數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用

姚成玲

摘 要：數字化人體圖像和三維模型的出現給現代解剖教學帶來了革命性的變化。文章通過對比傳統的教學模式，探討了數字化可視人體在解剖教學中的優勢和不足。

關鍵詞：數字化人體圖像；三維模型；解剖教學；應用

一、人體解剖學的傳統教學模式

傳統的人體解剖教學常以課堂教學為主，教師利用掛圖、模型、尸體標本、PPT多媒體及錄像等教學工具進行輔助教學。但由于掛圖、PPT 多媒體及錄像等均是二維平面圖，不能良好顯示人體的立體層次結構，學生很難掌握器官結構間位置關系以及人體的整體概況；解剖實驗室用于示教的模型仿真度不高且種類不全，不能完全代替人體的器官結構，在學習過程中可能會產生錯誤導向。同時，學生對尸體標本進行解剖操作或觀察實物標本是人體解剖學最佳的學習方法，但由于近年來教學尸體標本緊缺，用于學生解剖操作的尸體標本和教學示教標本越來越少，并且不能保證供應到每個專業，所以學生很難將理論知識與實踐相結合，學習效果較差，尤其對人體各器官結構的空間位置關系較難掌握。再者，標本需要用甲醛來保存， 甲醛強烈的刺激性氣味往往不能使學生專心地聽課。

二、數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用

1.數字化可視人體和三維模型的含義及其意義

數字人或數字化人體就是依托于現代信息技術，通過人體解剖學和現代影像學方法獲取人體解剖結構的相關數據信息，在計算機上建立的全數字化的人體真實結構三維模型，將人體結構和功能進行數字化與可視化，建立能被計算機處理的數學模型。數字化可視人體重建人體的三維立體結構圖像，為開展各類人體相關研究提供了形象而真實的模型。三維虛擬數字化人體的所有結構既都能單獨顯示、任意搭配顯示或者總體顯示，并且所有結構均可在三維空間內沿冠狀軸、矢狀軸位置任意角度進行旋轉，或者以不同的速度連續旋轉。同時，師生對于感興趣的結構還可以進行放大、縮小顯示，并可利用其透明功能，將各個結構透明而清晰地顯示其空間毗鄰關系。

同時，依據中國首套數字化可視人體數據而建立的計算機輔助斷層影像解剖教學系統，也在醫學影像專業進行斷層影像解剖的教學過程中取得了很好的效果。過去，斷層影像解剖的教學方法是以教師講解為主，通過對標本、CT或MRI圖片、斷層圖譜認識來掌握器官、結構、組織形態的毗鄰關系，理解斷面解剖的基礎理論。但由于教學手段單一，缺乏生動活潑性，因而學生影像立體概念建立方面較差，難以達到教學要求。現在，學員可通過網絡獲得大量連續的數字化人體斷面圖像，對細微結構可以連續跟蹤觀察，并有對應的CT、MRI 圖片及三維重建模型。數字化人體解剖教學在繼承傳統解剖學教學優點的基礎上，可為學生提供多樣性的學習環境，人機對話功能較強，易建立起雙向交互式人體界面，大大減少了斷層影像解剖教學中煩瑣的描述，大幅度提升了教學的效率和質量。

2.發展遇到的問題

數據量龐大的問題：大規模數據或者海量數據的處理，是伴隨數字人體研究不斷提高精確度而產生的要解決的一個關鍵問題。在數字化人體的應用研究中，數據量之龐大、層次關系之繁多、數據實體之復雜，是前所未有的。就當前的人體數據集為例，人體標本的切片層間距由0.2mm轉變為0.1mm時，其數據量就將由目前的約150 GB增大至1200 GB（1.2 TB）。如果還需進一步作三維重建處理的話，所產生的數據規模還會成倍增長。如此大量的數據，對于計算機的存儲管理、網絡傳輸、維護操作等都將帶來新的挑戰。如何對數據進行無損或微損的壓縮處理，是發展數字化可視人體所要解決的重要問題之 一。

數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用解決了尸體解剖實驗煩瑣及資源匱乏的問題。在教學平臺中抽取復雜而抽象的內容進行單獨而清晰的顯現，能讓學生具體了解其位置和形態，從而能有效激發學生的學習熱情，提高尸體解剖試驗的準確性，因此受到師生們的廣泛關注。

參考文獻：

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