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Application of Chinese visible human in anatomy teaching
QIU Ming-guo, ZHANG Shao-xiang, LIU Zheng-jin, TAN Li-wen
[关键词] 虚拟解剖；可视化人体；教学
随着医学与信息技术、计算技术的结合以及计算机技术的迅猛发展，使医学数据的数字化成为当今研究与应用中的热点，也为数字化虚拟人体解剖学研究提供了一个前所未有的机遇。目前，我们应用我室已完成的5例中国数字化可视人体数据集，在PC机上实现了数字化人体数据交互式三维可视化，建立了计算机辅助解剖学教学模式，并在人体解剖学教学中进行了初步应用，取得了很好的效果。本文简单介绍了中国数字化可视人体的研究及其在解剖学教学中的初步应用。
1 中国数字化可视人体的研究
数字化可视人是将成千上万个人体横断面数据信息在计算机里整合，重建成人体的三维立体结构图像，构成人体形态学信息研究的实验平台，为开展各类人体相关研究提供形象而真实的模型。美国国家医学图书馆率先于1989年进行可视人计划研究，获得了一男－女两组数字化冰冻断层切片数据集，并开发了新的计算机人体解剖模拟学习系统，建立了骨骼、肌肉和心脏等部分器官的三维模型，如华盛顿大学开发的数字解剖学家系统、汉堡大学开发的Voxel-Man系统等。在2003年2月，我们完成了中国首套数字化可视人体数据的收集,通过革新三维重建和数据处理技术，在PC机上实现了中国数字化人体数据交互式三维可视化，能够以三维方式清晰显示解剖细微结构。三维重建模型以多结构多彩色实体模型方式显示，可以单独显示、任意搭配显示或总体显示，可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度，清晰显示各内部结构的空间关系。
2 数字化可视人体在解剖教学中的初步应用
人体解剖课程是医学院的最基础、最重要的课程。为了使学生掌握人的解剖结构，需要对实际的尸体进行解剖实践。目前能让学生亲手做实验的尸体非常有限。为了解决尸体不足的问题，我们应用可视人体数据制作了系列数字人体解剖光盘，建立了计算机辅助人体解剖教学模式，建立全新的图、文、声并茂的教学方法，操作性强，视听感染效果佳。并且学员可通过学校局域网获得大量人体图像切片数据,重建人体的正视图和侧视图。应用鼠标点击人体解剖结构图上的某个位置,将显示出相应的横截面切片图，还可以对可视化人体进行任意方向的切割，对内部结构进行观察，用动态三维立体图像取代传统的医学二维图像(如教科书中的图片和放射学照片)。应用数字化可视人体数据，建立了中枢神经系统、颅底、颞骨内部结构、基底神经核团、心脏、肝脏、盆底、四肢大关节等复杂结构的计算机三维重建模型，学员可以选择任一结构的三维模型将其从数字化人体中独立出来,再对其进行更精细的观察。应用动画技术可以在血管、气管中或在心室间漫游，还可以应用虚拟耳内窥镜对中耳、内耳结构进行三维立体显示。
应用中国首套数字化可视人体数据，我们还建立计算机辅助断层影像解剖教学系统，在为医学影像专业进行断层影像解剖教学过程中取得了很好的教学效果。过去，在断层影像解剖的教学方法是以教师讲解为主，通过对标本、CT或MRI图片、断层图谱认识来掌握器官、结构、组织形态的毗邻关系，理解断面解剖的基础理论。但由于教学手段单一，缺乏生动活泼性，因而学生对影像立体概念建立较差，难以达到教学要求。现在，学员可通过网络获得大量连续的数字化人体断面图像,对细微结构可以连续跟踪观察，并有对应的CT、MRI图片及三维重建模型。数字化人体解剖教学在继承传统解剖学教学优点的基础上，可为学员提供富有多样性的主动学习的环境，具有逼真的连续断层数字化图像、鲜明的色彩及清晰的层次，有较强的人机对话功能，易建立起双向交互式人机界面，大大减少了断层影像解剖教学中烦琐的描述，使学生从被动学习，变成主动、积极、灵活的学习，也大大提高了教学效率和教学质量。
3 数字化人体解剖教学的发展前景
数字化人体解剖教学系统是综合性极强的高新信息技术,目前在我国医学高校解剖教学中的应用还十分有限,特别与先进国家相比还有很大的距离。我们将加快我国数字化可视人体数据的开发应用，建立一个基于PC机的虚拟环境和全数字化的人体三维解剖结构的模型，包括骨骼、肌肉、组织、器官以及血管等，并使虚拟解剖模型具有动态和功能模拟等功能，从而实现人体解剖结构的数字化特征描述，建立人机互动的数字化解剖教学系统,推动基于高质量的中国数字化可视人体数据集的交互式解剖学习方法。该系统将可以提供解剖细节的实时三维图像重建，如同所采集的原始彩色图像所见，还可以进行逐层可视化显示、模拟骨骼系统的运动及血管系统的循环等。将来,解剖学教师可以利用虚拟尸体进行人体解剖课的教学，学生使用虚拟手术器械解剖虚拟尸体，利用操纵杆、数据手套和其他设备的触觉强力反馈感受到人体组织的不同质感, 模拟解剖过程,虚拟解剖过程中发生错误操作,学生可以返回以纠正错误。当然解剖也可以重复进行,也可采用不同方法进行。在解剖过程的每一步,配合有相应的文字解释说明,这个数字化可视人体供使用者任意使用,而不用担心有医学、经济和伦理方面的问题。这些无疑将大大的改革解剖学的教学，也将大力推动我国基础医学教育的现代化。
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[3] Campbell B, Rosse C, Brinkley JF. The Virtual Anatomy Lab: a hands-on anatomy learning environment. Stud Health Technol Inform, 2001, 81: 85-87.
[作者简介] 邱明国(1970- )，男， 四川省南部县，讲师，博士，主要从事断层影象解剖及三维重建方面的研究。电话：(023) 68753708
（第三军医大学基础医学部解剖学教研室，重庆 400038）
（编辑：兰阳军）