三維重建技術在運動系統解剖教學中的體會

陳莉　蔡昌平　鄧世山

【摘要】通過對活體CT和MRI數據進行三維重建獲得三維圖像，并應用于教學和課后復習中，使學生能更輕松地掌握人體運動系統三維結構，以及各個結構之間的毗鄰情況，有利于學生建立體空間概念，使得教學更直觀、立體，有利于培養學生自主學習和動手能力，有利于激發學生學習的積極性和主動性，增強學習效果。

【關鍵詞】三維重建技術 運動系統 解剖教學

【中圖分類號】G804.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）07-0247-02

運動系統解剖名稱眾多，結構復雜，骨骼肌的起止點較繁瑣，從而導致學生對其結構和功能的理解感到困難，以及難以建立立體的圖像。并且運動系統的課程主要以實驗課為主，學習這一系統大部分在實驗室觀察人骨標本、關節和肌肉，因此，實驗標本的質量直接影響著教學質量。目前，傳統的教學方法雖然有了很大的進步 ， 但仍然存在很多不足之處，不能滿足現代教學的需要[1]。隨著影像技術的不斷發展，三維重建技術不僅可以從不同的角度觀察解剖解剖，同時可以通過調節不同的閾值，由淺入深的觀察結構周圍的毗鄰情況。我們已經將三維重建技術引入到心血管系統解剖教學的課堂，且取得較好的教學效果[2]。因此，我們將影像三維重建技術引入運動系統解剖教學課堂中并結合該系統的特點進行教學，以提高學生對該部分知識的理解。現將本文將教學中體會介紹如下。

一、運動系統三維重建圖像的制作

構建活體運動系統3D可視化圖譜的關鍵之一是在計算機軟件和硬件的支持下必須有構建三維重建的活體各個部位相應的斷層數據。我們選擇所有的數據均是重慶醫科大學附屬第一醫院放射科提供的影像數據。所有教學內容及三維圖像選擇的具體部位均由本教研室全體教師集體備課產生。以教材為中心，根據運動系統解剖學學科特點及目前傳統教學存在的不足。我們選擇了以下部位的三維圖像供教學中使用。

顱骨整體觀（前面觀、后面觀、上面觀、側面觀、顱底內面觀、顱底外面觀），聽小骨重建圖像（主要顯示錘骨、砧骨和鐙骨的解剖關系），脊柱，胸廓，肩關節、肘關節、腕關節、髖關節、膝關節、踝關節等。盡量選擇既有CT圖像又有MRI圖像的病例，這樣可以彌補CT圖像顯示軟組織較差，而MRI圖像顯示骨等結構較差的特點。從三維水平觀察橫斷面、冠狀面和矢狀面的各個局部，骨骼、肌肉等解剖結構對比鮮明，學生可以在不同方位、不同角度對各種結構進行模擬解剖，各種結構的毗鄰關系。

二、三維重建圖像的運動系統教學中的應用

在傳統教學的基礎上，首先，向學生呈現各個部位的圖像（矢狀面、冠狀面、橫斷面），并講解各個結構。然后再呈現不同閾值下的圖像，向學生由淺入深的展示各個局部的毗鄰關系。最后，將上述制作好的三維圖像，用后處理機器的電影制作功能，合成一些三維旋轉的小電影，插入到課件中進行播放，在自行設置播放的速度、旋轉角度以及暫停和恢復播放。

我們以臨床專業2012級專科的學生作為試點班級，應用影像三維重構圖像作為教學過程中主要的呈現圖像，同時加入實際病例，并對患者的臨床表現進行討論。大部分學生認為通過引入影像的實際圖像及真實病例有助于理解所學的知識、提高課堂效率、提高記憶能力、提高綜合分析能力、培養分析和解決問題能力、拓寬知識面及激發學習興趣等。

三、三維重建技術應用于教學的優勢

在系統解剖學學習過程中，學生往往很難做到對人體結構的立體認識，從空間結構上理解某個局部的形態、毗鄰以及內部構造。在這些方面，三維重建技術具有強大的優勢。①三維重建技術通過三維立體顯示，并且可以任意旋轉、組合和拆分，從不同方位進行觀察，這樣有利于學生建立體空間概念，使得教學更直觀、立體。②三維圖像的播放并與標本相結合的方式，有利于培養學生自主學習和動手能力。③真實的三維圖像與教學模型相比更真實，不會出現失真和錯誤。④教學過程中通過采用三維圖像結合實際病例的教學方法，能進一步激發學生學習的積極性和主動性，增強學習效果。⑤三維重建圖像同時可以彌補教學中標本缺乏，標本毀損、結構顯示不清等困難。

綜上所述，三維重建技術在運動系統解剖學教學中有著明顯的優勢。但是它也存在著明顯的不足。如CT圖像對于軟組織的顯示分界并不清例，而MRI圖像顯示骨的圖像又不如CT，往往兩者不能兼顧。另外，在重建過程中很難分割清楚，因此對于肌肉、筋膜等軟組織的重建效果不好，很難清楚的顯示單塊骨骼肌。因此，三維重建技術在解剖學教學過程中只能起到輔助作用，而不能完全代替人體標本與實物圖譜。

參考文獻：

[1]丁占彪，崔英健，陶偉，等.目前局部解剖學實驗教學面臨的問題與探討.考試周刊.2007.（35）：38.

[2]陳莉，鄧世山，蔡昌平.影像三維重構圖像處理技術在心血管系統教學中的應用.新課程研究（中旬-雙）.2014.（6）：68-68，69.

作者簡介：

陳莉（1979.-），女，重慶石柱人，研究生，講師，從事神經影像功能成像研究。