数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用

姚成玲

摘 要：数字化人体图像和三维模型的出现给现代解剖教学带来了革命性的变化。文章通过对比传统的教学模式，探讨了数字化可视人体在解剖教学中的优势和不足。

关键词：数字化人体图像；三维模型；解剖教学；应用

一、人体解剖学的传统教学模式

传统的人体解剖教学常以课堂教学为主，教师利用挂图、模型、尸体标本、PPT多媒体及录像等教学工具进行辅助教学。但由于挂图、PPT 多媒体及录像等均是二维平面图，不能良好显示人体的立体层次结构，学生很难掌握器官结构间位置关系以及人体的整体概况；解剖实验室用于示教的模型仿真度不高且种类不全，不能完全代替人体的器官结构，在学习过程中可能会产生错误导向。同时，学生对尸体标本进行解剖操作或观察实物标本是人体解剖学最佳的学习方法，但由于近年来教学尸体标本紧缺，用于学生解剖操作的尸体标本和教学示教标本越来越少，并且不能保证供应到每个专业，所以学生很难将理论知识与实践相结合，学习效果较差，尤其对人体各器官结构的空间位置关系较难掌握。再者，标本需要用甲醛来保存， 甲醛强烈的刺激性气味往往不能使学生专心地听课。

二、数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用

1.数字化可视人体和三维模型的含义及其意义

数字人或数字化人体就是依托于现代信息技术，通过人体解剖学和现代影像学方法获取人体解剖结构的相关数据信息，在计算机上建立的全数字化的人体真实结构三维模型，将人体结构和功能进行数字化与可视化，建立能被计算机处理的数学模型。数字化可视人体重建人体的三维立体结构图像，为开展各类人体相关研究提供了形象而真实的模型。三维虚拟数字化人体的所有结构既都能单独显示、任意搭配显示或者总体显示，并且所有结构均可在三维空间内沿冠状轴、矢状轴位置任意角度进行旋转，或者以不同的速度连续旋转。同时，师生对于感兴趣的结构还可以进行放大、缩小显示，并可利用其透明功能，将各个结构透明而清晰地显示其空间毗邻关系。

同时，依据中国首套数字化可视人体数据而建立的计算机辅助断层影像解剖教学系统，也在医学影像专业进行断层影像解剖的教学过程中取得了很好的效果。过去，断层影像解剖的教学方法是以教师讲解为主，通过对标本、CT或MRI图片、断层图谱认识来掌握器官、结构、组织形态的毗邻关系，理解断面解剖的基础理论。但由于教学手段单一，缺乏生动活泼性，因而学生影像立体概念建立方面较差，难以达到教学要求。现在，学员可通过网络获得大量连续的数字化人体断面图像，对细微结构可以连续跟踪观察，并有对应的CT、MRI 图片及三维重建模型。数字化人体解剖教学在继承传统解剖学教学优点的基础上，可為学生提供多样性的学习环境，人机对话功能较强，易建立起双向交互式人体界面，大大减少了断层影像解剖教学中烦琐的描述，大幅度提升了教学的效率和质量。

2.发展遇到的问题

数据量庞大的问题：大规模数据或者海量数据的处理，是伴随数字人体研究不断提高精确度而产生的要解决的一个关键问题。在数字化人体的应用研究中，数据量之庞大、层次关系之繁多、数据实体之复杂，是前所未有的。就当前的人体数据集为例，人体标本的切片层间距由0.2mm转变为0.1mm时，其数据量就将由目前的约150 GB增大至1200 GB（1.2 TB）。如果还需进一步作三维重建处理的话，所产生的数据规模还会成倍增长。如此大量的数据，对于计算机的存储管理、网络传输、维护操作等都将带来新的挑战。如何对数据进行无损或微损的压缩处理，是发展数字化可视人体所要解决的重要问题之 一。

数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用解决了尸体解剖实验烦琐及资源匮乏的问题。在教学平台中抽取复杂而抽象的内容进行单独而清晰的显现，能让学生具体了解其位置和形态，从而能有效激发学生的学习热情，提高尸体解剖试验的准确性，因此受到师生们的广泛关注。

参考文献：

[1]孙大中，张志刚，孙振山.可视化人体（Visible Body 3D）软件在解剖学教学中的应用[J].解剖科学进展，2014（6）：598-600.

[2]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）：504-505.