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1、Vol. 27 No. 7Jul. 2010第27卷第7期2010年7月计算机应用与软件Computer Applications and Software针灸虚拟现实系统的初步实现谈VOXEL-MAN与力反馈仪的接口杨浩I郭春霞$庄天戈I张虹1 （上梅交通大学生物医学工程系 上海200240）上海中医药大学解剖教研室 上海201203）（美国普渡大学电气工程与计算机科学系 印地安纳47907-2035）摘 要 主要讨论用統觉模型模拟针灸力感的实现过程中的关健问题。在融合了艙代组织结构倍息的三维数字人体基础上，利 用命名管道技术，实现数字人体与力反馈设备之间通信。结合傩觉模型，通过力反馈设备将
2、力感真实地传递给操作者，为視觉和統 觉信息融合一体的三维针炎虚拟现实作了初步探索，为中医针炎教学提供生动和高效的学习环境。关键词 三维数字人体针灸力反馈PRELIMINARY REALIZATION OF ACUPUNCTURE SYSTEM IN VIRTUAL REALITYDISCUSSION OF IWERFACE BETWEEN VOXEL-MAN AND FORCE FEEDBACK DEVICEYang Hao1 Guo Chunxia2 Zhuang Tiange1 Zhang Hong3* ( Departmeru of Biomedical Engineering, Sha
3、nghai Jiaolong UnivmUy t Shaighai 200240, China )(Anatomy Teaching Section, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 2012031 China )J ( Department of Electrical Engiwtring arid Computer Science, Purdue University, Indiana 47907-20351U. S. A)Abstract This paper discusses the key
4、problems in realizing the simulation of the acupuncture force feedback with a haptic model. Based on 3D visible human fused with the tissue structure information of acupoints,we have realized the communication between 3D visible human and the force feedback device with the technology of Named Pipe.
5、With the haptic model,the sense of force is veritably passed to the manipula- tor by the force feed deviceIt is a tentative exploration in 3D acupuncture virtual reality with visual and haptic information merged in one, provides an interesting and effective learning environment for the Chinese Tradi
6、tional acupuncture educationKeywords 3-D visible human Acupuncture Force feedbackVol. 27 No. 7Jul. 2010Vol. 27 No. 7Jul. 2010o引言芙国可视人计划（VHP）数据的问世以来，标志着现代医学 影像学的发展进入了一个新的阶段人们已经能够系统地获取 同源的CT.MRI和人体解剖切片数据，从而建立一个具有丰富 医学影像内容的三维人体数据模型（l-2,o以此为素材，徳国汉 堡大学开发的VOXEJMAY软件,充分运用近二十年来在三维 数据可视化领域的成果建立了带完整的知识库系统的三维人
7、 体可视化模型。依托德国汉堡大学VOXEL-MAN开发平台， 根据对穴位结构和三维数字人体研究的工作积累，我们在虔拟 人原始数据中融合了更细化的组织分割（主要为肌肉.血管、神 经）数据以及穴位定位和区域层次结构数据为下一步的针灸 力学的研究和针炎虚拟现实的实现莫定了基础。在虚拟现实 中，在有视觉反馈的数字人基础上加入力反馈来模拟真实世界 中的触觉，能够极大增强操作者的真实感。我们首先以软组织 为研究对象,分析不同针灸模式下软组织的变化，建立了比较全 面的触觉力学模型，但没有将该模型具体应用到针灸虚拟现 实系统中。本文讨论了在傩觉力学模型与虚拟人的融合过程中 需要解决的一些关键问题。整个针灸虚拟现实系统结构采用模块化设计，分为虚拟视觉再 现模块和虎拟触觉再现模块。针灸虚拟现实系统结构如图1所示。图1针灸虚拟现实系统图在本文中,我们主要讨论虚拟触觉再现模块的实现。虚拟 触觉再现模块依据已建立的触觉力学弹性模型计算出施针过 程针体给操作者的反作用力，并通过力反馈接口把反作用力数 据传递到力学传感器从而让操作者感知。在硬件传感器上采用收稿日期：2009 - 0104。杨浩，硕士，主研较域：医学成像与图像 处理。
