解剖学教学中医学影像资料三维重建的应用

□彭建安

解剖学是临床医学的重要组成部分，是一门人体形态学科，通过解剖书籍、图谱、视频、人体标本等方式，提高解剖能力。由于解剖名词较复杂，其理论实践往往需要学生自我想象，这就需要考验学生的想象能力，无疑增加了教学难度[1]。随着计算机技术的发展，三维重建图像技术在解剖学中得到应用，三维重建可清晰直观地向影像学专业学生提供解剖资料，便于学生理解，同时也便于教师教，实现教与学的统一，最终提高教学效果。本文现将解剖学教学中医学影像资料三维重建的应用效果报告如下。

一、资料与方法

表1 两组学生基本资料

(一)一般资料。选取2019年1月～2019年12月的100名学生为研究对象，将其作为对照组。同时选取选取2020年1月～2020年10月的100名学生为研究对象，作为研究组。其基本资料经统计学分析，无显著差异(P>0.05)。如表1所示。

(二)方法。对照组：给予常规教学模式。采用教师按照书本教，学生被动学的教学模式。

研究组：给予影像资料三维重建教学。收集虚拟中国人的颈胸部CT数据，共262层，每一层包含512×512个像素，且每一个像素为0.965mm。利用图像三维重建软件对其图像进行三维重建。采用软件自带的阙值设定选择拟重建部分，采用不同颜色来显示各种拟重建结构。在图像边界进行擦除、添加等操作，使得重建图像更加准确。采用区域增长功能对所选定的结构进行图像分隔，再现细小结构形态。采用布尔运算对图像进行逻辑运算。采用三维计算功能重建图像，更为直观地展现三维形态。

(三)观察标准。观察及记录两组学生的理论考试成绩、实践技能考试成绩。结合当地的职业考试知识点，利用命题的方式考核学生的理论及技能成绩，每一项满分100分。同时比较两组学生对教学的满意度，分为非常满意、基本满意及不满意。

(四)统计学分析。应用SPSS 13.0统计软件进行，以P<0.05表明数据与数据之间有显著差异。

二、结果

(一)两组学生的考核成绩比较。与对照组相比，研究组学生的理论考试成绩及实践技能考试成绩更高，有统计学意义(P<0.05)。详见表2所示。

表2 两组学生的理论考试成绩及实践技能考试成绩比较分)

(二)两组学生对教学满意度的比较。与对照组相比，研究组学生对教学满意度更高，有统计学意义(P<0.05)。详见表3所示。

表3 两组学生对教学满意度的比较(%)

三、讨论

人体解剖学是一门形态科学，是医学影像专业学生必修课之一。通过学习解剖学，可让学生掌握人体结构正常状态及其表现，培养评估各类病变的能力。当前，解剖学教学中，多数采用教科书、解剖图谱及实验室观察人体标本相结合的方法。当前，各个学校实验室较少，无法满足学生实验需求，从而降低解剖学教学效果。而对于解剖学而言，自身具有的特点，结构复杂且繁琐，使得解剖学难以理解[2]。若学生没有较好的空间想象能力及理解能力，无法在脑海中构建人体结构，也无法准确了解人体各个结构的位置所在。加上，教师在课堂上采用较抽象的教学方法，无法直观地向学生展现人体结构，使得学生学习很困难，教师教的也困难。此外，教师在教学中，也发现若借助二维图像，难以清晰地表达特殊解剖学结构及异常征象。因此，改变现有解剖学教学现状是当前亟需解决的问题。

近年来，随着影像学技术的发展，在计算机的辅助作用下，通过三维重建软件可较清晰地展现人体结构。此次研究中，采用影像资料三维重建，可将人体颈部或者胸部的断层影响输入到Mimics软件中，为学生再现不同平面的影像，便于学生直观观察影像学资料[3]。通过设定阙值、图像编辑、区域增长等，向学生展现胸廓体三维结构，构建三维模型。教师采用三维模型教学，使得教学过程更为清晰，学生更好地理解[4]。尤其在学习椎骨、肋骨的走行、功能上有着较高的作用，可降低解剖学教与学的难度，最终提高学习效果。已有学者通过研究发现：采用三维扫描仪获得骨表面点的空间信息，并利用相应的图像拼接软件来建立骨外形三维重建，其扫描精度达到0.1mm。通过三维重建及适当的格式转变，可使影像学资料更为生动、形象及直观地展现在学生面前，提高课堂教学效果[5]。但采用影像学资料的三维重建，可发现三维激光扫描仪也存在一定局限性，尤其在骨形态的重建上，无法重建骨内部的骨小梁，也就限制了进一步临床应用。此次研究通过在普通计算机上重建CT或者MRI数据，开展骨结构的三维重建，较好显示皮肤等软组织结构，可将教学更为直观。

解剖学教学中，通过影像学资料的三维重建，便于教师教学及学生学习[6]。对于年轻教师而言，三维重建模型也可补充教学内容中的不足，便于学生理解[1]。对于学生而言，通过三维重建，学生可直观理解及记忆解剖结构，清楚观察解剖结构，不用辛苦地冥想各种结构立体位置。此外，通过将各种三维重建模型放到服务器上，可建立虚拟的解剖学实验室，能够随时登陆服务器下载三维模型，便于学生自助学习。学生不用专门到实验室，解决了学校实验室短缺的问题。在三维重建技术的支持下，较方便地将图像数据中的二维图像信息转变为三维动态影像图，使得呈现在学生面前的图像更加生动及直观[7]。通过应用简单动态变化的过程，使得学生加深对复杂的影像学征象的理解及认知，最终培养学生自主学习及探究能力。如：在解剖学教学中，部分学生对第一肋与哪一个椎体相连接存在疑问，且书本中并未直观地展示这一结构，导致学生难以理解。而采用影像学资料的三维重建，可在电脑中构建胸廓内部结构，清晰地向学生展示第一肋与哪一个椎体的连接情况。通过这种视频、反馈教学、评价等方法，充分发挥学生主观能动性，由被动学习转变为主动学习，提高分析问题、解决问题的能力，最大程度发挥学生的批判性思维。同时通过分析来判断及检查自己、他人的做法，对学生的理论与操作成绩有较大帮助。此次数据调查显示：研究组学生的各项考核成绩高于对照组，且研究组学生对教学满意度也高于对照组，充分证实了医学影像资料三维重建用于解剖学教学中可取得满意教学效果。此外，采用影像学资料的三维重建教学时，也应与传统教学手段结合起来，并不能一味地依靠三维重建教学。

综上所述，人体解剖学是一门复杂的学科，由于解剖结构较抽象，学生无法理解。通过图像影像三维重建，将多媒体技术与传统教学手段结合起来，充分发挥各自优势，从而提高解剖学教学水平及学生对解剖学的满意度。