数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用

周启良 邓雪英 胡明华

长沙医学院人体解剖学教研室，长沙 410219

数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用

周启良 邓雪英 胡明华

长沙医学院人体解剖学教研室，长沙 410219

通过在教学过程中，将数字化人体图像和三维模型进行融入其中，能有效提高学生对人体的理解和认识，从而有效提高教学质量。通过应用现代影像学和人体解剖学，实现数字化模型的建立，并将实物断层面图像和影像进行对照，从而加深对图像的理解，并深刻记忆影像之间的联系和区别。总的来说，数字化人体图像和三维模型在解剖学应用中，能有效提高其教学质量，值得在解剖教学中推广应用。

三维模型；数字化人体图像；解剖教学

在解剖教学中，对标本进行观察和实体解剖是非常重要的，其属于两个不同的实训方式。但目前医学教学中面临这样的问题[1]，由于教学中尸体的来源不多，库存量较少，在这样的情况下，学生利用实物标本进行观察和尸体解剖的机会也在不断减少，但若不能了解人体情况，学生则不能更好地获取知识。据相关调查显示[2]，目前部分医学生尸体解剖机会不断减少，学生对人体空间结构的掌握程度降低，动手能力和创新能力也有所下降，显示出目前教学的弊端。如何提高教学质量，调动学生学习的主动和积极性，是现代解剖教学中需要解决的主要问题。随着医学的不断发展，利用现代医学教学的模式进行数字化人体图像和三维模型进行教学，能解决解剖教学中存在的矛盾，为解剖教学奠定了坚实的基础。现本文主要对数字化人体图像和三维模型的应用对解剖教学的影响进行分析，并分析如何进行实际教学应用。

1 数字化人体的研究浅析

数字化人体主要引用现代高科技术，并结合现代影像学与人体解剖学的方式，并通过计算机将建立人体三维模型，构建解剖数量结构信息，从而有效将人体功能实现可视化和数字化，通过建立和处理数学模型，能减少学生实践教学中对尸体解剖的依赖。该数字化人体主要在上世纪九十年代开始发展，并在2001年流入我国，并在国内迅速地发展，直至到2013年为止，我国已经完成了高度精密的中国数字化人体数据集。本校在早期已经开始建立人体虚拟解剖平台，通过鼠标点击，并能完成组成的解剖、器官重建等操作[3]。此外，通过360°旋转，能让学生从不同角度上观看人体结构，以便更好地理解解剖器官及生理功能。

2 三维模型的浅析

据相关研究显示，三维模型的应用比电脑上三维图形更早流行。并应用在各个领域当中，其主要通过把人体按照固定方式投射物体表面后，并通过数据图像技术进行加工，最后成为三维模型。三维模型主要通过相关的视频设备以及计算机进行显示，图像显示的既可以是实物，也可以是虚构物体。通过常用的建模工具生成三维模型，亦可以使用手工生成，经过一系列的发展后，三维模型已经广泛应用到医学领域当中，主要体现在器官的模型建立。通过利用三维模型，结合数字图像化处理，具有极大的教学优势[4]。其中包括：第一，让学生能较为直观地观察人体器官的结构，空间分布等，完好地弥补了理论教学中较为复杂的宏观与微观内容，并帮助学生在脑海中形成完整的人体结构，并通过不断观看模型，从而加深结构印象。此外，该三维模型能够重复进行操作，从而有效避免了尸体解剖教学不能重复的弊端，有效节省大量资源。利用软件进行人体解剖实验教学时，学生可以根据自身需求，通过点击操作或者手工操作，能够逐层了解人体结构、器官等，在课外，也可以通过模拟软件进行不断学习，从而在大脑中形成器官形态、结构分布的形态和概念，不断练习、强化概念，从而提高学习效果。

3 数字化人体图像和三维模型教学操作

通过上述两点关于数字化人体图像和三维模型的介绍后，如何将其融入到教学当中非常重要。因为在传统的解剖学当中，学校主要通过制作尸体让学生观察，但该方法受到场地，气候和时间等方面的影响，导致教学出现各种困难，不符合教学内容中以培养学生观察力、新能力、印象记忆力的目的。而随着数字化技术的发展，通过人体图像和三维模型进行教学，能更好适应时代需求。数字化人体三维模型通过断面图像的数据分割而构建的，其能在虚拟世界和计算机中交换显示。在教学的过程中[5]，本校老师让学生在课堂上观察不同角度的解剖结构，其原理与尸体解剖学一致，通过观察其位置，并将平常不易展示的结构进行显示和分析，给予学生更加直观的感受。同时，在教学中，老师还可以利用数字化特有的功能，将所需要的结构采用不同的彩色进行标配，并单独拿出来进行讲解，或者通过录制视频，全方位展示人体器官，同时可以让学生下载视频或图片，供课后复习。本校通过这样的教学方式，有效提高了教学质量。这样的教学内容能让学生巩固各种知识结构，并了解彼此之间可能存在的联系，为日后的临床研究和实践奠定基础。

4 断层解剖学

断层解剖学是医学生和临床医生在学习系统解剖学和局部解剖学知识基础上密切结合医学影像学等临床学科的需要来全面细致地讲授人体主要结构在连续断层中的形态变化和重要结构位置毗邻关系[6]。断层影像已成为放射诊断用图像采集与阅读的常规方式，断层解剖的掌握自然成为了疾病影像诊断最重要的基础之一。CT与MRj对于提高整个医学诊断水平的作用有目共睹，其对于骨骼与软组织疾病极佳的显示能力使得临床多个学科的诊断水平有了长足进步。

5 小结

数字化人体图像和三维模型的应用，是解剖教学中的一项重要革新内容，该教学方式避免了尸体解剖实验的繁琐及资源匮乏。从教学平台中抽取复杂、抽象的内容进行单独显现，能让学生具体了解其形态，如心脏、肾脏、胃部等方面的形态、结构以及之间的毗邻关系等，从而能有效激发学生学习的热情，也有效提高教学的时间性，提高尸体解剖试验中的准确性。因此逐渐受到教师和学生们的欢迎[7]。

断层解剖教学常用图像来源于存在着间距大,无法连续追踪结构，人体标本锯切的照片,与CT、MRI图像不完全匹配,信息量偏小等缺点。本课题利用中国数字化可视人体研究配合对应的CT、MRI图像直接用于《断层解剖学》教学。将人体断面图像与同一层面的CT、MRI影像放在一张幻灯上展示,实物断面图像与其影像互相对照,加深学生对每一个重点断面的理解,同时又能牢牢记住断层图像和CT、MRI影像的区别与联系。在进行数字化教学的同时，还应该保证学生具备亲自实践动手的机会，对提高学生动手能力奠定坚实的基础。总而言之，数字化教学能有效避免解剖教学尸体匮乏情况，减少资源浪费，两者互相结合，能取长补短，提高教学质量[8]。现代医学影像技术和三维模型在断层解剖学教学起着重要的作用，在避免了传统尸体解剖的同时，更是清晰明了的把解剖图像呈现给学生，用分层的形式，细仔的展现人体内部图像。是新时期科技发展技术创新的新型教学方法。

[1] 秦向征，李光照，李良昌.局部解剖学教学所面临的问题及解决方法[J].解剖学科学进展，2010，16(1)：95-96.

[2] 邱明国，张绍祥，刘正津，等.数字化可视人体在解剖学教学中的初步应用[J].四川解剖学杂志，2010，12(10)：41-42.

[3] 刘光久.数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用[J].局解手术学杂志，2011，20(2)：2.

[4] 邓长弓.数字化可视人体在解剖教学中的应用趋势初探[J].川北医学院学报，2010，25(5)：67.

[5] 程昊，周波.计算机三维数字人体模型在人体解剖学中的应用[J].现代医药卫生，2009，4(24)：3519.

[6] 张绍祥．数字化人体与数字医学的研究概况及发展趋势[J].第三军医大学学报，2009,31(01)：01-02.

[7] 张莉，徐颖，唐雷，等.基于轮廓拼接算法三维重建中国数字人肩部骨骼肌肉结构[J].中国组织工程研究与临床康复，2009,13(43)：8432-8435.

[8] 谭立文,张绍祥,冉 旭,等.基于中国数字化可视人体喉区细小结构分割数据集的建立[J].第三军医大学学报, 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）

周启良(1974.1-),男，汉族,湖南宁乡人,硕士,副教授,研究方向：临床应用解剖学。