人體解剖學(xué)基于三維數(shù)字化人體平臺(tái)的課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

孫振山 李一帆 楊茂有

人體解剖學(xué)是研究人體形態(tài)和構(gòu)造的科學(xué)，是臨床醫(yī)學(xué)課程的橋梁。醫(yī)學(xué)生對(duì)人體解剖學(xué)知識(shí)掌握得如何，對(duì)后續(xù)的其他基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)課程的學(xué)習(xí)有著舉足輕重的影響[1]。然而尸體標(biāo)本來(lái)源匱乏，學(xué)生動(dòng)手參與操作尸體解剖的機(jī)會(huì)逐漸減少，不利于學(xué)生理解和掌握人體的空間結(jié)構(gòu)，更加影響了學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)和鍛煉，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手操作能力成為現(xiàn)代解剖教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)急需解決的問(wèn)題。三維數(shù)字虛擬人體解剖軟件的應(yīng)用，是醫(yī)學(xué)與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的成果。為醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等的研究和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)與技術(shù)支撐，為人體解剖學(xué)的教學(xué)課程設(shè)計(jì)提供了新的思路[2]。

1 基于三維數(shù)字化人體平臺(tái)的課程設(shè)計(jì)

1.1 三維人體數(shù)字化平臺(tái)的功能特點(diǎn) 可視化虛擬人體解剖軟件，收集了2000 多個(gè)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、選擇即可完成逐層解剖、添加某結(jié)構(gòu)、器官及系統(tǒng)組建；3 D模型可360°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)從不同角度看統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，并通過(guò)拉動(dòng)顯示尺度放大或縮小圖像；通過(guò)皮膚透明度調(diào)節(jié)，可選擇透視察看內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)生可以從三維水平更好地理解器官的結(jié)構(gòu)和生理功能。

1.2 三維人體數(shù)字化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì) 三維人體數(shù)字化平臺(tái)融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支。具有以下優(yōu)勢(shì)：直觀立體的為學(xué)生創(chuàng)建人體器官的空間結(jié)構(gòu)，將教學(xué)中某些抽象、復(fù)雜難于講述的宏觀與微觀的內(nèi)容，從三維水平生動(dòng)地展現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生在頭腦中構(gòu)建復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)?？芍貜?fù)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行解剖操作，節(jié)省了大量的資源。利用該軟件進(jìn)行人體解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生可反復(fù)進(jìn)行操作和訓(xùn)練。通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、選擇即可完成逐層解剖、構(gòu)建結(jié)構(gòu)、器官等[3]。學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課之前可利用軟件反復(fù)的虛擬練習(xí)。在頭腦中形成人體各系統(tǒng)器官的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征以及各器官、結(jié)構(gòu)間的空間概念之后，在動(dòng)手對(duì)標(biāo)本進(jìn)行實(shí)際操作，不僅讓學(xué)生感覺(jué)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輕松同時(shí)可大大提高了實(shí)驗(yàn)的效果，起到了事半功倍的作用。整合了斷層、局部、系統(tǒng)解剖學(xué)解剖學(xué)的課程，將獨(dú)立的課程有機(jī)的集合起來(lái)。作為解剖學(xué)的教學(xué)平臺(tái)，軟件通過(guò)透明度的處理將斷層解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、系統(tǒng)解剖學(xué)等有機(jī)結(jié)合起來(lái)[4]，使學(xué)習(xí)更具連貫性和關(guān)聯(lián)性，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課和臨床醫(yī)學(xué)課程奠定基礎(chǔ)。另外軟件還提供中英文對(duì)照，并伴有英文發(fā)音，為解剖學(xué)的雙語(yǔ)教學(xué)、學(xué)生專業(yè)詞匯學(xué)習(xí)提供了可能。

1.3 課程設(shè)計(jì)的理念與思路 人體解剖學(xué)實(shí)一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，醫(yī)學(xué)生對(duì)人體構(gòu)造認(rèn)識(shí)理解和記憶都是來(lái)源于尸體解剖和模型觀察。為使學(xué)生能夠正確掌握人體各系統(tǒng)主要器官的位置、形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及毗鄰關(guān)系，為后續(xù)課程及臨床實(shí)踐打好基礎(chǔ)，課程的內(nèi)容和形式都要以培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和形象記憶能力為目標(biāo)。人體解剖學(xué)課程設(shè)計(jì)的表現(xiàn)形式和教學(xué)方法是理論和實(shí)踐教學(xué)同步與三維數(shù)字化人體平臺(tái)相結(jié)合的教學(xué)模式。理論課在充分利用多媒體教學(xué)課件、實(shí)物標(biāo)本、模型等教學(xué)素材的基礎(chǔ)上，同時(shí)應(yīng)用三維數(shù)字化人體平臺(tái)。對(duì)一些直觀、易于理解的系統(tǒng)，如運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)直接在實(shí)驗(yàn)室授課，充分利用骨骼、尸體等實(shí)物標(biāo)本；對(duì)一些復(fù)雜、抽象的系統(tǒng)，如神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，直接在三維數(shù)字化人體平臺(tái)多媒體室授課，學(xué)生在聽課的同時(shí)通過(guò)操作鼠標(biāo)，選擇某一系統(tǒng)、器官、結(jié)構(gòu)，從不同角度觀看人體器官的空間結(jié)構(gòu)，使復(fù)雜、抽象的內(nèi)容易于理解、掌握[5]。實(shí)驗(yàn)課充分發(fā)揮解剖實(shí)驗(yàn)室和三維數(shù)字化人體平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，在提供有限的尸體標(biāo)本供學(xué)生解剖操作的同時(shí)，開放三維數(shù)字化人體平臺(tái)多媒體室；學(xué)生可以分組，分別在實(shí)驗(yàn)室和多媒體室輪換進(jìn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和三維數(shù)字化人體平臺(tái)多媒體室同時(shí)開放，學(xué)生可充分利用尸體解剖操作，實(shí)物標(biāo)本和三維數(shù)字化人體平臺(tái)，使學(xué)生對(duì)人體各系統(tǒng)器官的位置、形態(tài)及毗鄰關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)有了立體感和透視感，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新能力和現(xiàn)代化儀器應(yīng)用的能力。

2 人體解剖學(xué)基于三維數(shù)字化人體平臺(tái)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐反思

三維數(shù)字化人體平臺(tái)在解剖教學(xué)中的應(yīng)用是我國(guó)醫(yī)學(xué)高等教育改革的一項(xiàng)重要模式，該平臺(tái)將教材中抽象、復(fù)雜的內(nèi)容直觀、立體地表現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生可以從三維水平更好地理解器官的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、位置和毗鄰關(guān)系，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高了尸體解剖實(shí)踐操作的準(zhǔn)確性，受到了教師和學(xué)生的歡迎[4]。三維數(shù)字化人體平臺(tái)呈現(xiàn)出的三維立體空間結(jié)構(gòu)雖然直觀，但畢竟不是實(shí)物，學(xué)生親自動(dòng)手解剖操作、親身感受是解剖教學(xué)的必須要求，所以在加強(qiáng)三維數(shù)字化人體平臺(tái)建設(shè)的同時(shí)，還要加大投入，多方籌措尸源，保證學(xué)生有親自動(dòng)手解剖操作的機(jī)會(huì)，為提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和進(jìn)入臨床打下基礎(chǔ)。成功的將三維數(shù)字化人體平臺(tái)與傳統(tǒng)教學(xué)相互結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相輔相成，共同發(fā)展。

[1]秦向征，李光照，李良昌.局部解剖學(xué)教學(xué)所面臨的問(wèn)題及解決方法[J].解剖學(xué)科學(xué)進(jìn)展，2010，16（1）：95-96.

[2]邱明國(guó)，張紹祥，劉正津，等.數(shù)字化可視人體在解剖學(xué)教學(xué)中的初步應(yīng)用[J].四川解剖學(xué)雜志，2004，12（10）：41-42.

[3]劉光久，張紹祥.數(shù)字化人體圖像和三維模型在解剖教學(xué)中的應(yīng)用[J].局解手術(shù)學(xué)雜志，2011，20（2）：2.

[4]鄧長(zhǎng)弓.數(shù)字化可視人體在解剖教學(xué)中的應(yīng)用趨勢(shì)初探[J].川北醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（5）：67.

[5]程昊，周波.計(jì)算機(jī)三維數(shù)字人體模型在人體解剖學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2009，4（24）：3519.