虛擬3D女性骨盆模型在解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

黃海龍

（肇慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 解剖學(xué)教研室，肇慶526020）

骨盆是女性骨骼系統(tǒng)的重要組成部分，其形態(tài)和大小與妊娠分娩存在密切相關(guān)。在解剖學(xué)學(xué)習(xí)中，傳統(tǒng)的二維解剖圖譜在精度、色彩及仿真度等方面有較大發(fā)展，但缺乏空間上的準(zhǔn)確定位，制約初學(xué)者對復(fù)雜骨盆解剖結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和理解。近年來，隨著三維數(shù)字化虛擬技術(shù)廣泛應(yīng)用醫(yī)學(xué)各個領(lǐng)域，這為虛擬三維顯示解剖標(biāo)本提供了可能。三維數(shù)字化模型的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)在個人普通計(jì)算機(jī)上從任意角度、任意方向旋轉(zhuǎn)和切割的觀察，層次清晰，立體感強(qiáng)［1-2］。本研究利用 Mimics15．0軟件構(gòu)建一例3D女性骨盆模型并將其嵌入多媒體課件中進(jìn)行教學(xué)，同時結(jié)合學(xué)生理論成績和問卷調(diào)查評價其教學(xué)效果，為優(yōu)化解剖學(xué)的教學(xué)方法提供參考依據(jù)。

1 虛擬3D女性骨盆模型的構(gòu)建

1．1 女性骨盆資料的采集

選取一例25歲正常骨盆女性志愿者為研究對象，采用Philips Brillance 64排螺旋CT對其進(jìn)行全骨盆CT掃描，掃描參數(shù)：電壓120kv（千伏），電流180～250mAs（毫安秒），旋轉(zhuǎn)時間0．75秒／圈，準(zhǔn)直寬度64×0．625mm，重建層厚0．67mm，重建間隔 -0．33mm，螺距 1．014mm，F(xiàn)OV（視 野）350 mm，矩陣512×512，所獲數(shù)據(jù)用Dicom格式保存，數(shù)據(jù)容量0．53GB。

1．2 女性骨盆模型的三維重建和嵌入

將骨盆Dicom格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics15．0軟件中，先利用軟件中thresholding設(shè)置bone（226～1675）閾值，然后利用dynamic region growing選擇擬重建的骨質(zhì)部分，并用不同的顏色標(biāo)注，最后利用3Dcalculation對Mask分別進(jìn)行三維重建，清楚地顯示骨盆三維模型的主要結(jié)構(gòu)：髂前上棘、髂前下棘、髂嵴、髂后上棘、髂后下棘、髖臼、閉孔、髂窩、恥骨聯(lián)合、坐骨棘、恥骨梳、髖臼切跡等（見圖1-3）。將Mimics中3D女性骨盆模型保存為 WRL格式，然后安裝三維瀏覽器，在PPT課件中利用課件工具箱選擇“插入模型的WRL格式文件”即可。

2 虛擬3D女性骨盆模型的應(yīng)用

以本校2014級助產(chǎn)?？茖I(yè)64名學(xué)生為研究對象，隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組（32名）和對照組（32名），實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在《人體結(jié)構(gòu)學(xué)》教學(xué)內(nèi)容中采用虛擬3D女性骨盆模型的教學(xué)方法進(jìn)行，對照組學(xué)生則采用傳統(tǒng)多媒體PPT教學(xué)方法進(jìn)行。課程結(jié)束前15分進(jìn)行理論閉卷考試，要求兩組學(xué)生在女性骨盆上標(biāo)注名稱，總分為50分。課程結(jié)束后給兩組學(xué)生發(fā)放問卷調(diào)查表，內(nèi)容包括：學(xué)生對骨盆標(biāo)識掌握情況、學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容感興趣情況及學(xué)生對教學(xué)方法滿意度情況，每項(xiàng)采用10分制衡量。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS13．0統(tǒng)計(jì)軟件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析（見表1、2）。

表1 兩組學(xué)生理論成績比較（分，±s）

表1 兩組學(xué)生理論成績比較（分，±s）

組別 n 總分 測試分值實(shí)驗(yàn)組32 50 44．25±4．25對照組 32 50 38．56±5．64 t 4．56 P＜0．05

圖1 女性骨盆三維模型正面觀

圖2 女性骨盆三維模型側(cè)面觀

圖3 女性骨盆三維模型后面觀

表2 兩組學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果分析（分，±s）

表2 兩組學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果分析（分，±s）

組別 骨盆標(biāo)識掌握情況教學(xué)內(nèi)容感興趣情況教學(xué)方法滿意度情況實(shí)驗(yàn)組9．31±0．36 9．52±0．24 8．83±1．09對照組 8．26±0．49 8．09±1．22 7．66±1．54 t 9．77 6．51 3．51 P＜0．05 ＜0．05 ＜0．05

3 教學(xué)評價

骨盆是胎兒娩出必經(jīng)的骨性產(chǎn)道，熟悉女性骨盆的解剖特點(diǎn)是助產(chǎn)專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本知識。通過對兩組學(xué)生的理論成績比較和問卷調(diào)查反饋信息，我們總結(jié)以下幾點(diǎn)體會：（1）3D骨盆模型對理論課的教學(xué)效果顯著 當(dāng)用傳統(tǒng)二維骨盆圖片教學(xué)表達(dá)時，復(fù)雜多樣骨盆標(biāo)識常常令教師的教和學(xué)生的學(xué)均感到困難，其形態(tài)結(jié)構(gòu)易混淆難辨。而教師借助虛擬3D骨盆模型表達(dá)時，可以對模型進(jìn)行任何角度旋轉(zhuǎn)或切割，學(xué)生可以360°全方位觀察骨盆標(biāo)識點(diǎn)，構(gòu)筑空間的立體感，使學(xué)生易懂、明了。從表1兩組學(xué)生有關(guān)骨盆標(biāo)識的理論考試成績中看出，實(shí)驗(yàn)組的理論成績明顯高于對照組（P＜0．05）。（2）3D骨盆模型對理論課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的效果同樣顯著3D骨盆模型有很強(qiáng)的空間立體感，學(xué)生在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)無比的濃厚興趣，且教學(xué)內(nèi)容易懂理解，有利于學(xué)生將學(xué)習(xí)由被動性變?yōu)橹鲃有?。從?兩組學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果分析看出，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生從教學(xué)內(nèi)容感興趣情況和教學(xué)方法滿意度情況均明顯高于對照組（P＜0．05）。在解剖教學(xué)中，由于3D骨盆模型能為學(xué)生提供形象逼真的學(xué)習(xí)情境，增強(qiáng)教學(xué)中學(xué)生的趣味性和啟發(fā)性，因而比傳統(tǒng)的二維解剖圖譜表達(dá)取得更好的教學(xué)效果。

4 虛擬3D模型在解剖學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢

虛擬3D模型在解剖學(xué)教學(xué)方面的應(yīng)用有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，在虛擬環(huán)境中，可以構(gòu)建虛擬的人體3D模型，讓學(xué)生很容易了解人體器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)。主要有：（1）虛擬3D模型不僅有助于彌補(bǔ)教學(xué)中標(biāo)本不足或損壞現(xiàn)況，還能準(zhǔn)確顯示重要解剖標(biāo)識的測量數(shù)值。（2）虛擬3D模型可以通過Mimics等軟件制作和應(yīng)用，師生只需要在個人普通計(jì)算機(jī)上就可以實(shí)現(xiàn)對模型進(jìn)行任意角度旋轉(zhuǎn)或切割等功能，這比現(xiàn)有教科書的教學(xué)方式更加有效。（3）虛擬3D模型插入PPT課件中，可以使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有更加直觀理解和體會，達(dá)到事半功倍效果。

綜上所述，虛擬3D模型雖然能夠展示出仿真的“虛擬人體”內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，但畢竟不是實(shí)物，不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尸體標(biāo)本［3-4］。因此，在解剖學(xué)教學(xué)中，應(yīng)該將虛擬3D模型和傳統(tǒng)尸體標(biāo)本相結(jié)合，互相彌補(bǔ)，才能發(fā)揮更好的教學(xué)效果，以提高解剖學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

［1］ 羅嘉倫，廖丙修，饒勇星，等．虛擬三維人體解剖學(xué)展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2011，15（26）：4833-4836．

［2］ 李筱賀，李志軍，高尚，等．虛擬三維數(shù)字化骨盆制作及在解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．中華醫(yī)學(xué)教育探索雜志，2014，13（8）：853-856．

［3］ 吳毅，譚立文，羅娜，等．女性盆底三維數(shù)字化模型在解剖教學(xué)中的應(yīng)用［J］．局解手術(shù)學(xué)雜志，2014，23（2）：213．

［4］ 劉明．3D多媒體在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．解剖學(xué)研究，2012，34（2）：147-150．