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虚拟实验室在人体解剖教学的拓展运用

发表时间：2020/1/6 来源：《医师在线》2019年10月20期作者：施荣庆

[导读] 医学虚拟仿真教育是一类基于数字模拟技术创设虚拟环境完成教学的教育教学法。

　　　施荣庆
　　
　　（保山中医药高等专科学校；云南保山678000）
　　
　　摘要医学虚拟仿真教育是一类基于数字模拟技术创设虚拟环境完成教学的教育教学法。以计算机技术研发系统软件，设计虚拟的人体器官形态及结构，从而产生真实环境的三维影像体验。教学过程需借助数字化人体虚拟平台设备，在虚拟环境中对学生进行逼真的现场教学，以取代教学模型及人体标本完成实践训练。因此，运用虚拟仿真数字化平台进行医学实践教学具有创新教学模式的特殊意义。
　　关键词虚拟实验室；人体解剖；教学；运用
　　
　　人体解剖学是重要的医学基础课程，实训教学是解剖学夯实教学效果的重要环节。作为一门典型的形态学课程，构建于医学虚拟实训平台基础之上的仿真技术是拓展学习的有效补充途径。各医学高校在开展实训过程中，由于解剖实训教学所需尸体来源受到法律操作程序限制，加之来源较少且尸体重复过度使用后，器官的组织结构损坏较多。加之每次实验学生人数过多，造成教学实训效果不理想。为确实解决解剖学实践教学中存在的问题，通过购进德国多点触控虚拟解剖系统，努力提升医学院校虚拟仿真实验教学能力。
　　该系统由电脑多媒体、配套硬件、虚拟实体标本组合而成。能提供成人比例男性和女性的平卧全身部位、器官解剖模型，按照头部、胸部、腹部、盆骨、左腿、右腿、左手、右手、左脚、右脚顺序进行组合排序，结合教学要求拓展补充100百多例的可视化3D CT和核磁影像，对临床教学功能起到极大的提升作用。系统内解剖模型是对0.2mm x 0.2mm x 0.2mm的真实人体切片进行拍照，再对图片进行3D重组制作而成，最终达到3D的视觉体验，从而满足外科解剖学、断层解剖学、系统解剖学的多种教学需要。
　　1.数字化虚拟教学优势体现
　　虚拟解剖模型是将人体断面图片进行数字化处理，然后重组成三维立体的虚拟结构图像，可广泛运用于医学实训教学及对人体结构的科学研究。Anatomage多点触控虚拟解剖系统是一种功能完备的人体结构学习平台，除了服务解剖教学，还可以结合临床病例进行示教，甚至配合教师进行实训技能操作考核。实训教学中三维解剖切片可进行不同角度转换，实现对人体断面和器官结构的学习及研究，具有非同一般的医学教育实用价值,让医学解剖实训教学逐步摆脱对尸体标本的依赖作用。
　　多点触控虚拟解剖系统能有效弥补传统教学虚拟平台定位精确度不准、三维立体图像不足的弊端。有利于授课教师全面系统阐述各个章节知识点，帮助学生构建全面立体的人体框架结构。该套系统三维图像清晰、结构精准、立体感逼真；可以从任意角度对具体器官结构进行解构和放大，展现器官结构不同切面形态及特点，还能清晰显示人体解剖结构的毗邻关系甚至微小结构。

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示教过程先点击屏幕上某个解剖名词，系统即显示出该结构在图中的所在部位；点击某个器官，该器官即显示颜色加深；点击每个人体器官或解剖名词，屏幕的右上角即可显示该器官或名词的注解及中、英文名词对照，方便学生对医用英语学习。
　　授课教师可以根据课程内容自行设计调整相应的图片及视频，使学生较快记住解剖结构及位置，并能对人体器官层次完成空间架构，从而提高人体认知水平。目前国内各大医学高校尸体标本非常有限，虚拟实验教学的拓展应用，可多次重复，对教学场所要求较低，且不占用教学资源，突破传统教学中尸体及标本的局限因素。
　　2.虚拟实体解剖标本系统性完善和扩充
　　该系统利用现代计算机虚拟仿真技术，对人体标本分层次进行拍照，采集到不同部位的数字化影像，计算机软件对图片整合处理，将其重组合成三维立体化结构,全方位、逼真、多角度演示的实物三维虚拟影像。使用或体验者能根据授课情况进行操作，完成放大、缩小、左右及上下移动、翻转等功能,让学习过程变得连贯顺畅。该设备系统中现有制作100多件虚拟仿真标本，根据学习需求可任意多角度旋转，因具有三维立体空间影像，能真实地反映实习标本的内部构造，较好地为教学实训服务。
　　人体解剖学虚拟仿真实训平台相对传统实物教学而言，技术人员不必课前花费大量时间进行实训准备，从而节约实训教学资源成本。然而系统在运用过程中也存在一定的不足。比如部分人体器官（脑干、内耳）影像的色差明显，图像的形态、颜色、色泽等不能充分显示这类器官特有属性。说明该系统在显示器官的毗邻及人体的整体结构。只有将数字技术虚拟实体标本进行高效有机契合，才达到两者在系统中的优势互补，以提高学生在实训中观察学习的效率。
　　3.优化整合实训教学资源
　　除了实训示教功能，该系统还能协助实践技能操作考试。各医学高校根据教学大纲进行解剖学名词标志编程，进入考试系统学生按学号登陆平台系统，在规定时间内完成15～20个人体解剖学名词辨识。结束后点击确认系统自动给出评分，并录入学生教学考核管理系统，作为该门科目的实践技能考核成绩。通过让学生进行虚拟实验平台操作，再进行实体标本选择性补充操作,即可达到提高实训效果和节约教学资源的同步作用。受具体条件因素限制无法展开的实验项目，比如内耳、筛窦的教学，该平台可以充分发挥有效的填补空缺作用。
　　4.结论
　　解剖学虚拟仿真实训系统将优质教学资源整合互动的特点，既丰富了实训教学内容，同时又达到教学目的，为实验教学改革提供新途径。既节约学习资源，又提高医学生的学习兴趣，在培养医学生的实践操作能力、拓展研究和创新等综合素质方面均有着积极的运用前景。该教学系统的发展理念亦符合现代医学教育的发展规趋势和特点，为学生进一步完成后续的医学临床课程奠定坚实的基础。
　　
　　参考文献
　　[1] 张绍祥，刘正津，谭立文等.首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究[J] 第三军医大学学报，2003, 25(5): 394-396.
　　[2] 王怡栋，宋海江，陈宇扬等.数字人体在医学教育中的应用及拓展[J].中国高等医学教育，2011(12): 25-26.
　　[3] 雍刘军，李鑫. 人体解剖学虚拟实验室的构建.解剖学杂志，2017（40）5: 641-642.
　　