醫(yī)學影像資料三維重建及在解剖學教學中的應用

蔣志軍

【摘 ?要】目的：探討應用醫(yī)學影像資料三維重建在解剖學教學中的實際應用。方法：選取頸部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均為1毫米，使用三維重建軟件MIMICS進行重建，使用重建后模型進行課堂理論教學，研究其在教學水平中的實際價值。結(jié)果：應用三維重建模型進行教學，能夠更加直觀的構(gòu)建人體胸部三維模型，對于肺部、頸椎等部位可以單獨模擬，使得在解剖學理論教學過程中能夠更加直觀的展現(xiàn)人體結(jié)構(gòu)。結(jié)論：應用醫(yī)學影像資料使用MIMICS進行三位模型重建，在實際應用中，學生反應可以提高其學習效率，直觀反映問題，引發(fā)學生思考，因此建議在其他解剖學學習單位推廣應用。【1】

【關鍵詞】醫(yī)學影像資料;三維重建;CT影像;MIMICS

【中圖分類號】R322 ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】672-3783（2020）08-0226-01

在醫(yī)學學習中人體解剖學作為一門人體形態(tài)學科，目前大部分學校、培訓機構(gòu)通過解剖書籍、圖譜、人體標本、視頻，四種主要方式來進行教學工作。但是在實際的實施過程中，往往會因為實驗場地不足而導致無法及時將理論知識與實際觀感相結(jié)合，從導致教學上不容易被學生所理解，并且解剖名詞一般較為復雜，如果不能理論實踐相結(jié)合那么往往就需要學生自我想象，這就考驗學生自我想象能力。而隨著計算機3D成像技術的不斷進步，多種三維圖像重建技術不斷更新，目前的技術以相對完善。因此將三維重建技術應用到老師日常的教學活動中，便可以讓老師在理論知識教學中能夠帶給同學更加直觀的解剖資料。本文從優(yōu)化老師教學效果入手，探究應用醫(yī)學影像資料三維重建在解剖學教學中的實際應用效果。

1資料與方法

1.1一般資料

頸部CT影像和胸部CT影像，采集厚度均為1毫米，全部數(shù)據(jù)共267層，每層數(shù)據(jù)包含512*512像素點，每一像素點約為1毫米。資料來源V--Chinese Human（虛擬中國人）中的頸部、胸部CT數(shù)據(jù)。

1.2研究方法

使用軟件為MIMICS，為比利時Materialise公司研發(fā)，用于對圖像進行三維重建，軟件版本為9.11?？梢园凑哲浖撝颠M行圖像重建，并且形成三維圖像會將不同結(jié)構(gòu)通過不同顏色表明特點鮮明。圖像編輯功能可以對圖像各個邊界進行人工擬定，用以修正圖像準確度。從而使得圖像更加準確。另外在對于特定的結(jié)構(gòu)可以使用軟件自帶的圖像分割功能從而對圖像進行分割處理，從而展現(xiàn)出更加細小的結(jié)構(gòu)。最后通過軟件的圖像重建功能。能夠清楚直觀的進行三維構(gòu)圖，從而展現(xiàn)出不同結(jié)構(gòu)的三維圖像。

1.3實際應用

對在我校修讀解剖學的臨床醫(yī)學專業(yè)學生進行實際應用實驗，具體試試操作為，在其解剖理論課程中使用三維重建軟件展示人體，胸部及頸部三維構(gòu)圖，教師按照教學目的結(jié)合三維構(gòu)圖講解胸部各關節(jié)、頸部各關節(jié)。課后收集同學感受，進行問卷調(diào)查課堂效果。

1.4統(tǒng)計學方法

采取SPSS17.0對所得數(shù)據(jù)進行分析，分析課堂感受評分對比日常理論課評分，統(tǒng)計其計數(shù)意義。

2研究結(jié)果

在將資料CT影像導入MIMICS后，通過軟件再現(xiàn)功能，展示頸部、胸部水平面及冠狀面的直觀影像圖，再通過閾值設置等功能，對CT圖像中的斷層進行數(shù)據(jù)分析，最后清楚直觀的在線出人體胸廓整體三維結(jié)構(gòu)圖像，同時結(jié)合教學任務單獨對肺部、肋骨、胸骨等部分進行三維形態(tài)建造。

在解剖學應用中，老師通過三維結(jié)構(gòu)模型的直觀，能夠更加清楚的對各個關節(jié)進行講解。而對于學生根據(jù)課后調(diào)查顯示，大部分學生對于結(jié)合教學效果表示效果良好，一方面三維重建模型帶有一定立體性，給學生帶來更加優(yōu)秀的立體感受，同時對于細小結(jié)構(gòu)顯示較為清楚，提高了學生的學習效率，使得學生在理論學習中能夠結(jié)合實際，減少了老師的教學難度，提高了教學活動的效果。

3討論

首先近些年三維重建技術發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出較多的三維重建軟件。其主要方法多是通多使用CT影像或MRI影像或虛擬人體切斷層實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)重建。我國開展的V--Chinese Human（虛擬中國人）工作中，有較多的0.2毫米間距的人體斷層數(shù)據(jù)。但在實際應用中，對于圖像分割多圖像配準工作，仍舊具有較大的工作量。因此目前有些技術研究人員采用三維掃描儀進行故表面掃描，以此可以快速建立骨三維結(jié)構(gòu)重建，但是局限性較大因此也存在問題。

因此在本次研究中使用的三維重建軟件是利用CT影像及MRI影像進行重建工作，并且可以在一般計算機上進行顯示。因此可以直觀的展示出各個組織的三維重建模式，因此在教學中你能夠給學生直觀的感受，但是同樣存在一定的局限性，由于部分圖像的分割、圖像的配準需要人工操作進行完成，這就導致人工的工作量較大，同時需要花費時間效率較低。

綜上所述，在教學技術不斷更新的今天，當前的教學新形勢便是使用更加優(yōu)秀的教學設備進行教學工作，這也是作為目前的較為不可替代的一種新教學形式。同時目前階段技術的完善不代表，所有教學手段都可以以此來進行，傳統(tǒng)的教學形式往往都是在長時間教育工作者的積累下產(chǎn)生的帶有豐富的教學實際效果的形式。因此對于優(yōu)秀的有效的教學經(jīng)驗應當采取保留的方式，同時傳統(tǒng)教學方式具有經(jīng)濟、簡單、便利、適用范圍廣等特點，因此相結(jié)合的教學方式是更加有效且有利的。而對于解剖學的教學來說， 學生在實際標本上進行觀察、尋找、認識結(jié)構(gòu)仍然是實踐、實驗教學過程中不可缺少的一環(huán)。而將信息技術和傳統(tǒng)的教學手段進行結(jié)合， 通過發(fā)揮其各自所帶有的優(yōu)勢， 可以使得解剖學老師的教學質(zhì)量以及教學力度更進一步的提高。因此在實際教學應用過程中需要結(jié)合實際， 新技術與傳統(tǒng)手段交替使用， 通過合理的安排來達到提高教學效果以及教學質(zhì)量的目的。我們應讓多媒體技術與傳統(tǒng)教學手段長期共存， 交相輝映， 共同推進人體解剖實驗教學的改革與發(fā)展。

參考文獻

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