三款安卓3D 解剖軟件應(yīng)用體會(huì)及對(duì)比分析

王碩林

1 三款安卓3D 解剖軟件的介紹

1.1 維薩里3D 解剖 維薩里3D 解剖是西安維薩里數(shù)字科技有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的3D 人體解剖平臺(tái),數(shù)據(jù)模型準(zhǔn)確、精細(xì),包括系統(tǒng)解剖、局部解剖、功能解剖、運(yùn)動(dòng)解剖、腧穴解剖、醫(yī)用解剖和應(yīng)用解剖,具有國(guó)內(nèi)最完整的3D 肌肉運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)庫(kù),系統(tǒng)解剖內(nèi)僅半數(shù)為免費(fèi)項(xiàng)目,包括全身骨骼系統(tǒng)、全身骨連接、全身肌肉、髖部肌肉起止點(diǎn)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、男(女)生殖系統(tǒng)、口腔、食管、心血管系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)、感覺(jué)器官、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng),基本可以滿(mǎn)足學(xué)習(xí)需要,VIP 項(xiàng)目包括整體人、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)展示和局部器官細(xì)微結(jié)構(gòu)。維薩里3D 解剖具有豐富的學(xué)習(xí)模式和拆分模式,可以自由組合器官,點(diǎn)擊器官后有詳細(xì)的器官簡(jiǎn)介和結(jié)構(gòu)描述,并有試題供強(qiáng)化記憶、專(zhuān)家微課可以學(xué)習(xí)［1,2］。開(kāi)機(jī)界面見(jiàn)圖1。

圖1 維薩里3D 解剖

1.2 3D body 解剖 3D body 解剖是由上海橋媒信息科技有限公司開(kāi)發(fā),以真實(shí)的人體CT 和磁共振掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),構(gòu)建的男女兩套三維數(shù)字模型。涵蓋人體所有系統(tǒng),分為系統(tǒng)解剖、局部解剖、斷層解剖,提供詳細(xì)的文字解釋,可以3D 顯示解剖結(jié)構(gòu),自由放大、縮小、拼接組合、拆解拆分,還可以選擇從0～100 不同的透明度,3D body 解剖還有畫(huà)筆、截圖和中英對(duì)照等功能,尤其適合醫(yī)學(xué)生使用。男女解剖屬于免費(fèi)項(xiàng)目,選擇器官簡(jiǎn)捷,文字說(shuō)明詳細(xì),對(duì)于理解器官結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系非常有幫助［3,4］。開(kāi)機(jī)界面見(jiàn)圖2。

圖2 3D body 解剖

1.3 人體解剖學(xué)圖集 人體解剖學(xué)圖集是由成都犀池科技有限公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)交互式3D 醫(yī)學(xué)解剖軟件,共有29 個(gè)欄目可供選擇學(xué)習(xí),其中24 項(xiàng)免費(fèi),內(nèi)容全面,包括有舌切面、骨性標(biāo)志、顱腔底部等特殊解剖部位的呈現(xiàn),較前兩款軟件詳細(xì)［5,6］。選擇想學(xué)習(xí)的欄目后,即可非常直觀地查看各個(gè)部位,具有自由旋轉(zhuǎn)、無(wú)損放大、增減器官等功能,每一個(gè)器官都有詳細(xì)注釋,包含知識(shí)點(diǎn)豐富、分類(lèi)詳細(xì),并且支持筆記和多語(yǔ)言切換等功能,非常適合早期學(xué)習(xí)使用,大部分內(nèi)容免費(fèi),界面簡(jiǎn)潔無(wú)廣告,對(duì)學(xué)生非常友善。開(kāi)機(jī)界面見(jiàn)圖3。

圖3 人體解剖學(xué)圖集

2 三款軟件對(duì)6 處代表性解剖結(jié)構(gòu)的顯示效果

2.1 蝶骨 蝶骨細(xì)微結(jié)構(gòu)較多,三款解剖軟件的蝶骨建模見(jiàn)圖4～6。從正面觀可見(jiàn),維薩里3D 解剖與人體解剖學(xué)圖集可以清楚顯示蝶骨體及蝶竇位置,而3D body 解剖僅能呈現(xiàn)蝶竇口；從上面觀可見(jiàn),維薩里3D 解剖、人體解剖學(xué)圖集均能清晰呈現(xiàn)鞍結(jié)節(jié)、前床突等細(xì)微結(jié)構(gòu),而3D body 解剖中骨的凹凸處理粗糙,僅可見(jiàn)垂體窩、后床突、鞍背等較大結(jié)構(gòu)?？傮w來(lái)講,維薩里3D 解剖與人體解剖學(xué)圖集的蝶骨建模比3D body 解剖更加細(xì)致具體,其中人體解剖學(xué)圖集的背景顏色使圖像對(duì)比明顯,骨骼的還原度最高。

圖4 維薩里3D 解剖蝶骨建模

圖5 3D body 解剖蝶骨建模

圖6 人體解剖學(xué)圖集蝶骨建模

2.2 髖骨 髖骨由幼年時(shí)期的髂骨、恥骨、坐骨融合而成,切跡、骨棘、關(guān)節(jié)面眾多,此處結(jié)合解剖軟件學(xué)習(xí)效果良好。三款解剖軟件的髖骨建模見(jiàn)圖7～9。外面觀中,髂結(jié)節(jié)作為一個(gè)重要的體表標(biāo)志,在維薩里3D 解剖和3D body 解剖中可清楚顯示,而在人體解剖學(xué)圖集中表現(xiàn)不明顯。其余如髂前上、下棘,髂后上、下棘,坐骨大、小切跡,坐骨棘等重要解剖部位,三款軟件均清晰可見(jiàn),經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)3D 建模后能夠幫助學(xué)生理解記憶。三款軟件對(duì)髖臼的處理比較粗糙,僅能看出髖臼窩的解剖位置,更加精細(xì)處如月?tīng)蠲?、髖臼切跡均有所欠缺。對(duì)比內(nèi)面觀,3D body 解剖中的髖骨顯示比較粗糙,不如其余兩款軟件骨面隆起、凹陷明顯,還原度高。三款軟件均無(wú)法清晰分辨恥骨梳、恥骨結(jié)節(jié)、恥骨嵴、恥骨聯(lián)合面這種解剖關(guān)系復(fù)雜的結(jié)構(gòu),不如課本顯示清楚［7,8］。

圖7 維薩里3D 解剖髖骨建模

圖8 3D body 解剖髖骨建模

圖9 人體解剖學(xué)圖集髖骨建模

2.3 腹前外側(cè)群肌 腹前外側(cè)群肌包括腹內(nèi)、外斜肌,腹橫肌和腹直肌,肌肉層次多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此處結(jié)合3D 解剖軟件的隱藏透明、單獨(dú)顯示功能學(xué)習(xí)效果顯著。三款解剖軟件對(duì)腹前外側(cè)群肌的顯示情況見(jiàn)圖10～12。上面是腹肌分層結(jié)構(gòu)截圖。其中維薩里3D 解剖中對(duì)于肌肉腱膜的呈現(xiàn)最直觀,但還原度低。維薩里3D解剖和人體解剖學(xué)圖集能呈現(xiàn)完整的腹內(nèi)斜肌腱膜,3D body 解剖在此處做了簡(jiǎn)化,但能充分展現(xiàn)腹直肌的走行,相對(duì)于其余兩款軟件的完全呈現(xiàn)各有千秋［9,10］。3D body 解剖在肌學(xué)學(xué)習(xí)中最顯著的特點(diǎn)是有肌肉紋理這一單獨(dú)選項(xiàng),效果見(jiàn)圖11,肌肉顏色加深加重,凹凸更加明顯,尤其是在肌纖維走行上呈現(xiàn)最清楚,這是其他兩款軟件無(wú)法展示的。

圖10 維薩里3D 解剖

圖11 3D body 解剖

圖12 人體解剖學(xué)圖集

2.4 肝 肝是人體最大的腺體和最大的實(shí)質(zhì)性器官,其與周?chē)钠鞴?、血管有?fù)雜的聯(lián)系,鐮狀韌帶、冠狀韌帶、肝圓韌帶都是重要的解剖結(jié)構(gòu)。三款解剖軟件的肝建模見(jiàn)圖12～15。三款軟件的肝圓韌帶、鐮狀韌帶以及冠狀韌帶表現(xiàn)清楚,結(jié)合腹腔器官建?？汕宄直骓g帶與相應(yīng)部位的附著處。同時(shí)膽囊位置與形態(tài)特征也大致相同,還原度高［11,12］。肝的3D 建模均未能清楚顯示分葉情況,僅能通過(guò)靜脈韌帶分辨肝左右葉,難以分辨尾狀葉和方葉的具體位置,同時(shí)各處壓跡如胃壓跡、十二指腸壓跡等未能顯示。但是三款軟件通過(guò)單獨(dú)選取左右葉、方葉、尾狀葉觀察,可以彌補(bǔ)上述不足。

圖13 維薩里3D 解剖肝建模

圖14 3D body 解剖肝建模

2.5 心臟 心臟是脈管系統(tǒng)最先學(xué)習(xí)的部位,也是全身血液運(yùn)輸?shù)钠鹗寂c終點(diǎn),不僅要掌握心的外形與血管走行,也要了解心房心室的分布與房室瓣、動(dòng)脈瓣等細(xì)微結(jié)構(gòu)。課本上有清楚的說(shuō)明,但是龐雜的知識(shí)點(diǎn)仍需要結(jié)合3D 軟件的輔助進(jìn)行理解記憶［13,14］。三款解剖軟件的心臟建模見(jiàn)圖16～18。

圖17 3D body 解剖心臟建模

圖18 人體解剖學(xué)圖集心臟建模

三款軟件中均能清楚展示主動(dòng)脈、上下腔靜脈、肺動(dòng)脈及后面兩對(duì)肺靜脈走行,心的四溝及溝內(nèi)走行的動(dòng)脈顯示準(zhǔn)確,膈面中冠狀竇、房室交點(diǎn)均清晰可見(jiàn),同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)3D 建模可以清楚了解心臟的立體結(jié)構(gòu)。3D body 解剖中能同時(shí)顯示肺動(dòng)靜脈,但是左右心耳不如其余兩款解剖軟件清楚,維薩里3D 解剖的3D 模型略顯失真,人體解剖學(xué)圖集在心臟的還原度與立體感上為最優(yōu)。

三款解剖軟件對(duì)心臟內(nèi)部各心房心室的結(jié)構(gòu)有很好的呈現(xiàn),并可以分層進(jìn)行隱藏、透明,從而方便觀察到心房及心室的內(nèi)部構(gòu)造,如右房室口、右房室瓣,并可以看到右房室瓣為三尖瓣,由三尖瓣環(huán)、三尖瓣、乳頭肌及腱索構(gòu)成。同時(shí)心的傳導(dǎo)體系如竇房結(jié)、左右束支、房室節(jié)在上述三款解剖軟件中也均有涉及。三款解剖軟件均能很好的呈現(xiàn)心臟外面的心包及其與肺、膈的毗鄰關(guān)系,但心包竇未能清楚顯示。

2.6 頸總動(dòng)脈 脈管系統(tǒng)是最復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu),幾乎所有大、中動(dòng)靜脈的位置毗鄰、起始器官以及各種動(dòng)靜脈之間的融合交通都是學(xué)習(xí)重點(diǎn),截選頸總動(dòng)脈處圖片說(shuō)明這三款解剖軟件對(duì)脈管系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重要作用。見(jiàn)圖19～21。維薩里3D 解剖整體人圖需要付費(fèi)使用,無(wú)法同時(shí)顯示面、頸部肌肉與頸總動(dòng)脈的毗鄰關(guān)系。上述三款軟件對(duì)于頸總動(dòng)脈的還原度高,各處分支清楚,在面部的止點(diǎn)、交通和課本一致。同時(shí),三款軟件均可以自由選擇動(dòng)脈并分段以不同顏色顯示,能清楚分辨每段動(dòng)脈的具體位置,比課本圖片直觀明確。

圖19 維薩里3D 解剖頸總動(dòng)脈顯示

圖20 3D body 解剖頸總動(dòng)脈顯示

圖21 人體解剖學(xué)圖集頸總動(dòng)脈顯示

3 討論

三款3D 解剖軟件均提供了相似的模型建構(gòu),具有接近真實(shí)的人體解剖結(jié)構(gòu),血管、神經(jīng)、肌肉都可以清晰顯示,尤其是對(duì)于較為復(fù)雜的脈管系統(tǒng)和層次相對(duì)容易混淆的器官組織,通過(guò)放大縮小、360°旋轉(zhuǎn)、隱藏透明、單獨(dú)選取等方式,可以清楚了解這些器官的立體結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于課本上橫斷截面圖或是翻折器官顯示深部結(jié)構(gòu)的圖片。3D 解剖軟件這種構(gòu)建三維立體模型的方法在復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)上有明顯優(yōu)勢(shì),可以幫助醫(yī)學(xué)生迅速構(gòu)建人體結(jié)構(gòu)的立體觀,便于記憶。西安交大曾經(jīng)將74 例醫(yī)學(xué)本科生隨機(jī)分組,實(shí)驗(yàn)組采用3D 解剖軟件和Sandwich 教學(xué)法,對(duì)照組采用常規(guī)教學(xué),結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組成績(jī)和總滿(mǎn)意度均優(yōu)于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 西安交大兩組本科生的成績(jī)、滿(mǎn)意度比較［,n(%)］

表1 西安交大兩組本科生的成績(jī)、滿(mǎn)意度比較［,n(%)］

注：與對(duì)照組比較,aP<0.05

尸體標(biāo)本組織固化、變性后,脈管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)不易區(qū)分,多人共用一具尸體,有限的解剖時(shí)間內(nèi)很難做到面面俱到,醫(yī)學(xué)生只能根據(jù)課本內(nèi)容觀察相應(yīng)標(biāo)本,非常不利于理解、學(xué)習(xí)。同時(shí)福爾馬林強(qiáng)烈的刺激氣味,也容易使醫(yī)學(xué)生產(chǎn)生消極情緒和畏懼心理。3D 解剖軟件以不同顏色標(biāo)記神經(jīng)、血管、淋巴管,形象生動(dòng)的顯示其外形結(jié)構(gòu)和走行位置,克服了傳統(tǒng)解剖課程的缺陷,使醫(yī)學(xué)生有身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。不需要消耗尸體資源,就可以在虛擬環(huán)境中重復(fù)做各種體感試驗(yàn),加深了對(duì)解剖知識(shí)的理解和記憶。在將3D解剖軟件引入系統(tǒng)解剖學(xué)實(shí)踐課程中,超過(guò)一半的醫(yī)學(xué)生認(rèn)為先實(shí)體標(biāo)本解剖再使用3D 解剖軟件效果更佳［15-20］。

3D 解剖學(xué)軟件不能完全替代傳統(tǒng)的課本學(xué)習(xí)和解剖實(shí)踐課程,過(guò)分依賴(lài)解剖軟件,會(huì)淡化醫(yī)學(xué)生對(duì)人體真實(shí)器官結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),只有將兩者有機(jī)結(jié)合,才能發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì),解決在系統(tǒng)解剖學(xué)學(xué)習(xí)中的諸多問(wèn)題,發(fā)揮醫(yī)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,形成虛實(shí)結(jié)合、交互式的學(xué)習(xí)方式,養(yǎng)成自主研究、自主探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣。