虛擬3D女性骨盆模型在解剖學教學中的應用

黃海龍

（肇慶醫學高等?？茖W校 解剖學教研室，肇慶526020）

骨盆是女性骨骼系統的重要組成部分，其形態和大小與妊娠分娩存在密切相關。在解剖學學習中，傳統的二維解剖圖譜在精度、色彩及仿真度等方面有較大發展，但缺乏空間上的準確定位，制約初學者對復雜骨盆解剖結構的學習和理解。近年來，隨著三維數字化虛擬技術廣泛應用醫學各個領域，這為虛擬三維顯示解剖標本提供了可能。三維數字化模型的優點是可以實現在個人普通計算機上從任意角度、任意方向旋轉和切割的觀察，層次清晰，立體感強［1-2］。本研究利用 Mimics15．0軟件構建一例3D女性骨盆模型并將其嵌入多媒體課件中進行教學，同時結合學生理論成績和問卷調查評價其教學效果，為優化解剖學的教學方法提供參考依據。

1 虛擬3D女性骨盆模型的構建

1．1 女性骨盆資料的采集

選取一例25歲正常骨盆女性志愿者為研究對象，采用Philips Brillance 64排螺旋CT對其進行全骨盆CT掃描，掃描參數：電壓120kv（千伏），電流180～250mAs（毫安秒），旋轉時間0．75秒／圈，準直寬度64×0．625mm，重建層厚0．67mm，重建間隔 -0．33mm，螺距 1．014mm，FOV（視 野）350 mm，矩陣512×512，所獲數據用Dicom格式保存，數據容量0．53GB。

1．2 女性骨盆模型的三維重建和嵌入

將骨盆Dicom格式數據導入Mimics15．0軟件中，先利用軟件中thresholding設置bone（226～1675）閾值，然后利用dynamic region growing選擇擬重建的骨質部分，并用不同的顏色標注，最后利用3Dcalculation對Mask分別進行三維重建，清楚地顯示骨盆三維模型的主要結構：髂前上棘、髂前下棘、髂嵴、髂后上棘、髂后下棘、髖臼、閉孔、髂窩、恥骨聯合、坐骨棘、恥骨梳、髖臼切跡等（見圖1-3）。將Mimics中3D女性骨盆模型保存為 WRL格式，然后安裝三維瀏覽器，在PPT課件中利用課件工具箱選擇“插入模型的WRL格式文件”即可。

2 虛擬3D女性骨盆模型的應用

以本校2014級助產?？茖I64名學生為研究對象，隨機分成實驗組（32名）和對照組（32名），實驗組學生在《人體結構學》教學內容中采用虛擬3D女性骨盆模型的教學方法進行，對照組學生則采用傳統多媒體PPT教學方法進行。課程結束前15分進行理論閉卷考試，要求兩組學生在女性骨盆上標注名稱，總分為50分。課程結束后給兩組學生發放問卷調查表，內容包括：學生對骨盆標識掌握情況、學生對教學內容感興趣情況及學生對教學方法滿意度情況，每項采用10分制衡量。所有數據均采用SPSS13．0統計軟件對實驗結果進行統計學分析（見表1、2）。

表1 兩組學生理論成績比較（分，±s）

表1 兩組學生理論成績比較（分，±s）

組別 n 總分 測試分值實驗組32 50 44．25±4．25對照組 32 50 38．56±5．64 t 4．56 P＜0．05

圖1 女性骨盆三維模型正面觀

圖2 女性骨盆三維模型側面觀

圖3 女性骨盆三維模型后面觀

表2 兩組學生問卷調查結果分析（分，±s）

表2 兩組學生問卷調查結果分析（分，±s）

組別 骨盆標識掌握情況教學內容感興趣情況教學方法滿意度情況實驗組9．31±0．36 9．52±0．24 8．83±1．09對照組 8．26±0．49 8．09±1．22 7．66±1．54 t 9．77 6．51 3．51 P＜0．05 ＜0．05 ＜0．05

3 教學評價

骨盆是胎兒娩出必經的骨性產道，熟悉女性骨盆的解剖特點是助產專業學生必須掌握的基本知識。通過對兩組學生的理論成績比較和問卷調查反饋信息，我們總結以下幾點體會：（1）3D骨盆模型對理論課的教學效果顯著 當用傳統二維骨盆圖片教學表達時，復雜多樣骨盆標識常常令教師的教和學生的學均感到困難，其形態結構易混淆難辨。而教師借助虛擬3D骨盆模型表達時，可以對模型進行任何角度旋轉或切割，學生可以360°全方位觀察骨盆標識點，構筑空間的立體感，使學生易懂、明了。從表1兩組學生有關骨盆標識的理論考試成績中看出，實驗組的理論成績明顯高于對照組（P＜0．05）。（2）3D骨盆模型對理論課的教學內容和教學方法的效果同樣顯著3D骨盆模型有很強的空間立體感，學生在學習中表現無比的濃厚興趣，且教學內容易懂理解，有利于學生將學習由被動性變為主動性。從表2兩組學生問卷調查結果分析看出，實驗組學生從教學內容感興趣情況和教學方法滿意度情況均明顯高于對照組（P＜0．05）。在解剖教學中，由于3D骨盆模型能為學生提供形象逼真的學習情境，增強教學中學生的趣味性和啟發性，因而比傳統的二維解剖圖譜表達取得更好的教學效果。

4 虛擬3D模型在解剖學教學中的優勢

虛擬3D模型在解剖學教學方面的應用有十分重要的現實意義，在虛擬環境中，可以構建虛擬的人體3D模型，讓學生很容易了解人體器官內部結構。主要有：（1）虛擬3D模型不僅有助于彌補教學中標本不足或損壞現況，還能準確顯示重要解剖標識的測量數值。（2）虛擬3D模型可以通過Mimics等軟件制作和應用，師生只需要在個人普通計算機上就可以實現對模型進行任意角度旋轉或切割等功能，這比現有教科書的教學方式更加有效。（3）虛擬3D模型插入PPT課件中，可以使學生對教學內容有更加直觀理解和體會，達到事半功倍效果。

綜上所述，虛擬3D模型雖然能夠展示出仿真的“虛擬人體”內部解剖結構，但畢竟不是實物，不能完全代替傳統的尸體標本［3-4］。因此，在解剖學教學中，應該將虛擬3D模型和傳統尸體標本相結合，互相彌補，才能發揮更好的教學效果，以提高解剖學的教學質量。

［1］ 羅嘉倫，廖丙修，饒勇星，等．虛擬三維人體解剖學展示系統的設計［J］．中國組織工程研究與臨床康復，2011，15（26）：4833-4836．

［2］ 李筱賀，李志軍，高尚，等．虛擬三維數字化骨盆制作及在解剖學教學中的應用［J］．中華醫學教育探索雜志，2014，13（8）：853-856．

［3］ 吳毅，譚立文，羅娜，等．女性盆底三維數字化模型在解剖教學中的應用［J］．局解手術學雜志，2014，23（2）：213．

［4］ 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．