淺談“數(shù)字人”在護(hù)理解剖教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】在現(xiàn)代信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，醫(yī)學(xué)也與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的整合，在整合的過(guò)程中催生出了新的“數(shù)字人”產(chǎn)物，它對(duì)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的改革和發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的意義。護(hù)理專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍空間想象能力差，在解剖學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)的理解缺乏感性認(rèn)識(shí)。利用“數(shù)字人”，在電子屏幕上呈現(xiàn)出人體三維立體結(jié)構(gòu)，為護(hù)理解剖教學(xué)和模擬臨床應(yīng)用，提供了可靠的解剖依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字人 醫(yī)學(xué) 護(hù)理 解剖

在醫(yī)學(xué)解剖與數(shù)字化信息技術(shù)相融合的背景下，數(shù)字解剖學(xué)成了為新型的技術(shù)手段，在科技的整合應(yīng)用下，催生出“數(shù)字人”的概念及應(yīng)用，它可以對(duì)人體的解剖結(jié)構(gòu)加以數(shù)字化，在數(shù)字化的信息之下進(jìn)行模擬解剖學(xué)觀察、測(cè)量、虛擬操作等，具有人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)字化功能和三維空間的可視化功能，它建構(gòu)起人休的幾何模型和體素模型，從而滿足護(hù)理解剖學(xué)的教學(xué)需求和模擬化運(yùn)用，但是，在對(duì)斷層圖像進(jìn)行獲取的任意方位模擬應(yīng)用中，還存在圖像分割、虛擬仿真建立等實(shí)際問(wèn)題，仍需進(jìn)一步探索與提高。

一、“數(shù)字人”應(yīng)用于醫(yī)學(xué)護(hù)理解剖教學(xué)中的特點(diǎn)分析

“數(shù)字人”是將醫(yī)學(xué)解剖與計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)相融合的概念，它是利用數(shù)字化三維技術(shù)，基于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將人體的幾何信息等內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算機(jī)整合和重組，制作成模擬的人體三維立體結(jié)構(gòu)圖像，這是新時(shí)代下醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的飛躍，得到了普遍的認(rèn)同和推廣，在醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)中開(kāi)發(fā)了“中國(guó)數(shù)字人解剖系統(tǒng)”，它對(duì)于人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了橫斷面的解剖結(jié)構(gòu)三維重構(gòu)，其人體部位、人體形態(tài)等與真人無(wú)異，其中包涵有二千多個(gè)三維立體的人體解剖形態(tài)，它可以基于數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行任意的旋轉(zhuǎn)、自由組合、放大或縮小，可以使醫(yī)學(xué)工作者從不同的角度和方位，進(jìn)行視察、分析和解析，并且在“數(shù)字人”的模擬構(gòu)造之下，還設(shè)置有一些特殊的功能，如：分離顯示功能、透明化功能、逐層剝離功能等，這些特殊功能都對(duì)醫(yī)學(xué)護(hù)理解剖應(yīng)用，具有極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和意義。

二、“數(shù)字人”在人體咽喉部位的三維立體虛擬仿真應(yīng)用研究

在“數(shù)字人”的全新概念下，醫(yī)學(xué)圖像三維可視化技術(shù)可以提供準(zhǔn)確的人體組織和器官的三維立體信息，它可以在精準(zhǔn)、可視的數(shù)字人體模型之下，進(jìn)行病變體以及周?chē)M織的辨析，為治療方案的優(yōu)化選擇提供有益的幫助，并且可能實(shí)施手術(shù)模擬，極大地提升了醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。咽喉部位是人體重要的呼吸器官，它在人體結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)較為細(xì)小，僅含較少的斷面像素值，如：聲帶，因而可以建立完整人體咽喉的精準(zhǔn)模型，對(duì)于不易分辨的喉肌、聲帶、小軟骨等結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，采用局部小分區(qū)分割數(shù)據(jù)集，對(duì)人體的咽喉部位進(jìn)行體繪制和面繪制，從而建構(gòu)完整的數(shù)字人體的咽喉虛擬仿真模型，用于醫(yī)學(xué)護(hù)理解剖教學(xué)和臨床應(yīng)用。

在人體咽喉部位的“數(shù)字人”的仿真構(gòu)建之中，首先要對(duì)相關(guān)的人體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，選取人體下頜角至甲狀腺最低位置之間作為水平連續(xù)斷層，進(jìn)行間距0.5mm的連續(xù)斷層圖像數(shù)據(jù)采集，其像素大小為0.167mm。然后，要建立圖像分割圖，在相應(yīng)的、唯一的RGB分量值之下，擬定三維分割數(shù)字模型的咽喉各分割解剖結(jié)構(gòu)，借助于Photoshop軟件進(jìn)行手工分割，其中有一些獨(dú)立的解剖人體結(jié)構(gòu)如：甲狀軟骨、左側(cè)杓狀軟骨等，待分割完成之后，即可以進(jìn)行分割數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)裁切處理，以利于數(shù)字三維可視化軟件的自動(dòng)識(shí)別。

三、“數(shù)字人”在人體鼻部位的三維立體虛擬仿真應(yīng)用研究

由于在醫(yī)學(xué)護(hù)理解剖教學(xué)中，鼻部的解剖結(jié)構(gòu)較為細(xì)小和復(fù)雜，人體的鼻部位置隱含有較多的竇腔、隱窩、通道等，這些內(nèi)部組織毗鄰交錯(cuò)，造成了較大的解剖難度，學(xué)生往往難于理解這些內(nèi)部構(gòu)造的相鄰關(guān)系以及空間立體定位，因而這個(gè)部位的“孔小洞深”特質(zhì)造成了醫(yī)學(xué)解剖的診斷難度和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。在人體鼻部位可以引入“數(shù)字化”概念，用數(shù)字三維的可視化圖像，為醫(yī)學(xué)護(hù)理鼻部位解剖提供形象的模型，通過(guò)三維空間的測(cè)量可以得知內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的距離和角度，加強(qiáng)對(duì)鼻腔結(jié)構(gòu)的瀏覽和導(dǎo)航，避免盲目操作，減少并發(fā)癥的出現(xiàn)。

在“數(shù)字人”應(yīng)用于人體鼻部解剖教學(xué)的過(guò)程中，要制作人體鼻部位的仿真模型，要將鼻部連續(xù)薄層斷面解剖圖像與CT、MRI影像加以對(duì)照，觀察人體鼻部斷層的測(cè)量數(shù)據(jù)，還要對(duì)人體鼻部的“矢狀”位和冠狀位的圖像加以重建，利用斷層圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，建立各斷層數(shù)據(jù)的統(tǒng)一坐標(biāo)體系，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的精確對(duì)位和配準(zhǔn)，可以用直尺測(cè)量任意兩個(gè)配準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)際長(zhǎng)度，從而計(jì)算出斷層圖像上每一個(gè)像素點(diǎn)的實(shí)際大小，要力求避免構(gòu)建過(guò)程中的軟組織變形，必須進(jìn)行連續(xù)斷面的追蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)橫、冠、矢三個(gè)方位的立體可視化對(duì)照觀察，盡量保持圖像大小的吻合。同時(shí)，還要運(yùn)用數(shù)字化軟件Potoshop軟件，對(duì)鼻部連續(xù)薄層斷面圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，重點(diǎn)對(duì)鼻部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分割和信息提取，諸如：鼻骨、額竇、鼻腔、鼻中隔、鉤突、蝶竇等，在可視化、數(shù)字軟件下，建立“數(shù)字人”的可視化三維模型，在“面”數(shù)據(jù)和“體”數(shù)據(jù)的數(shù)字化繪制下進(jìn)行立體的顯示，提供有益的可視化教學(xué)平臺(tái)，為醫(yī)學(xué)護(hù)理解剖學(xué)診斷、設(shè)計(jì)提供形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。在這個(gè)“數(shù)字人”的模擬圖像之下，可以運(yùn)用Radio Dexter互動(dòng)軟件，將分割結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，可以實(shí)現(xiàn)任意觀察角度之下的切割和虛擬操作，實(shí)現(xiàn)初步的手術(shù)模擬演示教學(xué)。

“數(shù)字人”的鼻部連續(xù)薄層斷面模型構(gòu)建可以清晰地顯示人體鼻部細(xì)微結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)連續(xù)斷面的形態(tài)、走行追蹤，可以更為細(xì)致地觀察和研究鼻部?jī)?nèi)窺鏡手術(shù)，對(duì)于鼻部腫瘤侵犯等區(qū)域進(jìn)行診斷幫助，有助于提升鼻部手術(shù)的成功率，減少鼻部手術(shù)的并發(fā)癥。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，“數(shù)字人”的三維立體醫(yī)學(xué)可視化圖像在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，它在解剖結(jié)構(gòu)可視化、診療方案規(guī)劃、放射治療等方面，具有不可忽視的重要意義，在對(duì)“數(shù)字人”的三維圖像構(gòu)建之下，可以對(duì)人體圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、位移、提取等功能，從而逼真而準(zhǔn)確地把握人體內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系，有助于護(hù)理專(zhuān)業(yè)同學(xué)對(duì)解剖知識(shí)的理解和把握，對(duì)于護(hù)理解剖教學(xué)改革將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義。

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