醫(yī)學(xué)影像資料三維重建及在解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

蔣志軍

【摘 ?要】目的：探討應(yīng)用醫(yī)學(xué)影像資料三維重建在解剖學(xué)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用。方法：選取頸部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均為1毫米，使用三維重建軟件MIMICS進(jìn)行重建，使用重建后模型進(jìn)行課堂理論教學(xué)，研究其在教學(xué)水平中的實(shí)際價(jià)值。結(jié)果：應(yīng)用三維重建模型進(jìn)行教學(xué)，能夠更加直觀的構(gòu)建人體胸部三維模型，對于肺部、頸椎等部位可以單獨(dú)模擬，使得在解剖學(xué)理論教學(xué)過程中能夠更加直觀的展現(xiàn)人體結(jié)構(gòu)。結(jié)論：應(yīng)用醫(yī)學(xué)影像資料使用MIMICS進(jìn)行三位模型重建，在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)生反應(yīng)可以提高其學(xué)習(xí)效率，直觀反映問題，引發(fā)學(xué)生思考，因此建議在其他解剖學(xué)學(xué)習(xí)單位推廣應(yīng)用?！?】

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)影像資料;三維重建;CT影像;MIMICS

【中圖分類號】R322 ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? ?【文章編號】672-3783（2020）08-0226-01

在醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)中人體解剖學(xué)作為一門人體形態(tài)學(xué)科，目前大部分學(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)通過解剖書籍、圖譜、人體標(biāo)本、視頻，四種主要方式來進(jìn)行教學(xué)工作。但是在實(shí)際的實(shí)施過程中，往往會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)場地不足而導(dǎo)致無法及時(shí)將理論知識與實(shí)際觀感相結(jié)合，從導(dǎo)致教學(xué)上不容易被學(xué)生所理解，并且解剖名詞一般較為復(fù)雜，如果不能理論實(shí)踐相結(jié)合那么往往就需要學(xué)生自我想象，這就考驗(yàn)學(xué)生自我想象能力。而隨著計(jì)算機(jī)3D成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，多種三維圖像重建技術(shù)不斷更新，目前的技術(shù)以相對完善。因此將三維重建技術(shù)應(yīng)用到老師日常的教學(xué)活動中，便可以讓老師在理論知識教學(xué)中能夠帶給同學(xué)更加直觀的解剖資料。本文從優(yōu)化老師教學(xué)效果入手，探究應(yīng)用醫(yī)學(xué)影像資料三維重建在解剖學(xué)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果。

1資料與方法

1.1一般資料

頸部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均為1毫米，全部數(shù)據(jù)共267層，每層數(shù)據(jù)包含512*512像素點(diǎn)，每一像素點(diǎn)約為1毫米。資料來源V--Chinese Human（虛擬中國人）中的頸部、胸部CT數(shù)據(jù)。

1.2研究方法

使用軟件為MIMICS，為比利時(shí)Materialise公司研發(fā)，用于對圖像進(jìn)行三維重建，軟件版本為9.11。可以按照軟件閾值進(jìn)行圖像重建，并且形成三維圖像會將不同結(jié)構(gòu)通過不同顏色表明特點(diǎn)鮮明。圖像編輯功能可以對圖像各個(gè)邊界進(jìn)行人工擬定，用以修正圖像準(zhǔn)確度。從而使得圖像更加準(zhǔn)確。另外在對于特定的結(jié)構(gòu)可以使用軟件自帶的圖像分割功能從而對圖像進(jìn)行分割處理，從而展現(xiàn)出更加細(xì)小的結(jié)構(gòu)。最后通過軟件的圖像重建功能。能夠清楚直觀的進(jìn)行三維構(gòu)圖，從而展現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)的三維圖像。

1.3實(shí)際應(yīng)用

對在我校修讀解剖學(xué)的臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，具體試試操作為，在其解剖理論課程中使用三維重建軟件展示人體，胸部及頸部三維構(gòu)圖，教師按照教學(xué)目的結(jié)合三維構(gòu)圖講解胸部各關(guān)節(jié)、頸部各關(guān)節(jié)。課后收集同學(xué)感受，進(jìn)行問卷調(diào)查課堂效果。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采取SPSS17.0對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析課堂感受評分對比日常理論課評分，統(tǒng)計(jì)其計(jì)數(shù)意義。

2研究結(jié)果

在將資料CT影像導(dǎo)入MIMICS后，通過軟件再現(xiàn)功能，展示頸部、胸部水平面及冠狀面的直觀影像圖，再通過閾值設(shè)置等功能，對CT圖像中的斷層進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最后清楚直觀的在線出人體胸廓整體三維結(jié)構(gòu)圖像，同時(shí)結(jié)合教學(xué)任務(wù)單獨(dú)對肺部、肋骨、胸骨等部分進(jìn)行三維形態(tài)建造。

在解剖學(xué)應(yīng)用中，老師通過三維結(jié)構(gòu)模型的直觀，能夠更加清楚的對各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行講解。而對于學(xué)生根據(jù)課后調(diào)查顯示，大部分學(xué)生對于結(jié)合教學(xué)效果表示效果良好，一方面三維重建模型帶有一定立體性，給學(xué)生帶來更加優(yōu)秀的立體感受，同時(shí)對于細(xì)小結(jié)構(gòu)顯示較為清楚，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，使得學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中能夠結(jié)合實(shí)際，減少了老師的教學(xué)難度，提高了教學(xué)活動的效果。

3討論

首先近些年三維重建技術(shù)發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出較多的三維重建軟件。其主要方法多是通多使用CT影像或MRI影像或虛擬人體切斷層實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)重建。我國開展的V--Chinese Human（虛擬中國人）工作中，有較多的0.2毫米間距的人體斷層數(shù)據(jù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，對于圖像分割多圖像配準(zhǔn)工作，仍舊具有較大的工作量。因此目前有些技術(shù)研究人員采用三維掃描儀進(jìn)行故表面掃描，以此可以快速建立骨三維結(jié)構(gòu)重建，但是局限性較大因此也存在問題。

因此在本次研究中使用的三維重建軟件是利用CT影像及MRI影像進(jìn)行重建工作，并且可以在一般計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示。因此可以直觀的展示出各個(gè)組織的三維重建模式，因此在教學(xué)中你能夠給學(xué)生直觀的感受，但是同樣存在一定的局限性，由于部分圖像的分割、圖像的配準(zhǔn)需要人工操作進(jìn)行完成，這就導(dǎo)致人工的工作量較大，同時(shí)需要花費(fèi)時(shí)間效率較低。

綜上所述，在教學(xué)技術(shù)不斷更新的今天，當(dāng)前的教學(xué)新形勢便是使用更加優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)工作，這也是作為目前的較為不可替代的一種新教學(xué)形式。同時(shí)目前階段技術(shù)的完善不代表，所有教學(xué)手段都可以以此來進(jìn)行，傳統(tǒng)的教學(xué)形式往往都是在長時(shí)間教育工作者的積累下產(chǎn)生的帶有豐富的教學(xué)實(shí)際效果的形式。因此對于優(yōu)秀的有效的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采取保留的方式，同時(shí)傳統(tǒng)教學(xué)方式具有經(jīng)濟(jì)、簡單、便利、適用范圍廣等特點(diǎn)，因此相結(jié)合的教學(xué)方式是更加有效且有利的。而對于解剖學(xué)的教學(xué)來說， 學(xué)生在實(shí)際標(biāo)本上進(jìn)行觀察、尋找、認(rèn)識結(jié)構(gòu)仍然是實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中不可缺少的一環(huán)。而將信息技術(shù)和傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行結(jié)合， 通過發(fā)揮其各自所帶有的優(yōu)勢， 可以使得解剖學(xué)老師的教學(xué)質(zhì)量以及教學(xué)力度更進(jìn)一步的提高。因此在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用過程中需要結(jié)合實(shí)際， 新技術(shù)與傳統(tǒng)手段交替使用， 通過合理的安排來達(dá)到提高教學(xué)效果以及教學(xué)質(zhì)量的目的。我們應(yīng)讓多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段長期共存， 交相輝映， 共同推進(jìn)人體解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與發(fā)展。

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