三维虚拟人体技术在解剖学消化系统教学中的应用

卢碧燕，许穗平，占小多

（东莞卫生学校，广东 东莞 523000）

三维虚拟人体技术是以人体CT/MRI断层扫描数据为基础，应用计算机技术、数字图像处理技术和虚拟现实技术建立数字化三维解剖模型，从而实现人体解剖学信息在虚拟现实环境中的交互显示[1]。通过三维虚拟人体技术重建的人体三维立体结构模型具有高度模拟真实性和交互性的特点，可以从多个层面立体地观察各脏器的形态结构及其位置毗邻。三维虚拟人体技术的应用将为模拟手术导航、医学解剖教学等提供极大的便利[2-4]。目前，国外已有多家机构应用三维虚拟人体技术开发了相关的应用程序，例如华盛顿大学开发的数字解剖学系统[5]、斯坦福大学开发的虚拟内窥镜系统[6]、哈佛大学开发的全脑图谱和汉堡大学开发的VOXEL-MAN系统[7]。而在国内，第三军医大学应用我国数字化可视人体数据建立了计算机辅助断层影像解剖教学系统，并已应用于医学影像专业的辅助教学[8]。由此可见，三维虚拟人体技术的发展已经对医学教育手段的变革产生了影响。本课题拟对三维虚拟人体技术在解剖学消化系统教学中的应用进行探讨，评估该教学方法的应用效果，为解剖学教学改革提供参考，现介绍如下。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

随机抽取我校2013级三年制护理专业4个班的中专学生为研究对象。

1.2 研究方法

2013级护理专业学生以全市统一入学考试成绩为基准随机分班，各班学生的年龄、性别、入学成绩比较，均无显著性差异（P＞0.05）。从中抽取4个班分成实验组112人（采用三维虚拟人体技术辅助教学法）和对照组112人（采用传统教学法），教材均采用人民卫生出版社出版的《解剖学基础》（第2版，王怀生主编），教学内容和教学时数均相同。

1.3 教学方法

1.3.1 传统教学法 采用常规的授课方法，学生利用晚自习时间，提前集体预习解剖学消化系统章节内容，授课教师认真备课，编写教学方案。安排6个学时应用多媒体课件结合图谱、模型和标本详细讲述人体消化系统的组成及各器官的位置、毗邻、形态、结构和生理功能；安排2个学时进行人体标本模型观察，并根据教学大纲的要求总结本章节的重难点内容。

1.3.2 三维虚拟人体技术辅助教学法 授课教师课前认真备课，编写教案。安排6个学时应用多媒体课件和三维虚拟人体软件引领学生进入虚拟人体，使其身临其境、直观形象地观察和认识消化系统各器官的位置、毗邻、形态、结构。授课过程中只需对重难点加以阐述，同时根据课程知识点引入相关临床病例进行分析讨论，指导学生操作三维虚拟人体软件并让其自主探索，在此过程中提出问题让学生分析问题和解决问题；安排2个学时进行人体标本模型观察，期间教师进行本章节内容的总结和重难点内容的归纳复习。

1.4 效果评定

教学效果采用理论、实践考试和学生对课程的认可度进行评估。

1.5 问卷调查

对实验组和对照组学生进行教学模式的满意度问卷调查，以无记名方式进行。发放调查问卷224份，收回有效问卷224份，有效问卷回收率100%。

1.6 统计学方法

数据采用SPSS17.0软件包进行数据录入和统计学处理。组间计数资料采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 教学效果评价（见表1）

表1 两组学生的理论、实践考试成绩及其对本课程的认可程度[n（%），人]

2.1.1 理论考试成绩 理论考试由100道客观选择题构成，满分100分。内容主要考查学生对解剖学消化系统的组成、形态、结构、功能等基本知识的理解和掌握情况。考试结果显示，实验组学生的理论考试成绩明显高于对照组（P<0.05），而且获得优良评价（≥80分）的学生人数明显更多（P＜0.05）。

2.1.2 实践考试成绩 实践考试主要为人体标本辨认。考试结果表明，实验组学生的实践考试成绩高于对照组（P<0.05）。实验组80～100分的学生人数明显多于对照组（P<0.05）。

2.2 问卷调查结果

在本章节教学结束后对两组学生进行问卷调查，结果见表2。在实验组学生中，75.9%认为三维虚拟人体技术辅助教学有助于提高学习兴趣，较对照组学生的满意度高（P<0.05）；81.3%的实验组学生认为三维虚拟人体技术辅助教学有助于理解和记忆知识；61.6%的实验组学生认为三维虚拟人体技术辅助教学有助于理论与临床实践相联系；93.8%的实验组学生希望今后继续采用三维虚拟人体技术辅助教学。

3 讨论

解剖学中消化系统、神经系统和脉管系统具有组成脏器众多、结构复杂、位置深等特点，常常使学生理解和记忆起来较困难。目前大部分医学院校采用的解剖学教学方式是以多媒体课件讲授为主，辅以图谱、模型和尸体标本观察的模式。多媒体课件和图谱往往是二维图像，难以直观、立体地显示人体器官的三维结构及其位置、毗邻关系，学生不易理解。塑料模型的失真性和尸体标本的日渐匮乏不利于理论知识与临床实践相结合。上述种种因素导致了解剖学课堂枯燥乏味，学习气氛沉闷，学生处于被动接受的状态，教学效果差。因此，革新现有的解剖学教学方式显得非常重要。本课题以我校2013级护理专业中的4个班为试点，在解剖学消化系统教学中采用三维虚拟人体技术辅助教学，通过问卷调查和理论、实践考核的方法对该教学方法的应用效果进行评估。

在三维虚拟人体技术辅助教学中，教师利用三维虚拟人体软件系统引导学生进入虚拟人体，使其身临其境地从三维角度观察消化系统各器官的组成，应用软件的图形分割功能对脏器进行多角度切割，可从任意方向深入观察其形态、结构、位置、毗邻，使用软件的模拟内窥镜功能，可以动态观察三维虚拟人体软件系统模拟的消化系统生理功能。在授课过程中，引入护理专业学生临床操作时相关的解剖学知识点（如洗胃术、灌肠术等），指导学生应用虚拟人体模拟实际操作。教学效果评价显示，实验组学生解剖学消化系统理论和实践考试成绩均高于对照组（P＜0.05）。问卷调查显示，三维虚拟人体技术辅助教学能促进学生对复杂脏器的三维立体结构和位置、毗邻关系的理解和掌握，激发学生对解剖学课程的学习兴趣，培养学生的实际动手能力。

表2 两组学生对教学模式的满意度比较[n（%），人]

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