Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學教學中的應用

謝瑋銘

（玉林市衛(wèi)生學校，廣西 玉林 537000）

Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學教學中的應用

謝瑋銘

（玉林市衛(wèi)生學校，廣西 玉林 537000）

在人體解剖學教學中應用Z Space虛擬全息3D一體機，探討其在任意角度觀察、切割虛擬人體解剖結構等方面的優(yōu)勢及不足之處。

Z Space虛擬全息3D一體機；人體解剖學；互聯網

隨著現代計算機技術和互聯網云技術的發(fā)展，人體解剖學教學中開始大量應用多媒體課件[1]。但在中職人體解剖學教學實踐中，仍然有相當部分教師講解人體結構時以標本或模型靜態(tài)展示為主，這就導致教學中學生與教師之間缺乏互動性[2]、課堂的生動性受到限制、學生學習主動性無法體現等問題突顯。

21世紀以來，由信息技術、人體科學、計算機技術三者結合而成的三維虛擬技術在醫(yī)學領域得到廣泛的應用[3]。近幾年，三維動畫技術的發(fā)展，使人體解剖學教學面臨挑戰(zhàn)。美國Z Space公司的虛擬現實教育一體機作為一種新型的人體解剖軟件技術，以生動交互性、真實再現性和自由可塑性等特點，逐漸進入醫(yī)學教育領域，對社會發(fā)展與人類醫(yī)學進步起到了越來越重要的作用[4]。該平臺可對人體各系統的器官和結構進行三維呈現，對比平面圖片、教學課件，其優(yōu)勢明顯。

1 Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學教學中的應用特點

Z Space虛擬全息3D一體機是一款全新的第三代3D一體機，以桌面方式虛擬現實與增強現實，其在人體解剖學教學中的應用主有以下3方面特點：（1）該一體機配備了人體解剖學各系統的3D清晰圖像，有助于學生正確認識人體解剖結構；（2）Z Space虛擬全息3D一體機配備的光筆具有多維度操作功能，使用時，光筆可隨操作者的手部動作模擬師生從側面、上面或底面等多角度觀察到的人體解剖結構3D圖像，或者對其中某一部位人體解剖結構進行拆分與組合；（3）Z Space虛擬全息3D一體機特殊的3D眼鏡，可使師生在觀察人體解剖結構時不僅能看到結構的3D圖像，還可以反射紅外線至主機，讓內置在主顯示屏內的接收器跟蹤師生的頭部運動（包括眼球運動），達到隨使用者頭部或眼部姿態(tài)變化而調整3D解剖圖像的效果。

2 Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學教學中的應用體會

2.1 突破傳統人體解剖標本的限制

在學習人體解剖學時，人體標本十分重要。然而，當前醫(yī)學教育普遍存在著人體解剖標本供應受限的現象，尸源嚴重短缺，學生進行尸體觀察和尸體解剖的機會越來越少[5]。即使有解剖標本，但在儲存和處理過程中容易破壞其原有結構，使用的福爾馬林溶液也容易對師生造成傷害，這些已成為目前阻礙人體解剖學教學發(fā)展的瓶頸[6]。

借助Z Space虛擬全息3D一體機進行教學，其呈現的人體解剖結構清晰，觀察角度多變，三維立體效果逼真，圖像穩(wěn)定。在人體解剖學教學中應用Z Space虛擬全息3D一體機，通過使用光筆教學，師生不僅可以對單個器官進行觀察，還可以瀏覽系統全貌，并對其進行任意縮放、隱藏、旋轉、模擬分層解剖與切割等操作。此外，在傳統的人體解剖學實驗教學中，學生使用外科手術刀進行解剖操作時，一旦出現失誤，就可能破壞標本結構，影響以后的教學。如人體神經、血管實驗教學中，展示人體神經、血管的標本被許多學生不適當的牽拉與翻動，某些神經、血管的位置失去固定而發(fā)生變動甚至缺失，給下次觀察帶來困難。在進行人體標本深部解剖結構觀察時，會出現因其他解剖結構的阻擋而導致觀察效果不好的情況。比如顱底內面結構教學中，因標本區(qū)域不大，多名學生同時觀察一個顱底標本，教師無法以較好的角度將標本展示給學生，影響了教學效果。此外，福爾馬林溶液浸泡標本不方便搬動和對環(huán)境造成不好的影響等，也是傳統人體解剖標本的缺點。而在人體解剖學教學中運用Z Space虛擬全息3D一體機，就能很好地解決上述問題。

2.2 提高學生學習效果

研究發(fā)現，使用模擬實驗室后，學生學習效果有所提升，當傳統教學方法與數字技術結合時，效果更是有明顯的提升[7]。通過使用Z Space虛擬全息3D一體機，營造良好的學習氛圍，使學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訁⑴c、積極思考[8]。結合Z Space虛擬全息3D一體機進行人體解剖學教學，能清晰地顯示人體解剖結構的立體形態(tài)，加深學生對人體解剖結構的直觀印象，深化學生對復雜人體解剖結構的理解，增強自信，提高教學效果[9]。比如在講解中樞神經系統中端腦的內部結構時，因其內部結構多且復雜，學生學習難度大，存有畏難情緒。通過運用Z Space虛擬全息3D一體機，使學生直觀認識中框神經系統中端腦內部結構層次，簡化原本較難的知識點，提高學生學習積極性。

Z Space虛擬全息3D一體機的3D人體解剖學軟件包含各解剖標本、模型等，理論上可以被重復使用。因此，在讓學生進行尸體解剖之前，可以讓學生在數字實驗室利用虛擬標本、模型等進行反復學習，這不僅能節(jié)省人體解剖標本成本，還能加深學生對知識的理解，提高學習效果[10]。

3 Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學教學中應用的不足與展望

雖然在人體解剖學教學中應用Z Space虛擬全息3D一體機能夠擺脫實驗條件的限制，吸引學生注意力，提高學習積極性和學習能力，增加師生互動，但Z Space虛擬全息3D一體機數據庫中都是標準化的數字人，其解剖結構相對單一，無差異性，無法顯示在人體解剖結構中存在的畸形或變異等現象。例如絕大多數人心臟的2/3位于前正中線左側，可有些人的卻位于前正中線右側。針對這種變異情況，Z Space虛擬全息3D一體機則無法顯示，影響學生對人體解剖學知識廣度與深度的拓展。

在人體解剖學實驗教學中應用Z Space虛擬全息3D一體機，替代傳統的解剖實驗（訓），會減少學生與尸體、標本之間的接觸，導致學生人文素質、職業(yè)素質等的提升受到限制。善待死者實為善待生者，對遺體的尊重和保護是死者親屬的精神需求與道德要求，也是社會公眾的精神需求和道德要求，因為這樣可使我們更加尊重生命，從而創(chuàng)造一個純潔的精神家園，維系和促進文明的道德體系[10]。

由于Z Space虛擬全息3D一體機設備價格昂貴，若廣泛應用，則會受到一定的限制，導致創(chuàng)新性不足，缺乏龐大的資源庫[11]。當前，網絡已逐漸成為學生學習和生活中不可或缺的一部分?！盎ヂ摼W+教育”的提出，推動了我國智慧教育的發(fā)展。借助互聯網，使Z Space虛擬全息3D一體機所含的人體解剖學教學內容與方式實現遠程傳輸和資源共享，突破時空限制，讓師生、生生之間進行全方位的雙向互動與交流[12]。

[1]廖君，夏興．多媒體課件制作在人體解剖教學中的應用[J]．中醫(yī)藥導報，2007，13（6）：128-130．

[2]馮宇鵬，張富興，李輝，等．人體解剖學實驗教學的幾點思考[J]．基礎醫(yī)學教育，2001，13（2）：158-160．

[3]趙國英，陳睿，張俊，等．數字人與人體仿真[J]．計算機仿真，2003，11（18）：520-524．

[4]蔡蘇，王沛文，楊陽，等．增強現實(AR)技術的教育應用綜述[J]．遠程教育雜志，2016，36（5）：27-40．

[5]Gonzalez-Lopez E，Cuerda-Galindo E．The use of corpses and organs in research and medical education．Lesson from history[J]．Med Clin（Barc），2012，138（10）：441-444．

[6]任銀祥，宋焱峰，王德貴，等．解剖學教學中如何解決尸源匱乏的問題[J]．當代醫(yī)學，2014，20（1）：17-18．

[7]張云龍，陶偉，尚波，等．虛擬解剖學實驗室在高等醫(yī)學院校的應用現狀與分析[J]．解剖學研究，2011，33（4）：310-311．

[8]Liu K，Fang B，Wu Y，et al．Anatomical eduction and surgical Simulation based on the Chinese Visible Human:a three-dimensional virtual model of the larynx region[J]．Anat Sci Int，2013，88（4）：254-258．

[9]劉明．3D多媒體在人體解剖學教學中的應用[J]．解剖學研究，2012，34（2）：147-150．

[10]楊吉平，李保利，蘇軍龍，等．新形勢下如何解決尸源緊缺問題[J]．醫(yī)學信息，2010，23（3）：625-626．

[11]劉園．VR技術在教育領域的研究與應用[J]．電腦知識與技術，2016，12（16）：207-208．

[12]王同聚．虛擬和增強現實(VR/AR)技術在教學中的應用與前景展望[J]．數字教育，2017（1）：1-10．

G434

B

1671-1246（2018）01-0044-02