數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在中醫(yī)傷科學(xué)關(guān)節(jié)脫位教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】為了探索數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在中醫(yī)傷科學(xué)中的教學(xué)效果，在關(guān)節(jié)脫位教學(xué)中應(yīng)用精細(xì)的CT掃描數(shù)據(jù)，在MIMICS10.0軟件內(nèi)構(gòu)建關(guān)節(jié)脫位的三維模型，并進(jìn)行關(guān)節(jié)脫位機(jī)理以及復(fù)位的演示教學(xué)，簡化了教學(xué)過程，加深了學(xué)生的印象，節(jié)約了教學(xué)資源，提高了教學(xué)效果，該方法可廣泛應(yīng)用到中醫(yī)傷科學(xué)的教學(xué)中。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù) 中醫(yī)傷科學(xué) 關(guān)節(jié)脫位教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2016）01-0055-02

隨著教育理念、教學(xué)方法的不斷更新以及信息化的到來，信息技術(shù)在教學(xué)中得到了充分的應(yīng)用，其和傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比具有不可比擬的優(yōu)越性。在眾多信息化教學(xué)方法中，數(shù)字化醫(yī)學(xué)技術(shù)已被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)諸多學(xué)科的教學(xué)中，尤其在以形態(tài)為主的學(xué)科中應(yīng)用更為廣泛。但在中醫(yī)學(xué)科的應(yīng)用顯得較為滯后，為改變教學(xué)方式，在中醫(yī)傷科學(xué)的教學(xué)中，我們將關(guān)節(jié)脫位的教學(xué)完全數(shù)字化，取得了比較好的教學(xué)效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

一 材料

PHILIP16排螺旋CT、PC機(jī)、MIMICS10.0軟件。

二 方法

1.原始資料的獲取

選取肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等6大主要關(guān)節(jié)脫位的患者病例各1例，在簽署知情同意書后對(duì)脫位各關(guān)節(jié)進(jìn)行連續(xù)的CT掃描，掃描條件：像素0.301mm，層厚0.625mm，掃描數(shù)據(jù)以DICOM3.0格式刻盤保存。

2.不同脫位關(guān)節(jié)三維數(shù)字模型的構(gòu)建

在PC機(jī)里應(yīng)用MIMICS10.0軟件讀取不同脫位關(guān)節(jié)的二維序列DICOM3.0格式CT數(shù)據(jù)，應(yīng)用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能將不同脫位關(guān)節(jié)的不同結(jié)構(gòu)分割成相應(yīng)的masks，利用MIMICS10.0軟件的三維重建功能構(gòu)建不同脫位關(guān)節(jié)的三維幾何數(shù)字模型，將不同模型命名后保存于PC機(jī)或移動(dòng)硬盤。

3.解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和測量

利用MIMICS10.0軟件在PC機(jī)讀取所建脫位關(guān)節(jié)的

三維模型，首先從正前位和正后位認(rèn)識(shí)關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)，向?qū)W生講解各解剖結(jié)構(gòu)的名稱、外形、臨床意義，見圖1；然后將關(guān)節(jié)分不同關(guān)節(jié)面分開顯示，并以側(cè)位和正位向?qū)W生講解不同關(guān)節(jié)面的名稱、形態(tài)、臨床意義，見圖2；利用MIMICS10.0軟件的二維和三維測量功能對(duì)整體關(guān)節(jié)和不同關(guān)節(jié)面的相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，向?qū)W生演示測量中的定位方法、測量結(jié)果，見圖3、4。

4.復(fù)位教學(xué)的實(shí)施

采用小班上課，課堂上用PC機(jī)讀取所建脫位關(guān)節(jié)的三維模型，旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)關(guān)節(jié)以及各關(guān)節(jié)的不同組成結(jié)構(gòu)，以立體的、全方位的方式講授各個(gè)關(guān)節(jié)的組成、脫位發(fā)生的原因、機(jī)理以及脫位的不同類型、脫位后各關(guān)節(jié)面的立體位置關(guān)系；再利用MIMICS10.0軟件的復(fù)位功能講授、演示脫位關(guān)節(jié)的復(fù)位過程，立體地、動(dòng)態(tài)地展示關(guān)節(jié)復(fù)位過程中各構(gòu)成的位置變化及各關(guān)節(jié)面的運(yùn)動(dòng)軌跡，圖5示為肩關(guān)節(jié)脫位復(fù)位前（A）、復(fù)位中（B）和復(fù)位后（C）的形態(tài)。

三 結(jié)果

構(gòu)建了肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等6大主要關(guān)節(jié)脫位的三維數(shù)字模型。在教學(xué)中同學(xué)們非常直觀地了解了不同關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)、不同脫位類型關(guān)節(jié)面的位置關(guān)系以及關(guān)節(jié)復(fù)位的動(dòng)態(tài)過程，提高了教學(xué)效果，縮短了教學(xué)時(shí)間。

四 討論

在中醫(yī)傷科學(xué)以往的教學(xué)中多采用解剖示意圖、X線片、CT以及MRI掃描數(shù)據(jù)圖片向?qū)W生進(jìn)行演示，具有一定的直觀性，但這些都是二維圖像，在教學(xué)中需要充分發(fā)揮老師和同學(xué)們的三維立體想象，缺乏立體感，學(xué)習(xí)起來比較抽象，難以理解。雖然目前CT、MRI圖像可以進(jìn)行三維重建，但其重建只能在CT、MRI機(jī)上進(jìn)行而多用于臨床觀測，若要將其應(yīng)用于涉及面更廣的教學(xué)中則其交互性很差，很難滿足教學(xué)的要求。利用解剖標(biāo)本教學(xué)雖具有立體結(jié)構(gòu)，但受到來源的限制以及無法觀測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等不足的影響也很難滿足現(xiàn)代教學(xué)的要求。所以傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在諸多的不足，為滿足教學(xué)亟須改變教學(xué)方式和方法。

數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)是隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展將數(shù)字技術(shù)和醫(yī)學(xué)有機(jī)結(jié)合而興起的一項(xiàng)跨學(xué)科的高端技術(shù)，隨著各種數(shù)字化軟件功能的不斷完善，它很好地實(shí)現(xiàn)了人與計(jì)算機(jī)之間的互動(dòng)，可以處理更為復(fù)雜而龐大的人體數(shù)據(jù)，而且將處理結(jié)果可視化、重復(fù)化地加以展示。這樣就解決了傳統(tǒng)教學(xué)方法的諸多不足。我們將數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)應(yīng)用到關(guān)節(jié)脫位的教學(xué)中，利用CT掃描的二維圖片在安裝有MIMICS10.0軟件的教學(xué)PC機(jī)上構(gòu)建脫位關(guān)節(jié)的三維模型，并利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉(zhuǎn)、復(fù)位以及可視化等功能非常直觀、立體、動(dòng)態(tài)以及可視化地展現(xiàn)不同關(guān)節(jié)的組成結(jié)構(gòu)和復(fù)位過程，簡化了教學(xué)過程，加深了學(xué)生印象，節(jié)約了教學(xué)資源，提高了教學(xué)效果。

我們?cè)诿撐魂P(guān)節(jié)的三維重建時(shí)，應(yīng)用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能，將關(guān)節(jié)的不同結(jié)構(gòu)分割成不同的masks，以不同的顏色顯示，使建出來的模型的不同結(jié)構(gòu)獨(dú)成一體，而且顏色不一樣，模型看起來立體感更強(qiáng)，有利于同學(xué)們對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的觀測。應(yīng)用MIMICS10.0軟件的分開顯示功能可以非常直觀地觀測各個(gè)關(guān)節(jié)面骨骼的立體形態(tài)，并可以應(yīng)用MIMICS10.0軟件的三維測量功能非常準(zhǔn)確地測量包括長度和角度等各項(xiàng)解剖數(shù)據(jù)，以精確地了解脫位后各關(guān)節(jié)的畸形數(shù)據(jù)。而且獨(dú)立構(gòu)建的各個(gè)結(jié)構(gòu)，可以利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉(zhuǎn)、復(fù)位功能任意移動(dòng)各個(gè)結(jié)構(gòu)，嘗試不同的復(fù)位方法；三維數(shù)字模型一旦建立，可以不斷地重復(fù)操作且不會(huì)破壞所建模型，極大地節(jié)約了教學(xué)資源。

臨床上關(guān)節(jié)脫位的復(fù)位多采用手法復(fù)位，其復(fù)位過程中各關(guān)節(jié)面的運(yùn)動(dòng)軌跡無法直視，課堂教學(xué)更是如此，學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常抽象。我們利用MIMICS軟件構(gòu)建三維可視化模型并模擬復(fù)位操作，可非常精確地顯示關(guān)節(jié)面在復(fù)位過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，了解其對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的影響以及復(fù)位過程中的影響因素，讓學(xué)生能很好地理解脫位關(guān)節(jié)的復(fù)位過程，同時(shí)也可以非常直觀地評(píng)價(jià)復(fù)位過程。這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常輕松，而且學(xué)習(xí)興趣很高，敢于去進(jìn)行實(shí)踐操作，整個(gè)教學(xué)過程非常簡單，極大地提高了教學(xué)效果。

通過實(shí)踐教學(xué)，我們覺得數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在以形態(tài)學(xué)為主的學(xué)科的教學(xué)中應(yīng)用非常簡便，具有廣闊的應(yīng)用前景，而且隨著相關(guān)軟件的不斷更新，其功能不斷完善，數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)各科的教學(xué)中必將被更加廣泛和深入地應(yīng)用，將為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才發(fā)揮更大的作用。

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〔責(zé)任編輯：林勁、李婷婷〕