Z Space虚拟全息3D一体机在人体解剖学教学中的应用

谢玮铭

（玉林市卫生学校，广西 玉林 537000）

Z Space虚拟全息3D一体机在人体解剖学教学中的应用

谢玮铭

（玉林市卫生学校，广西 玉林 537000）

在人体解剖学教学中应用Z Space虚拟全息3D一体机，探讨其在任意角度观察、切割虚拟人体解剖结构等方面的优势及不足之处。

Z Space虚拟全息3D一体机；人体解剖学；互联网

随着现代计算机技术和互联网云技术的发展，人体解剖学教学中开始大量应用多媒体课件[1]。但在中职人体解剖学教学实践中，仍然有相当部分教师讲解人体结构时以标本或模型静态展示为主，这就导致教学中学生与教师之间缺乏互动性[2]、课堂的生动性受到限制、学生学习主动性无法体现等问题突显。

21世纪以来，由信息技术、人体科学、计算机技术三者结合而成的三维虚拟技术在医学领域得到广泛的应用[3]。近几年，三维动画技术的发展，使人体解剖学教学面临挑战。美国Z Space公司的虚拟现实教育一体机作为一种新型的人体解剖软件技术，以生动交互性、真实再现性和自由可塑性等特点，逐渐进入医学教育领域，对社会发展与人类医学进步起到了越来越重要的作用[4]。该平台可对人体各系统的器官和结构进行三维呈现，对比平面图片、教学课件，其优势明显。

1 Z Space虚拟全息3D一体机在人体解剖学教学中的应用特点

Z Space虚拟全息3D一体机是一款全新的第三代3D一体机，以桌面方式虚拟现实与增强现实，其在人体解剖学教学中的应用主有以下3方面特点：（1）该一体机配备了人体解剖学各系统的3D清晰图像，有助于学生正确认识人体解剖结构；（2）Z Space虚拟全息3D一体机配备的光笔具有多维度操作功能，使用时，光笔可随操作者的手部动作模拟师生从侧面、上面或底面等多角度观察到的人体解剖结构3D图像，或者对其中某一部位人体解剖结构进行拆分与组合；（3）Z Space虚拟全息3D一体机特殊的3D眼镜，可使师生在观察人体解剖结构时不仅能看到结构的3D图像，还可以反射红外线至主机，让内置在主显示屏内的接收器跟踪师生的头部运动（包括眼球运动），达到随使用者头部或眼部姿态变化而调整3D解剖图像的效果。

2 Z Space虚拟全息3D一体机在人体解剖学教学中的应用体会

2.1 突破传统人体解剖标本的限制

在学习人体解剖学时，人体标本十分重要。然而，当前医学教育普遍存在着人体解剖标本供应受限的现象，尸源严重短缺，学生进行尸体观察和尸体解剖的机会越来越少[5]。即使有解剖标本，但在储存和处理过程中容易破坏其原有结构，使用的福尔马林溶液也容易对师生造成伤害，这些已成为目前阻碍人体解剖学教学发展的瓶颈[6]。

借助Z Space虚拟全息3D一体机进行教学，其呈现的人体解剖结构清晰，观察角度多变，三维立体效果逼真，图像稳定。在人体解剖学教学中应用Z Space虚拟全息3D一体机，通过使用光笔教学，师生不仅可以对单个器官进行观察，还可以浏览系统全貌，并对其进行任意缩放、隐藏、旋转、模拟分层解剖与切割等操作。此外，在传统的人体解剖学实验教学中，学生使用外科手术刀进行解剖操作时，一旦出现失误，就可能破坏标本结构，影响以后的教学。如人体神经、血管实验教学中，展示人体神经、血管的标本被许多学生不适当的牵拉与翻动，某些神经、血管的位置失去固定而发生变动甚至缺失，给下次观察带来困难。在进行人体标本深部解剖结构观察时，会出现因其他解剖结构的阻挡而导致观察效果不好的情况。比如颅底内面结构教学中，因标本区域不大，多名学生同时观察一个颅底标本，教师无法以较好的角度将标本展示给学生，影响了教学效果。此外，福尔马林溶液浸泡标本不方便搬动和对环境造成不好的影响等，也是传统人体解剖标本的缺点。而在人体解剖学教学中运用Z Space虚拟全息3D一体机，就能很好地解决上述问题。

2.2 提高学生学习效果

研究发现，使用模拟实验室后，学生学习效果有所提升，当传统教学方法与数字技术结合时，效果更是有明显的提升[7]。通过使用Z Space虚拟全息3D一体机，营造良好的学习氛围，使学生由被动学习转变为主动参与、积极思考[8]。结合Z Space虚拟全息3D一体机进行人体解剖学教学，能清晰地显示人体解剖结构的立体形态，加深学生对人体解剖结构的直观印象，深化学生对复杂人体解剖结构的理解，增强自信，提高教学效果[9]。比如在讲解中枢神经系统中端脑的内部结构时，因其内部结构多且复杂，学生学习难度大，存有畏难情绪。通过运用Z Space虚拟全息3D一体机，使学生直观认识中框神经系统中端脑内部结构层次，简化原本较难的知识点，提高学生学习积极性。

Z Space虚拟全息3D一体机的3D人体解剖学软件包含各解剖标本、模型等，理论上可以被重复使用。因此，在让学生进行尸体解剖之前，可以让学生在数字实验室利用虚拟标本、模型等进行反复学习，这不仅能节省人体解剖标本成本，还能加深学生对知识的理解，提高学习效果[10]。

3 Z Space虚拟全息3D一体机在人体解剖学教学中应用的不足与展望

虽然在人体解剖学教学中应用Z Space虚拟全息3D一体机能够摆脱实验条件的限制，吸引学生注意力，提高学习积极性和学习能力，增加师生互动，但Z Space虚拟全息3D一体机数据库中都是标准化的数字人，其解剖结构相对单一，无差异性，无法显示在人体解剖结构中存在的畸形或变异等现象。例如绝大多数人心脏的2/3位于前正中线左侧，可有些人的却位于前正中线右侧。针对这种变异情况，Z Space虚拟全息3D一体机则无法显示，影响学生对人体解剖学知识广度与深度的拓展。

在人体解剖学实验教学中应用Z Space虚拟全息3D一体机，替代传统的解剖实验（训），会减少学生与尸体、标本之间的接触，导致学生人文素质、职业素质等的提升受到限制。善待死者实为善待生者，对遗体的尊重和保护是死者亲属的精神需求与道德要求，也是社会公众的精神需求和道德要求，因为这样可使我们更加尊重生命，从而创造一个纯洁的精神家园，维系和促进文明的道德体系[10]。

由于Z Space虚拟全息3D一体机设备价格昂贵，若广泛应用，则会受到一定的限制，导致创新性不足，缺乏庞大的资源库[11]。当前，网络已逐渐成为学生学习和生活中不可或缺的一部分。“互联网+教育”的提出，推动了我国智慧教育的发展。借助互联网，使Z Space虚拟全息3D一体机所含的人体解剖学教学内容与方式实现远程传输和资源共享，突破时空限制，让师生、生生之间进行全方位的双向互动与交流[12]。

[1]廖君，夏兴．多媒体课件制作在人体解剖教学中的应用[J]．中医药导报，2007，13（6）：128-130．

[2]冯宇鹏，张富兴，李辉，等．人体解剖学实验教学的几点思考[J]．基础医学教育，2001，13（2）：158-160．

[3]赵国英，陈睿，张俊，等．数字人与人体仿真[J]．计算机仿真，2003，11（18）：520-524．

[4]蔡苏，王沛文，杨阳，等．增强现实(AR)技术的教育应用综述[J]．远程教育杂志，2016，36（5）：27-40．

[5]Gonzalez-Lopez E，Cuerda-Galindo E．The use of corpses and organs in research and medical education．Lesson from history[J]．Med Clin（Barc），2012，138（10）：441-444．

[6]任银祥，宋焱峰，王德贵，等．解剖学教学中如何解决尸源匮乏的问题[J]．当代医学，2014，20（1）：17-18．

[7]张云龙，陶伟，尚波，等．虚拟解剖学实验室在高等医学院校的应用现状与分析[J]．解剖学研究，2011，33（4）：310-311．

[8]Liu K，Fang B，Wu Y，et al．Anatomical eduction and surgical Simulation based on the Chinese Visible Human:a three-dimensional virtual model of the larynx region[J]．Anat Sci Int，2013，88（4）：254-258．

[9]刘明．3D多媒体在人体解剖学教学中的应用[J]．解剖学研究，2012，34（2）：147-150．

[10]杨吉平，李保利，苏军龙，等．新形势下如何解决尸源紧缺问题[J]．医学信息，2010，23（3）：625-626．

[11]刘园．VR技术在教育领域的研究与应用[J]．电脑知识与技术，2016，12（16）：207-208．

[12]王同聚．虚拟和增强现实(VR/AR)技术在教学中的应用与前景展望[J]．数字教育，2017（1）：1-10．

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1671-1246（2018）01-0044-02