多點觸控虛擬解剖系統在人體解剖實驗教學中的應用

黃金金

（漯河醫學高等專科學校，河南 漯河 462000）

人體解剖實驗教學可以使學生鞏固理論課學習過的人體器官的形態結構、配布形式及人體各部的層次結構、各部分器官的配布組合和位置毗鄰關系的知識，其中部分內容可以在實驗室通過標本或模型中直觀、形象的學習和認識，但有些深層次的部位以及微小的結構不能很好地展示和暴露出來。為了提高學習質量，深化解剖實驗教學，我校于2016年引進山東易創多點觸控虛擬解剖系統應用于我校三年制臨床、護理、影像專業學生。

1 多點觸控解剖系統的介紹

多點觸控虛擬解剖系統是圍繞虛擬解剖臺進行互動示教的數字化解剖系統，由真實尸體數據3D重建的解剖模型與立體化數字冷凍切片圖像技術完美結合的解剖教學系統，采用無器質性病變和無缺失的中國人體連續斷層真實數據重建而成，真實地還原了人體的器官結構。通過觸摸的方式進行操控，可任意旋轉、切割、放大縮小局部結構，可進行多方位觀察，并且具有透視功能，能按層次顯示解剖結構和任意添加剝離局部器官，很好地表現器官的毗鄰關系。不僅可以使學生動手對3D解剖模型進行解剖，觀察界面圖像，而且解剖模型可與影像學圖像進行關聯，查看解剖部位與影像的相鄰關系，方便學生更好地理解解剖及毗鄰結構和相鄰組織的關系，此系統基于點繪制的虛擬人體重建技術，讓真實冷凍人體切片體圖像與3D重建的解剖結構完美結合，全身多種解剖結構及注釋均可同時獨立顯示或隱藏[1]。多點觸控虛擬解剖系統根據系統解剖學目錄設定程序，可分為9個大系統：運動系統、消化系統、呼吸系統、泌尿系統、生殖系統、脈管系統、感官系統、神經系統、內分泌系統。按照局部解剖學目錄，可分為頭部、頸部、軀干、四肢。

2 多點觸控解剖系統在解剖實驗教學中的應用

在臨床專業學生教學中，以腰椎病為例，發病機制、臨床癥狀、鑒別診斷、治療手段都是臨床專業學生必須熟悉的重要內容。傳統的解剖實驗教學操作中，僅僅憑借板書、多媒體、掛圖和模型來指導學生進行解剖結構指認學習，導致學生對解剖層次及毗鄰不清楚，對不同類型腰椎病的病理形態變化和臨床表現差異的理解較模糊，從而影響后續的學習和實踐操作。使用實體標本時，由于甲醛氣味較大，學生不能長時間觀察學習而影響教學質量。此外，與腰椎病發病機制緊密相關的重要結構大多數位于較深層次，因此學生很難深入仔細地觀察標本以致不能達到本堂課的教學效果。運用多點觸控虛擬解剖系統后，教師在進行腰椎病的實際教學過程中，涉及強調單個腰椎形態特點及相互之間的鏈接配置時，從運動系統板塊中就可以單獨調取每一塊腰椎及其椎骨連接，并且可以依次按教學需要添加周圍的血管、肌肉和神經，使學生可以清晰深入地觀察到腰部的血管、神經走形的規律特點及骨骼肌的分布情況[2]，而如果從局部解剖學模塊部分進入，教師可以指導學生根據腰部的層次，由淺及深地對腰部結構進行觀察，并且可以翻折旋轉到任何角度。另外，從斷層解剖學模塊進入還可以按需要角度進行切割，根據系統所呈現的腰部的斷面標本進行比對，得到任意位置的真實截面圖像，例如矢狀切、冠狀切和水平切等。學生可以隨時操作多點觸控系統，在三維模型上任意拖動、縮放、旋轉、移動、透明及隱藏顯示、分離顯示等，由于系統可對于典型解剖結構進行標識和解釋，對傳統解剖教學中難以觀察講解的結構可以獨立清晰地顯示位置層次結構及毗鄰，由此增強了學生的興趣及課堂的參與性及活躍性，使學生主動學習并且加強了師生間的互動，達到了更好的教學效果[3]。

臨床醫學的學生要求具有診斷處理常見病、多發病的臨床基本技能，掌握醫學方面的基礎理論和基本知識，具有對人類疾病的病因、發病機制做出分類鑒別的能力。而這一切都是以學好人體解剖學為基礎的。例如，腰椎病需要熟知腰椎前后側面各個方位的形態結構、中央椎管和側椎管的內部形態及神經毗鄰、椎骨之間的連接、椎間盤的構成、脊柱血液供應血管、髓核的可塑性及突出方向等，充分掌握這些基本解剖結構是保證治療疾病的前提。多點觸控虛擬解剖系統不但可以逐步觀察各個解剖結構的特點，也可以針對某一部位的單一結構單獨深刻分析，例如腰部、淺筋膜、深筋膜、肌層、脊柱腰段、韌帶、椎管等結構都能直接呈現，幫助學生形成對腰部空間化、立體化、多維化的理解。另外，在依次講解腰椎病鑒別過程中，教師可以從系統解剖學部分進入，若單獨顯示腰椎椎間孔和脊神經就可以使學生意識到腰椎病容易在哪些位置發生神經壓迫。如果單獨暴露髓核和纖維環，并運用多點觸控系統動態演示髓核，在有不同程度的退行性改變后，或在外力因素的作用下，椎間盤的纖維環破裂，髓核組織從破裂之處突出（或脫出）于后方或椎管內，導致相鄰脊神經根遭受刺激或壓迫，從而產生腰部疼痛的畫面，使學生更加容易理解腰椎病的發生機制和發展過程規律[4]。在后期運用臨床治療時，真正做到有的放矢，牢固地掌握鑒別診斷及治療要點。

3 多點觸控解剖系統的優點、缺點與實踐中的調整

利用多點觸控虛擬系統在課堂上與學生進行互動，通過動態畫面顯示高清多維結構，可以激發學生的學習積極性和興趣，可以使人體抽象結構具體化，讓學生從傳統的接受教師傳輸知識到主動發現探究問題，學習由被動變為主動，由知識輸入變為知識輸出。一方面，促進學生自主學習和獨立思考，透過現象了解本質；另一方面，解剖實驗測驗隨堂考要求學生在圖片模型和標本上進行解剖結構辨認，與傳統教學效果進行對比后發現，運用觸控系統進行教學后，學生考核成績明顯提高，大大減少了考前突擊的現象，激發了學生的學習興趣。有效地運用多點觸控解剖虛擬系統，與傳統多媒體教學、標本演示有效結合，甚至讓學生利用系統自己講解所學內容，讓學生在教與學的轉換過程中體會到解剖學的樂趣[5]。但是，多點觸控解剖系統的應用現階段還處于起步和發展的早期，對于廣泛普及和全面應用需要較高的資源成本，所以推廣速度較慢。本系統涉及醫學內容多、信息量很大，很多醫學院校對課時進行壓縮，要在操作多點觸控虛擬系統的同時充分學習章節內容比較困難，有限的時間內不能實現全面熟悉和掌握。但相信隨著信息化的普及、科技的發展、解剖虛擬系統研究的深入，解剖虛擬系統會在教學及臨床中得到更好的應用。

4 結語

信息化的時代已經到來，多點觸控虛擬解剖系統為人體解剖實驗教學提供了一套全新的教學模式，結合了當代信息化和網絡化的時代特點，彌補了傳統人體解剖實驗學資源不充分、標本稀缺的不足。此外，通過開放系統資源，可通過預習和復習模塊提供教學講解視頻和課件，讓學生隨時可以調閱查看進行學習，這種學習方式給學生提供了一種新型的知識環境，不僅能夠節約資源，還可以通過優化學習過程提高授課效率，提高了教學效果和學生的積極性。目前，我校基礎醫學部正在進行整合式教學，期待未來可以將此相關系統與病理生理等相關課程結合，應用于教學改革研究中。