基于中國數字人的醫學基礎課程教學研究

【摘要】醫學基礎課程是醫學專業的重要橋梁課程，是后續臨床課程的基礎。將中國數字人系統運用到醫學基礎課程教學中，將優化教學過程，增強學生的學習興趣和好奇心，增強學生對抽象知識的理解，豐富學生對教學內容的感性認識，有利于提高教學效果，真正實現虛實結合、能實不虛、優勢互補的新型教學模式。因此，在醫學基礎課程教學中加快教育信息數字化進程、改變傳統的教學模式勢在必行。

【關鍵詞】中國數字人 醫學基礎課程 教學研究

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）09-0232-02

醫學基礎課程是醫學專業的重要基礎課、橋梁課，它能夠加深醫學生對醫學基本知識的理解和掌握，為后續臨床課程的學習打下基礎。隨著現代醫學水平的不斷提高，醫療單位對醫學生的要求也越來越高，傳統的教育理念已經無法滿足現代醫學人才的培養需求。因此，積極進行醫學基礎課程的教學改革，對提高學生的學習興趣，培養學生創造性思維和自主創新能力具有非常重要的意義。

1.國內外數字人的發展及應用

1989年，美國第一次提出“可視化人體計劃”，并于1994年順利獲得首例三維人體結構數據集。隨后，2001年韓國科學家獲得了第二套人體標本數據。2002年，第三軍醫大學張紹祥教授完成了中國首例“可視化人體”的數據采集工作，并公布了該人體結構數據集，中國因此成為第三個擁有人體數據集的國家。

“可視人”技術為國內外醫學學者進行醫學基礎課程教學工作提供了真實、立體的模型，促進了現代數字解剖學的發展。如德國漢堡Eppendorf大學開發了Voxel-Man虛擬人體系統，解剖過程的模擬只需一個頭盔顯示器即可，在屏幕上可以直觀、立體的觀察組織、器官、骨骼、肌肉甚至血管、神經、腔隙等。學習者可以通過測量、旋轉、逐層對標本進行觀察，更加直觀、形象地的學習人體的各個部分[1]。世界著名的虛擬研究機構加拿大卡爾加里大學的研究者在一個黑暗的房間里，通過虛擬成像技術成功制造了一個比真人還大的3D虛擬人體洞穴，通過投影機在黑暗房間的地板和墻壁上對虛擬人體進行展示，能夠全方位觀察人體各個部位和組織、器官，甚至可以進行一些虛擬實驗。該機構打算進一步模擬人體的動態生理過程，如呼吸作用、循環系統等，使學習者能夠對人體內部生理過程進行動態追蹤[2]。

ECVH中國數字人系統由山東易創電子有限公司選取第三軍醫大學人體斷面解剖學課題組的男女兩套真實、完整人體斷層圖像數據：男性2518層，精度0.1mm～1mm；女性3640層，精度0.1mm～0.5mm[3]，在山東大學醫學院、第三軍醫大學等院校斷層解剖學專家的指導和幫助下歷時多年成功開發，是目前唯一以完整中國人斷層為重建依據的數字人解剖教學系統。該系統將傳統的解剖實驗課和先進的計算機虛擬仿真技術相結合，為學生提供了一種新穎的學習環境，在很大程度上緩解了解剖學實驗教學中教學成本高、尸源匱乏、標本易損耗、甲醛污染、標本形象性局限及課時緊張等問題[4]，為開展“綠色”實驗教學，降低成本和風險提供了保障，標志著傳統古老的解剖教學邁向了一個新的時代。

2.中國數字人系統在基礎醫學中的應用前景

目前，國家教育方針大力提倡虛擬仿真技術的應用，尤其是在實踐教學中開展虛擬技能培訓、虛擬醫院、虛擬工廠等，以提高學生的職業素養和綜合能力。教育部《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》、《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》文件以及教育部《關于開展2014年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高廳函﹝2014﹞30）等文件均提到“加快教育信息化進程，全面提高現代化信息技術在教育系統中的應用水平”。因此，在我國加快教育信息數字化進程、改變傳統的教學模式勢在必行。

ECVH中國數字人系統，人體解剖結構模型精準、完整；合成后的矢狀面和冠狀面結構圖像清晰；目錄和結構操作方便，并能進行雙屏顯示和立體顯示，是中國人人體特征的完整數字人解剖系統。該系統既可供解剖學課堂教學使用，也可供學生網絡自學和臨床醫生參考，學生、教師等可通過局域網和互聯網遠程使用該系統，通過解剖結構目錄可以非常方便的找到人體2800多個人體結構，關鍵點的中英文標注。

ECVH中國數字人系統由教師端、學生端、高清解剖互動系統和平衡臂式無影燈等組成，可以很好地輔助系統解剖學、局部解剖學和斷層解剖學的教學以及學生的自主學習。系統解剖學模塊，可以實現虛實結合，配合多點觸控操作可實現對三維模型任意角度旋轉、拖動、平移、縮放、透明度調節、結構隱藏、顯示、分離及著色，能夠實現仰視、俯視等觀察效果，各結構都有中英文名稱及標準發音，預置位存儲等；局部解剖學模塊可通過剝離功能和透視功能對數字人體實現由淺入深的各層次結構的顯示，可以幫助學生全面立體的了解人體結構，建立局部的層次概念和各結構的毗鄰關系；斷層解剖學模塊可以實現人體斷層瀏覽，通過拖動冠狀面、矢狀面和水平面三個虛擬切面對三維模型進行切割得到任意位置的斷面圖像，利用高亮顯示功能識別斷層結構，迅速獲取該結構的中、英文名稱，并顯示其在三維人體中的位置和形態。如循環系統中血液循環的過程，通過數字人系統就可以非常形象、動態的顯現出來，這在真實的人體標本上是無法體現的。另外，學生可以通過數字人系統對標本的內部構造進行觀察，比簡單的解剖示教模型更清晰、更直觀。

因此，將中國數字人系統運用到醫學基礎課程教學中，將優化教學過程，增強學生的學習興趣和好奇心，增強學生對抽象知識的理解，豐富學生對教學內容的感性認識，有利于提高教學效果，真正實現虛實結合、能實不虛、優勢互補的新型教學模式。

3.小結

雖然近幾年虛擬仿真產品已經有所開發，中國數字人系統也已基本開發完善，但將其真正地運用到實際的教學過程中尚屬不多，還有待進一步探索、完善。相信，隨著時間的推移、技術的日臻完善，中國數字人虛擬仿真系統在醫學基礎課程教學領域會得到越來越廣泛的應用，發揮越來越大的作用，將會成為醫學基礎課程教學史上具有劃時代意義的事件。

參考文獻：

[1]KATAVIC V. VOXEL-MAN 3D Navigator[J]. Croat Med，2008，49（1）：131-133.

[2]李森，張力等. 虛擬現實技術在醫學教育應用中的新進展[J]. 中國醫學教育技術， 2012，26（3）：302-305.

[3]張紹祥，王平安等. 首套中國男、女數字化可視人結構數據的可視化研究[J]. 第三軍醫大學學報， 2003，25（7）：563-565.

[4]孫曉明，成艷麗等. 虛擬技術在解剖實驗課中的應用探討[J]. 課程教育研究， 2015，7：216.