數字醫學技術在中醫傷科學關節脫位教學中的應用

【摘 要】為了探索數字醫學技術在中醫傷科學中的教學效果，在關節脫位教學中應用精細的CT掃描數據，在MIMICS10.0軟件內構建關節脫位的三維模型，并進行關節脫位機理以及復位的演示教學，簡化了教學過程，加深了學生的印象，節約了教學資源，提高了教學效果，該方法可廣泛應用到中醫傷科學的教學中。

【關鍵詞】數字醫學技術 中醫傷科學 關節脫位教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）01-0055-02

隨著教育理念、教學方法的不斷更新以及信息化的到來，信息技術在教學中得到了充分的應用，其和傳統的教學方法相比具有不可比擬的優越性。在眾多信息化教學方法中，數字化醫學技術已被應用到醫學諸多學科的教學中，尤其在以形態為主的學科中應用更為廣泛。但在中醫學科的應用顯得較為滯后，為改變教學方式，在中醫傷科學的教學中，我們將關節脫位的教學完全數字化，取得了比較好的教學效果，現報道如下。

一 材料

PHILIP16排螺旋CT、PC機、MIMICS10.0軟件。

二 方法

1.原始資料的獲取

選取肩關節、肘關節、腕關節、髖關節、膝關節、踝關節等6大主要關節脫位的患者病例各1例，在簽署知情同意書后對脫位各關節進行連續的CT掃描，掃描條件：像素0.301mm，層厚0.625mm，掃描數據以DICOM3.0格式刻盤保存。

2.不同脫位關節三維數字模型的構建

在PC機里應用MIMICS10.0軟件讀取不同脫位關節的二維序列DICOM3.0格式CT數據，應用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能將不同脫位關節的不同結構分割成相應的masks，利用MIMICS10.0軟件的三維重建功能構建不同脫位關節的三維幾何數字模型，將不同模型命名后保存于PC機或移動硬盤。

3.解剖結構的認識和測量

利用MIMICS10.0軟件在PC機讀取所建脫位關節的

三維模型，首先從正前位和正后位認識關節的整體結構，向學生講解各解剖結構的名稱、外形、臨床意義，見圖1；然后將關節分不同關節面分開顯示，并以側位和正位向學生講解不同關節面的名稱、形態、臨床意義，見圖2；利用MIMICS10.0軟件的二維和三維測量功能對整體關節和不同關節面的相關解剖結構進行測量，向學生演示測量中的定位方法、測量結果，見圖3、4。

4.復位教學的實施

采用小班上課，課堂上用PC機讀取所建脫位關節的三維模型，旋轉、移動關節以及各關節的不同組成結構，以立體的、全方位的方式講授各個關節的組成、脫位發生的原因、機理以及脫位的不同類型、脫位后各關節面的立體位置關系；再利用MIMICS10.0軟件的復位功能講授、演示脫位關節的復位過程，立體地、動態地展示關節復位過程中各構成的位置變化及各關節面的運動軌跡，圖5示為肩關節脫位復位前（A）、復位中（B）和復位后（C）的形態。

三 結果

構建了肩關節、肘關節、腕關節、髖關節、膝關節、踝關節等6大主要關節脫位的三維數字模型。在教學中同學們非常直觀地了解了不同關節的解剖結構形態、不同脫位類型關節面的位置關系以及關節復位的動態過程，提高了教學效果，縮短了教學時間。

四 討論

在中醫傷科學以往的教學中多采用解剖示意圖、X線片、CT以及MRI掃描數據圖片向學生進行演示，具有一定的直觀性，但這些都是二維圖像，在教學中需要充分發揮老師和同學們的三維立體想象，缺乏立體感，學習起來比較抽象，難以理解。雖然目前CT、MRI圖像可以進行三維重建，但其重建只能在CT、MRI機上進行而多用于臨床觀測，若要將其應用于涉及面更廣的教學中則其交互性很差，很難滿足教學的要求。利用解剖標本教學雖具有立體結構，但受到來源的限制以及無法觀測其內部結構等不足的影響也很難滿足現代教學的要求。所以傳統的教學方法存在諸多的不足，為滿足教學亟須改變教學方式和方法。

數字醫學技術是隨著信息技術的不斷發展將數字技術和醫學有機結合而興起的一項跨學科的高端技術，隨著各種數字化軟件功能的不斷完善，它很好地實現了人與計算機之間的互動，可以處理更為復雜而龐大的人體數據，而且將處理結果可視化、重復化地加以展示。這樣就解決了傳統教學方法的諸多不足。我們將數字醫學技術應用到關節脫位的教學中，利用CT掃描的二維圖片在安裝有MIMICS10.0軟件的教學PC機上構建脫位關節的三維模型，并利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉、復位以及可視化等功能非常直觀、立體、動態以及可視化地展現不同關節的組成結構和復位過程，簡化了教學過程，加深了學生印象，節約了教學資源，提高了教學效果。

我們在脫位關節的三維重建時，應用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能，將關節的不同結構分割成不同的masks，以不同的顏色顯示，使建出來的模型的不同結構獨成一體，而且顏色不一樣，模型看起來立體感更強，有利于同學們對解剖結構的觀測。應用MIMICS10.0軟件的分開顯示功能可以非常直觀地觀測各個關節面骨骼的立體形態，并可以應用MIMICS10.0軟件的三維測量功能非常準確地測量包括長度和角度等各項解剖數據，以精確地了解脫位后各關節的畸形數據。而且獨立構建的各個結構，可以利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉、復位功能任意移動各個結構，嘗試不同的復位方法；三維數字模型一旦建立，可以不斷地重復操作且不會破壞所建模型，極大地節約了教學資源。

臨床上關節脫位的復位多采用手法復位，其復位過程中各關節面的運動軌跡無法直視，課堂教學更是如此，學生學習起來非常抽象。我們利用MIMICS軟件構建三維可視化模型并模擬復位操作，可非常精確地顯示關節面在復位過程中的運動軌跡，了解其對周圍結構的影響以及復位過程中的影響因素，讓學生能很好地理解脫位關節的復位過程，同時也可以非常直觀地評價復位過程。這樣學生學習起來非常輕松，而且學習興趣很高，敢于去進行實踐操作，整個教學過程非常簡單，極大地提高了教學效果。

通過實踐教學，我們覺得數字醫學技術在以形態學為主的學科的教學中應用非常簡便，具有廣闊的應用前景，而且隨著相關軟件的不斷更新，其功能不斷完善，數字醫學技術在醫學各科的教學中必將被更加廣泛和深入地應用，將為進一步提高教學質量、培養創新型人才發揮更大的作用。

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〔責任編輯：林勁、李婷婷〕