医学影像资料三维重建及在解剖学教学中的应用

蒋志军

【摘  要】目的：探讨应用医学影像资料三维重建在解剖学教学中的实际应用。方法：选取颈部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均为1毫米，使用三维重建软件MIMICS进行重建，使用重建后模型进行课堂理论教学，研究其在教学水平中的实际价值。结果：应用三维重建模型进行教学，能够更加直观的构建人体胸部三维模型，对于肺部、颈椎等部位可以单独模拟，使得在解剖学理论教学过程中能够更加直观的展现人体结构。结论：应用医学影像资料使用MIMICS进行三位模型重建，在实际应用中，学生反应可以提高其学习效率，直观反映问题，引发学生思考，因此建议在其他解剖学学习单位推广应用。【1】

【关键词】医学影像资料;三维重建;CT影像;MIMICS

【中图分类号】R322      【文献标识码】A      【文章编号】672-3783（2020）08-0226-01

在医学学习中人体解剖学作为一门人体形态学科，目前大部分学校、培训机构通过解剖书籍、图谱、人体标本、视频，四种主要方式来进行教学工作。但是在实际的实施过程中，往往会因为实验场地不足而导致无法及时将理论知识与实际观感相结合，从导致教学上不容易被学生所理解，并且解剖名词一般较为复杂，如果不能理论实践相结合那么往往就需要学生自我想象，这就考验学生自我想象能力。而随着计算机3D成像技术的不断进步，多种三维图像重建技术不断更新，目前的技术以相对完善。因此将三维重建技术应用到老师日常的教学活动中，便可以让老师在理论知识教学中能够带给同学更加直观的解剖资料。本文从优化老师教学效果入手，探究应用医学影像资料三维重建在解剖学教学中的实际应用效果。

1资料与方法

1.1一般资料

颈部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均为1毫米，全部数据共267层，每层数据包含512*512像素点，每一像素点约为1毫米。资料来源V--Chinese Human（虚拟中国人）中的颈部、胸部CT数据。

1.2研究方法

使用软件为MIMICS，为比利时Materialise公司研发，用于对图像进行三维重建，软件版本为9.11。可以按照软件阈值进行图像重建，并且形成三维图像会将不同结构通过不同颜色表明特点鲜明。图像编辑功能可以对图像各个边界进行人工拟定，用以修正图像准确度。从而使得图像更加准确。另外在对于特定的结构可以使用软件自带的图像分割功能从而对图像进行分割处理，从而展现出更加细小的结构。最后通过软件的图像重建功能。能够清楚直观的进行三维构图，从而展现出不同结构的三维图像。

1.3实际应用

对在我校修读解剖学的临床医学专业学生进行实际应用实验，具体试试操作为，在其解剖理论课程中使用三维重建软件展示人体，胸部及颈部三维构图，教师按照教学目的结合三维构图讲解胸部各关节、颈部各关节。课后收集同学感受，进行问卷调查课堂效果。

1.4统计学方法

采取SPSS17.0对所得数据进行分析，分析课堂感受评分对比日常理论课评分，统计其计数意义。

2研究结果

在将资料CT影像导入MIMICS后，通过软件再现功能，展示颈部、胸部水平面及冠状面的直观影像图，再通过阈值设置等功能，对CT图像中的断层进行数据分析，最后清楚直观的在线出人体胸廓整体三维结构图像，同时结合教学任务单独对肺部、肋骨、胸骨等部分进行三维形态建造。

在解剖学应用中，老师通过三维结构模型的直观，能够更加清楚的对各个关节进行讲解。而对于学生根据课后调查显示，大部分学生对于结合教学效果表示效果良好，一方面三维重建模型带有一定立体性，给学生带来更加优秀的立体感受，同时对于细小结构显示较为清楚，提高了学生的学习效率，使得学生在理论学习中能够结合实际，减少了老师的教学难度，提高了教学活动的效果。

3讨论

首先近些年三维重建技术发展迅速，涌现出较多的三维重建软件。其主要方法多是通多使用CT影像或MRI影像或虚拟人体切断层实现三维结构重建。我国开展的V--Chinese Human（虚拟中国人）工作中，有较多的0.2毫米间距的人体断层数据。但在实际应用中，对于图像分割多图像配准工作，仍旧具有较大的工作量。因此目前有些技术研究人员采用三维扫描仪进行故表面扫描，以此可以快速建立骨三维结构重建，但是局限性较大因此也存在问题。

因此在本次研究中使用的三维重建软件是利用CT影像及MRI影像进行重建工作，并且可以在一般计算机上进行显示。因此可以直观的展示出各个组织的三维重建模式，因此在教学中你能够给学生直观的感受，但是同样存在一定的局限性，由于部分图像的分割、图像的配准需要人工操作进行完成，这就导致人工的工作量较大，同时需要花费时间效率较低。

综上所述，在教学技术不断更新的今天，当前的教学新形势便是使用更加优秀的教学设备进行教学工作，这也是作为目前的较为不可替代的一种新教学形式。同时目前阶段技术的完善不代表，所有教学手段都可以以此来进行，传统的教学形式往往都是在长时间教育工作者的积累下产生的带有丰富的教学实际效果的形式。因此对于优秀的有效的教学经验应当采取保留的方式，同时传统教学方式具有经济、简单、便利、适用范围广等特点，因此相结合的教学方式是更加有效且有利的。而对于解剖学的教学来说， 学生在实际标本上进行观察、寻找、认识结构仍然是实践、实验教学过程中不可缺少的一环。而将信息技术和传统的教学手段进行结合， 通过发挥其各自所带有的优势， 可以使得解剖学老师的教学质量以及教学力度更进一步的提高。因此在实际教学应用过程中需要结合实际， 新技术与传统手段交替使用， 通过合理的安排来达到提高教学效果以及教学质量的目的。我们应让多媒体技术与传统教学手段长期共存， 交相辉映， 共同推进人体解剖实验教学的改革與发展。

参考文献

[1] 吴越，李胜旺，白宇.用于三维重建的改进特征匹配策略[J].河北科技大学学报，2019，40（05）：423-430.

[2] 王刚，秦相杰，江成浩，张振宇.温度作用下CT三维重建煤体微观结构的渗流和变形模拟[J/OL].岩土力学，2020（05）：1-11[2019-11-13]..2019.0813.

[3] 李鉴轶，赵卫东，张美超，钟世镇.医学影像资料三维重建及在解剖学教学中的应用[J].解剖学研究，2007（02）：154-156.