虚拟3D女性骨盆模型在解剖学教学中的应用

黄海龙

（肇庆医学高等专科学校 解剖学教研室，肇庆526020）

骨盆是女性骨骼系统的重要组成部分，其形态和大小与妊娠分娩存在密切相关。在解剖学学习中，传统的二维解剖图谱在精度、色彩及仿真度等方面有较大发展，但缺乏空间上的准确定位，制约初学者对复杂骨盆解剖结构的学习和理解。近年来，随着三维数字化虚拟技术广泛应用医学各个领域，这为虚拟三维显示解剖标本提供了可能。三维数字化模型的优点是可以实现在个人普通计算机上从任意角度、任意方向旋转和切割的观察，层次清晰，立体感强［1-2］。本研究利用 Mimics15．0软件构建一例3D女性骨盆模型并将其嵌入多媒体课件中进行教学，同时结合学生理论成绩和问卷调查评价其教学效果，为优化解剖学的教学方法提供参考依据。

1 虚拟3D女性骨盆模型的构建

1．1 女性骨盆资料的采集

选取一例25岁正常骨盆女性志愿者为研究对象，采用Philips Brillance 64排螺旋CT对其进行全骨盆CT扫描，扫描参数：电压120kv（千伏），电流180～250mAs（毫安秒），旋转时间0．75秒／圈，准直宽度64×0．625mm，重建层厚0．67mm，重建间隔 -0．33mm，螺距 1．014mm，FOV（视 野）350 mm，矩阵512×512，所获数据用Dicom格式保存，数据容量0．53GB。

1．2 女性骨盆模型的三维重建和嵌入

将骨盆Dicom格式数据导入Mimics15．0软件中，先利用软件中thresholding设置bone（226～1675）阈值，然后利用dynamic region growing选择拟重建的骨质部分，并用不同的颜色标注，最后利用3Dcalculation对Mask分别进行三维重建，清楚地显示骨盆三维模型的主要结构：髂前上棘、髂前下棘、髂嵴、髂后上棘、髂后下棘、髋臼、闭孔、髂窝、耻骨联合、坐骨棘、耻骨梳、髋臼切迹等（见图1-3）。将Mimics中3D女性骨盆模型保存为 WRL格式，然后安装三维浏览器，在PPT课件中利用课件工具箱选择“插入模型的WRL格式文件”即可。

2 虚拟3D女性骨盆模型的应用

以本校2014级助产专科专业64名学生为研究对象，随机分成实验组（32名）和对照组（32名），实验组学生在《人体结构学》教学内容中采用虚拟3D女性骨盆模型的教学方法进行，对照组学生则采用传统多媒体PPT教学方法进行。课程结束前15分进行理论闭卷考试，要求两组学生在女性骨盆上标注名称，总分为50分。课程结束后给两组学生发放问卷调查表，内容包括：学生对骨盆标识掌握情况、学生对教学内容感兴趣情况及学生对教学方法满意度情况，每项采用10分制衡量。所有数据均采用SPSS13．0统计软件对实验结果进行统计学分析（见表1、2）。

表1 两组学生理论成绩比较（分，±s）

表1 两组学生理论成绩比较（分，±s）

组别 n 总分 测试分值实验组32 50 44．25±4．25对照组 32 50 38．56±5．64 t 4．56 P＜0．05

图1 女性骨盆三维模型正面观

图2 女性骨盆三维模型侧面观

图3 女性骨盆三维模型后面观

表2 两组学生问卷调查结果分析（分，±s）

表2 两组学生问卷调查结果分析（分，±s）

组别 骨盆标识掌握情况教学内容感兴趣情况教学方法满意度情况实验组9．31±0．36 9．52±0．24 8．83±1．09对照组 8．26±0．49 8．09±1．22 7．66±1．54 t 9．77 6．51 3．51 P＜0．05 ＜0．05 ＜0．05

3 教学评价

骨盆是胎儿娩出必经的骨性产道，熟悉女性骨盆的解剖特点是助产专业学生必须掌握的基本知识。通过对两组学生的理论成绩比较和问卷调查反馈信息，我们总结以下几点体会：（1）3D骨盆模型对理论课的教学效果显著 当用传统二维骨盆图片教学表达时，复杂多样骨盆标识常常令教师的教和学生的学均感到困难，其形态结构易混淆难辨。而教师借助虚拟3D骨盆模型表达时，可以对模型进行任何角度旋转或切割，学生可以360°全方位观察骨盆标识点，构筑空间的立体感，使学生易懂、明了。从表1两组学生有关骨盆标识的理论考试成绩中看出，实验组的理论成绩明显高于对照组（P＜0．05）。（2）3D骨盆模型对理论课的教学内容和教学方法的效果同样显著3D骨盆模型有很强的空间立体感，学生在学习中表现无比的浓厚兴趣，且教学内容易懂理解，有利于学生将学习由被动性变为主动性。从表2两组学生问卷调查结果分析看出，实验组学生从教学内容感兴趣情况和教学方法满意度情况均明显高于对照组（P＜0．05）。在解剖教学中，由于3D骨盆模型能为学生提供形象逼真的学习情境，增强教学中学生的趣味性和启发性，因而比传统的二维解剖图谱表达取得更好的教学效果。

4 虚拟3D模型在解剖学教学中的优势

虚拟3D模型在解剖学教学方面的应用有十分重要的现实意义，在虚拟环境中，可以构建虚拟的人体3D模型，让学生很容易了解人体器官内部结构。主要有：（1）虚拟3D模型不仅有助于弥补教学中标本不足或损坏现况，还能准确显示重要解剖标识的测量数值。（2）虚拟3D模型可以通过Mimics等软件制作和应用，师生只需要在个人普通计算机上就可以实现对模型进行任意角度旋转或切割等功能，这比现有教科书的教学方式更加有效。（3）虚拟3D模型插入PPT课件中，可以使学生对教学内容有更加直观理解和体会，达到事半功倍效果。

综上所述，虚拟3D模型虽然能够展示出仿真的“虚拟人体”内部解剖结构，但毕竟不是实物，不能完全代替传统的尸体标本［3-4］。因此，在解剖学教学中，应该将虚拟3D模型和传统尸体标本相结合，互相弥补，才能发挥更好的教学效果，以提高解剖学的教学质量。

［1］ 罗嘉伦，廖丙修，饶勇星，等．虚拟三维人体解剖学展示系统的设计［J］．中国组织工程研究与临床康复，2011，15（26）：4833-4836．

［2］ 李筱贺，李志军，高尚，等．虚拟三维数字化骨盆制作及在解剖学教学中的应用［J］．中华医学教育探索杂志，2014，13（8）：853-856．

［3］ 吴毅，谭立文，罗娜，等．女性盆底三维数字化模型在解剖教学中的应用［J］．局解手术学杂志，2014，23（2）：213．

［4］ 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．