斜视与眼球运动仿真教学软件的研发

黄 颖,许梅萍,陈 洁,陈茹茹,谢 荷,孙莲娜,胡益女

(温州医学院眼视光学院,浙江 温州 325000)

斜视与眼球运动仿真教学软件的研发

黄 颖,许梅萍,陈 洁,陈茹茹,谢 荷,孙莲娜,胡益女

(温州医学院眼视光学院,浙江 温州 325000)

介绍了利用动画仿真技术模拟斜视与眼球运动,开发斜视与眼球运动仿真教学软件的一些做法。该软件包括 49个斜视与眼球运动案例,并模拟其对光反射、角膜映光、遮盖法、眼球运动、三棱镜检测等情况下的双眼变化情况。该软件用于教学,提高了教学效率,优化了教学质量。

斜视;眼球运动;仿真模拟;教学

一眼固视某一目标时,另一眼的视线偏离目标即为斜视[1]。这是一种常见的眼科疾病,可伴有或不伴有眼球运动的异常。在一亿人口的地区至少有100万人患斜视[2]。2009年,在厦门国际眼科学术研讨会上专家指出,在儿童眼病中斜视发病率最高,它不仅影响眼睛外观,还容易引起儿童心理负担,造成其孤僻、自卑及反常心理[3],危害性很大。因此,每一位临床医学生,尤其是眼科医学生,都应该严格掌握斜视与眼球运动的相关知识,才能更好地为病人服务。斜视种类繁多,分类方法多样[1-2,4-6],各种不同类型的斜视临床表现又大相径庭,其抽象、复杂的理论知识单纯通过文字和图片等很难在有限的课时内向学生清晰地表达和传授。

随着现代计算机技术的迅速发展和普及,使得传统的教育模式得到了改善,我们运用 Flash[7]软件开发了斜视与眼球运动仿真软件,将不同类型斜视的临床特征和眼球运动的特点通过动画进行表达,不仅生动形象,还能形成自主的计算机互动式学习,从而提高了教学效率和教学质量。

1 斜视与眼球运动仿真教学软件简介

运用计算机技术“创造”一张虚拟的人脸和一双虚拟人眼,仿真模拟不同类型的斜视在各项斜视基本检查中双眼所呈现出的不同变化,使教学内容变得动态直观,不仅提高了学生的学习兴趣,也帮助其更深入地理解和掌握斜视与眼球运动的相关知识。

2 斜视与眼球运动仿真教学软件的功能

目前,斜视分类缺乏统一的标准。我们结合临床,并根据中华医学会 1996年公布的斜视分类方法及胡聪主编的《临床斜视诊断》[4],将斜视分为正视眼、共同性斜视、A-V型斜视、眼外肌麻痹、神经损伤、综合征、隐斜 7大类 (如图 1所示)。一方面可方便学生查找,另一方面有助于学生理顺不同类型斜视之间的关系,促进学生对斜视相关知识的掌握。该软件共 49个病例,临床常见典型的斜视类型基本都有涉及。

图1 斜视与眼球运动类型

该软件主体功能为仿真模拟各种不同类型的斜视在对光反射、角膜映光、遮盖法、眼球运动和三棱镜检测等斜视基本检查中双眼所呈现出来的变化。

2.1 对光反射

包括照射左眼、照射右眼和去照射,能显示直接和间接对光反射情况下瞳孔的变化情况。

2.2 角膜映光

可显示角膜映光点的位置。

2.3 遮盖法

包括遮盖左眼、遮盖右眼和去遮盖,相互搭配可产生遮盖-去遮盖和交替遮盖的效果,此两种检查方法是临床检查斜视和判断斜视类型最主要的方法之一。鼠标放置在遮盖片上,遮盖片会变得半透明,可看清遮盖片后眼球的位置 (如图 2所示)。

图2 遮盖法示意图

2.4 眼球运动

包括连贯运动和分解运动,能够显示不同的斜视眼球运动情况,如外直肌麻痹时,眼球外转将受限。

2.5 三棱镜

包括加三棱镜度、减三棱镜度、三棱镜 +遮盖、三棱镜 +角膜映光。三棱镜可以矫正一部分斜视,通过三棱镜 +遮盖和三棱镜 +角膜映光的方法可以判断病人斜视的程度 (如图 3所示)。

图3 三棱镜检测示意图

根据某些病例的特殊性会增加病史、阿托品散瞳 (如屈光调节性斜视)、屈光矫正 (如屈光调节性斜视)、视近和视远 (如后天性共同性内斜视-集合过强型)等信息。

3 斜视与眼球运动仿真教学软件的使用方法

该软件操作简单,如要查找某种斜视的相关信息,只需在目录中找到相应的项,鼠标左击即可打开相应窗口。点击此窗口中相应的斜视检查项,将出现各种动作选择按钮,点击动作按钮,系统便显示此种斜视类型在做此种斜视检查时双眼会呈现出的动态表现,单击窗口右上角的 Quit按钮将返回目录,再次进行选择。

4 斜视与眼球运动仿真教学软件的设计要点

用 FaceGenModeller制作出符合东方人形象特征的人头,导出后在 3DsMax里进行加工,去除眼睛部分,渲染导出成平面人脸图像。用 3DsMax制作虚拟的眼球,同样渲染导出。将人脸图像和眼球图像均导入到 Flash中,将人脸图像置于窗口合适的位置,在眼眶部位加入眼球图像,然后开始眼球动画的制作。

该软件所介绍的每一种斜视类型都包括对光反射、角膜映光、遮盖法、眼球运动和三棱镜检测五大模块。我们将各功能模块做成相应的影片元件,并将这些影片元件放置在主窗口相同的位置(位置可通过元件属性中的坐标进行调整)。同时,在主窗口中添加各模块的按钮,用 Flash自带的 ActionScript 2.0语言对按钮进行程序的编写,来控制各模块影片元件的播放。

每一种类型的斜视动画制作完成后,均分布为.swf格式的文件。各种类型的斜视动画都制作完成后,再制作一个软件目录,将所有类型的斜视合理的分类,统一在目录下,通过按钮进行控制。

因为每一种类型的斜视都单独发布为.swf格式的文件,所以,我们可以根据教学内容的需要,在授课 PPT或相关网页中插入某一特定类型的斜视动画。当然,如果需要提及的斜视类型很多,我们也可以直接将目录插入授课 PPT或相关网页中,将《斜视与眼球运动仿真教学软件》置于同一目录下,通过点击目录上的按钮来选择需要的斜视动画。

我们制作动画时采用了 1 024×768的分辨率,发布的.s wf格式可以直接用 Flash或者 IE播放,也可以嵌入到 IE、PPT和其他 Flash中使用。

5 斜视与眼球运动仿真教学软件的应用

斜视是眼科学非常重要的教学内容之一,理论抽象、复杂,学生难以理解和掌握。斜视与眼球运动仿真教学软件的动画演示功能化抽象为具体,化复杂为简单,弥补了文字和图片的弱点,能很好地帮助学生理解和掌握相关知识。

就教学模式而言,该软件可结合课堂教学,与教学内容同步演示;学生也可以对照该软件进行自主的临床斜视检查的模拟,这种互动式的学习提高了学生学习的积极性,优化了教学质量,提高了教学效率。

另外,学生也可以在自己的计算机中安装此软件,用于自学或复习,有助于学生更深入地学习斜视与眼球运动的理论知识,提高自身能力。

6 斜视与眼球运动仿真教学软件的优势

该软件空间占用率小,无需安装,用 Flash或 IE浏览器即可顺利运行。窗口友好、界面简洁、操作简单,不需要经过特殊的培训即可使用。

随着计算机的普及和计算机技术的进步,医学动画也随之快速发展。国外此类软件已有较多不同版本。但作为国外软件,首先是用外文制作,中国人使用并不方便 (如德国的 Virtual Strabis mus软件[8])。其次,国外的软件大多集中在更高层次的临床应用和定量生物力学上,界面和操作都非常复杂 (如澳大利亚的 Orbit软件),不适合教学。

我国的医学动画眼科涉及较少,且主要集中在对眼解剖和眼成像方面,斜视与眼球运动方面基本上是以文字和图片为主,几乎不存在动画,因此,斜视与眼球运动仿真教学软件的研发显得尤为重要。

[1]王光霁,崔浩.双眼视觉学 [M].北京:人民卫生出版社,2004:107-128

[2]牛俊兰.斜视新概念 [M].北京:北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社,1995:112-184

[3]刘蓉,孔洁.500名眼科专家齐聚厦门“论眼”[N].厦门晚报,2009-04-27(8)

[4]胡聪.临床斜视诊断 [M].北京:科学出版社,2001:1-280

[5]赵堪兴,杨培增.眼科学 [M].7版.北京:人民卫生出版社,2008:256-262

[6]褚仁远,张琳.眼病学[M].北京:人民卫生出版社,2004:210-223

[7]梅克.Flash 8 ActionScript标准教材 [M].北京:电子工业出版社,2007:1-370

[8]Wassill K H,Kowarsch T.Virtual Strabis mus:Download shareware to si mulate strabis mological examinations[J].眼视光学杂志,2003,5(2):65-68

Research and development of the strabis mus and eyeballmovement si mulation teaching software

Huang Ying,Xu M eiping,Chen Jie,Chen Ruru,Xie He,Sun L ianna,Hu Yinü
(School of Optom etry and Ophthalm ology,W enzhou M edical College,W enzhou325000,China)

By simulating strabis mus and eyeballmovementwith animation simulation technology,we developed the strabis mus and eyeball movement simulation teaching software. It consists of 49 strabis mus and eyeball movement cases,and simulates the changes of the eyes under the conditions of light reflex,Hirschberg test,cover test,eyeballmotion and the balancing of triple pris ms.When applied in teaching,the software has improved the efficiency of teaching and optimized the quality of education.

strabismus;eyeballmovement;si mulation;teaching

G434

A

1004-5287(2011)01-0033-03

浙江省大学生创新创业孵化项目资助 (2009R413048)

2010-10-13

黄颖 (1985-),女,浙江温州人,研究生在读 (七年制),主要研究方向:眼视光学。

陈洁 (1973-),女,浙江温州人,副教授,硕士,主要研究方向:眼视光学。电话:0577-88075562;E-mail:cj@mail.eye.ac.cn