數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用

周啟良 鄧雪英 胡明華

長沙醫學院人體解剖學教研室，長沙 410219

數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用

周啟良 鄧雪英 胡明華

長沙醫學院人體解剖學教研室，長沙 410219

通過在教學過程中，將數字化人體圖像和三維模型進行融入其中，能有效提高學生對人體的理解和認識，從而有效提高教學質量。通過應用現代影像學和人體解剖學，實現數字化模型的建立，并將實物斷層面圖像和影像進行對照，從而加深對圖像的理解，并深刻記憶影像之間的聯系和區別。總的來說，數字化人體圖像和三維模型在解剖學應用中，能有效提高其教學質量，值得在解剖教學中推廣應用。

三維模型；數字化人體圖像；解剖教學

在解剖教學中，對標本進行觀察和實體解剖是非常重要的，其屬于兩個不同的實訓方式。但目前醫學教學中面臨這樣的問題[1]，由于教學中尸體的來源不多，庫存量較少，在這樣的情況下，學生利用實物標本進行觀察和尸體解剖的機會也在不斷減少，但若不能了解人體情況，學生則不能更好地獲取知識。據相關調查顯示[2]，目前部分醫學生尸體解剖機會不斷減少，學生對人體空間結構的掌握程度降低，動手能力和創新能力也有所下降，顯示出目前教學的弊端。如何提高教學質量，調動學生學習的主動和積極性，是現代解剖教學中需要解決的主要問題。隨著醫學的不斷發展，利用現代醫學教學的模式進行數字化人體圖像和三維模型進行教學，能解決解剖教學中存在的矛盾，為解剖教學奠定了堅實的基礎。現本文主要對數字化人體圖像和三維模型的應用對解剖教學的影響進行分析，并分析如何進行實際教學應用。

1 數字化人體的研究淺析

數字化人體主要引用現代高科技術，并結合現代影像學與人體解剖學的方式，并通過計算機將建立人體三維模型，構建解剖數量結構信息，從而有效將人體功能實現可視化和數字化，通過建立和處理數學模型，能減少學生實踐教學中對尸體解剖的依賴。該數字化人體主要在上世紀九十年代開始發展，并在2001年流入我國，并在國內迅速地發展，直至到2013年為止，我國已經完成了高度精密的中國數字化人體數據集。本校在早期已經開始建立人體虛擬解剖平臺，通過鼠標點擊，并能完成組成的解剖、器官重建等操作[3]。此外，通過360°旋轉，能讓學生從不同角度上觀看人體結構，以便更好地理解解剖器官及生理功能。

2 三維模型的淺析

據相關研究顯示，三維模型的應用比電腦上三維圖形更早流行。并應用在各個領域當中，其主要通過把人體按照固定方式投射物體表面后，并通過數據圖像技術進行加工，最后成為三維模型。三維模型主要通過相關的視頻設備以及計算機進行顯示，圖像顯示的既可以是實物，也可以是虛構物體。通過常用的建模工具生成三維模型，亦可以使用手工生成，經過一系列的發展后，三維模型已經廣泛應用到醫學領域當中，主要體現在器官的模型建立。通過利用三維模型，結合數字圖像化處理，具有極大的教學優勢[4]。其中包括：第一，讓學生能較為直觀地觀察人體器官的結構，空間分布等，完好地彌補了理論教學中較為復雜的宏觀與微觀內容，并幫助學生在腦海中形成完整的人體結構，并通過不斷觀看模型，從而加深結構印象。此外，該三維模型能夠重復進行操作，從而有效避免了尸體解剖教學不能重復的弊端，有效節省大量資源。利用軟件進行人體解剖實驗教學時，學生可以根據自身需求，通過點擊操作或者手工操作，能夠逐層了解人體結構、器官等，在課外，也可以通過模擬軟件進行不斷學習，從而在大腦中形成器官形態、結構分布的形態和概念，不斷練習、強化概念，從而提高學習效果。

3 數字化人體圖像和三維模型教學操作

通過上述兩點關于數字化人體圖像和三維模型的介紹后，如何將其融入到教學當中非常重要。因為在傳統的解剖學當中，學校主要通過制作尸體讓學生觀察，但該方法受到場地，氣候和時間等方面的影響，導致教學出現各種困難，不符合教學內容中以培養學生觀察力、新能力、印象記憶力的目的。而隨著數字化技術的發展，通過人體圖像和三維模型進行教學，能更好適應時代需求。數字化人體三維模型通過斷面圖像的數據分割而構建的，其能在虛擬世界和計算機中交換顯示。在教學的過程中[5]，本校老師讓學生在課堂上觀察不同角度的解剖結構，其原理與尸體解剖學一致，通過觀察其位置，并將平常不易展示的結構進行顯示和分析，給予學生更加直觀的感受。同時，在教學中，老師還可以利用數字化特有的功能，將所需要的結構采用不同的彩色進行標配，并單獨拿出來進行講解，或者通過錄制視頻，全方位展示人體器官，同時可以讓學生下載視頻或圖片，供課后復習。本校通過這樣的教學方式，有效提高了教學質量。這樣的教學內容能讓學生鞏固各種知識結構，并了解彼此之間可能存在的聯系，為日后的臨床研究和實踐奠定基礎。

4 斷層解剖學

斷層解剖學是醫學生和臨床醫生在學習系統解剖學和局部解剖學知識基礎上密切結合醫學影像學等臨床學科的需要來全面細致地講授人體主要結構在連續斷層中的形態變化和重要結構位置毗鄰關系[6]。斷層影像已成為放射診斷用圖像采集與閱讀的常規方式，斷層解剖的掌握自然成為了疾病影像診斷最重要的基礎之一。CT與MRj對于提高整個醫學診斷水平的作用有目共睹，其對于骨骼與軟組織疾病極佳的顯示能力使得臨床多個學科的診斷水平有了長足進步。

5 小結

數字化人體圖像和三維模型的應用，是解剖教學中的一項重要革新內容，該教學方式避免了尸體解剖實驗的繁瑣及資源匱乏。從教學平臺中抽取復雜、抽象的內容進行單獨顯現，能讓學生具體了解其形態，如心臟、腎臟、胃部等方面的形態、結構以及之間的毗鄰關系等，從而能有效激發學生學習的熱情，也有效提高教學的時間性，提高尸體解剖試驗中的準確性。因此逐漸受到教師和學生們的歡迎[7]。

斷層解剖教學常用圖像來源于存在著間距大,無法連續追蹤結構，人體標本鋸切的照片,與CT、MRI圖像不完全匹配,信息量偏小等缺點。本課題利用中國數字化可視人體研究配合對應的CT、MRI圖像直接用于《斷層解剖學》教學。將人體斷面圖像與同一層面的CT、MRI影像放在一張幻燈上展示,實物斷面圖像與其影像互相對照,加深學生對每一個重點斷面的理解,同時又能牢牢記住斷層圖像和CT、MRI影像的區別與聯系。在進行數字化教學的同時，還應該保證學生具備親自實踐動手的機會，對提高學生動手能力奠定堅實的基礎。總而言之，數字化教學能有效避免解剖教學尸體匱乏情況，減少資源浪費，兩者互相結合，能取長補短，提高教學質量[8]。現代醫學影像技術和三維模型在斷層解剖學教學起著重要的作用，在避免了傳統尸體解剖的同時，更是清晰明了的把解剖圖像呈現給學生，用分層的形式，細仔的展現人體內部圖像。是新時期科技發展技術創新的新型教學方法。

[1] 秦向征，李光照，李良昌.局部解剖學教學所面臨的問題及解決方法[J].解剖學科學進展，2010，16(1)：95-96.

[2] 邱明國，張紹祥，劉正津，等.數字化可視人體在解剖學教學中的初步應用[J].四川解剖學雜志，2010，12(10)：41-42.

[3] 劉光久.數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用[J].局解手術學雜志，2011，20(2)：2.

[4] 鄧長弓.數字化可視人體在解剖教學中的應用趨勢初探[J].川北醫學院學報，2010，25(5)：67.

[5] 程昊，周波.計算機三維數字人體模型在人體解剖學中的應用[J].現代醫藥衛生，2009，4(24)：3519.

[6] 張紹祥．數字化人體與數字醫學的研究概況及發展趨勢[J].第三軍醫大學學報，2009,31(01)：01-02.

[7] 張莉，徐穎，唐雷，等.基于輪廓拼接算法三維重建中國數字人肩部骨骼肌肉結構[J].中國組織工程研究與臨床康復，2009,13(43)：8432-8435.

[8] 譚立文,張紹祥,冉 旭,等.基于中國數字化可視人體喉區細小結構分割數據集的建立[J].第三軍醫大學學報, 2010, 30(1): 8-10.

Digital images and three-dimensional model of human anatomy teaching

Through the teaching process, the digitized images and three-dimensional model of the human body into which can effectively improve the students' understanding and awareness of the human body, thus effectively improving the quality of teaching. Through the application of modern imaging and human anatomy, to achieve the establishment of digital models and physical fault plane images and video were compared, in order to deepen ties and understanding of the distinction between exercise and deep memory between the images. In general, digital images and three-dimensional models of human anatomy application, can effectively improve the quality of their teaching, is worth promoting in anatomy teaching applications.

three-dimensional model; digital human image; anatomy teaching

R322

A

1672-5654(2015)00(a)-0000-0

2015-02-12）

周啟良(1974.1-),男，漢族,湖南寧鄉人,碩士,副教授,研究方向：臨床應用解剖學。