三维重建技术在运动系统解剖教学中的体会

陈莉　蔡昌平　邓世山

【摘要】通过对活体CT和MRI数据进行三维重建获得三维图像，并应用于教学和课后复习中，使学生能更轻松地掌握人体运动系统三维结构，以及各个结构之间的毗邻情况，有利于学生建立体空间概念，使得教学更直观、立体，有利于培养学生自主学习和动手能力，有利于激发学生学习的积极性和主动性，增强学习效果。

【关键词】三维重建技术 运动系统 解剖教学

【中图分类号】G804.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0247-02

运动系统解剖名称众多，结构复杂，骨骼肌的起止点较繁琐，从而导致学生对其结构和功能的理解感到困难，以及难以建立立体的图像。并且运动系统的课程主要以实验课为主，学习这一系统大部分在实验室观察人骨标本、关节和肌肉，因此，实验标本的质量直接影响着教学质量。目前，传统的教学方法虽然有了很大的进步 ， 但仍然存在很多不足之处，不能满足现代教学的需要[1]。随着影像技术的不断发展，三维重建技术不仅可以从不同的角度观察解剖解剖，同时可以通过调节不同的阈值，由浅入深的观察结构周围的毗邻情况。我们已经将三维重建技术引入到心血管系统解剖教学的课堂，且取得较好的教学效果[2]。因此，我们将影像三维重建技术引入运动系统解剖教学课堂中并结合该系统的特点进行教学，以提高学生对该部分知识的理解。现将本文将教学中体会介绍如下。

一、运动系统三维重建图像的制作

构建活体运动系统3D可视化图谱的关键之一是在计算机软件和硬件的支持下必须有构建三维重建的活体各个部位相应的断层数据。我们选择所有的数据均是重庆医科大学附属第一医院放射科提供的影像数据。所有教学内容及三维图像选择的具体部位均由本教研室全体教师集体备课产生。以教材为中心，根据运动系统解剖学学科特点及目前传统教学存在的不足。我们选择了以下部位的三维图像供教学中使用。

颅骨整体观（前面观、后面观、上面观、侧面观、颅底内面观、颅底外面观），听小骨重建图像（主要显示锤骨、砧骨和镫骨的解剖关系），脊柱，胸廓，肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节、踝关节等。尽量选择既有CT图像又有MRI图像的病例，这样可以弥补CT图像显示软组织较差，而MRI图像显示骨等结构较差的特点。从三维水平观察横断面、冠状面和矢状面的各个局部，骨骼、肌肉等解剖结构对比鲜明，学生可以在不同方位、不同角度对各种结构进行模拟解剖，各种结构的毗邻关系。

二、三维重建图像的运动系统教学中的应用

在传统教学的基础上，首先，向学生呈现各个部位的图像（矢状面、冠状面、横断面），并讲解各个结构。然后再呈现不同阈值下的图像，向学生由浅入深的展示各个局部的毗邻关系。最后，将上述制作好的三维图像，用后处理机器的电影制作功能，合成一些三维旋转的小电影，插入到课件中进行播放，在自行设置播放的速度、旋转角度以及暂停和恢复播放。

我们以临床专业2012级专科的学生作为试点班级，应用影像三维重构图像作为教学过程中主要的呈现图像，同时加入实际病例，并对患者的临床表现进行讨论。大部分学生认为通过引入影像的实际图像及真实病例有助于理解所学的知识、提高课堂效率、提高记忆能力、提高综合分析能力、培养分析和解决问题能力、拓宽知识面及激发学习兴趣等。

三、三维重建技术应用于教学的优势

在系统解剖学学习过程中，学生往往很难做到对人体结构的立体认识，从空间结构上理解某个局部的形态、毗邻以及内部构造。在这些方面，三维重建技术具有强大的优势。①三维重建技术通过三维立体显示，并且可以任意旋转、组合和拆分，从不同方位进行观察，这样有利于学生建立体空间概念，使得教学更直观、立体。②三维图像的播放并与标本相结合的方式，有利于培养学生自主学习和动手能力。③真实的三维图像与教学模型相比更真实，不会出现失真和错误。④教学过程中通过采用三维图像结合实际病例的教学方法，能进一步激发学生学习的积极性和主动性，增强学习效果。⑤三维重建图像同时可以弥补教学中标本缺乏，标本毁损、结构显示不清等困难。

综上所述，三维重建技术在运动系统解剖学教学中有着明显的优势。但是它也存在着明显的不足。如CT图像对于软组织的显示分界并不清例，而MRI图像显示骨的图像又不如CT，往往两者不能兼顾。另外，在重建过程中很难分割清楚，因此对于肌肉、筋膜等软组织的重建效果不好，很难清楚的显示单块骨骼肌。因此，三维重建技术在解剖学教学过程中只能起到辅助作用，而不能完全代替人体标本与实物图谱。

参考文献：

[1]丁占彪，崔英健，陶伟，等.目前局部解剖学实验教学面临的问题与探讨.考试周刊.2007.（35）：38.

[2]陈莉，邓世山，蔡昌平.影像三维重构图像处理技术在心血管系统教学中的应用.新课程研究（中旬-双）.2014.（6）：68-68，69.

作者简介：

陈莉（1979.-），女，重庆石柱人，研究生，讲师，从事神经影像功能成像研究。endprint