手段。而受限于硬件条件限制，建立模型的真实程度一般和模型响应的实时性为矛盾关系，同时制约着仿真系统的响应效率。

而在仿真系统显示方面，可以参考李强等^[27]列出的途径，通过构造相关的人体模型、植入传感器以及便携式显示屏，构建能够对研究者的操作敏感度给出及时回应的系统，参考实验采集到的力学参数，植入的传感器会依据采集到的相关数据自动评价针刺的手法是否准确；而蒙医穴位的分布可以根据《蒙医传统疗法》的记载在对应的人体虚拟模型上标记出来^[13]，以便在取穴存在偏差的时候，系统能够提醒用户及时订正。同时保留系统本身的记忆功能，以便对已经准确定位的穴位及时存储，直到全身所有的穴位都精确选取和定位之后，系统将结合力反馈实现模块，对用户的对应操作做出正确且友好的回应，充分发挥人机接口的功能。

结论：文章论证了蒙医针刺过程相对中医针刺过程的实现难度情况，提出了蒙医针刺过程的建模相对于中医针刺过程较为容易，实验结果同样适用Okamura生物力学实验得出的结论，实验结果证明，仿真过程和力觉交互能够较为真实地体现软组织针刺过程。在接下来的工作中，将就进一步将中医针刺手段与蒙医针刺手段量化对比，如何对刺破表面的有限元细分、提高软组织变形实时性和多材质软组织的虚拟针刺展开进一步的研究和讨论。

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文题释义：
蒙医针刺仿真系统：立足于蒙医的8种针刺方法(直刺、斜刺、上刺、下刺、穿透剌，十字形刺、避开脏腑刺，避开要害刺)和6种针刺手法(单手针刺、双手嵌刺、双手抓刺、双手伸刺、双手捏刺，管针针刺)，在针刺过程的数字化上相对中医针刺手法更为简单，但同样受到虚拟手术仿真系统关键技术，即虚拟软组织形变建模技术与力反馈技术的限制。
虚拟现实技术：是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，其主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。通过使用专业软件建立三维模型，模拟真实环境中的视觉情况，虚拟三维空间，把交互时人体所感受到的力觉信息融入其中，再通过专用设备与将虚拟环境中的有关信息反馈给用户，从而带给操作者类似于实际操作的临场感。

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蒙医针刺手法同中医手法存在较大的差异，因此，目前已高度成熟的中医手法测定系统并不能直接使用在蒙医针刺手法参数的采集和应用上。故需要建立一套适合蒙医针刺的量化测定系统。

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