謝瑋銘

（玉林市衛(wèi)生學(xué)校，廣西 玉林 537000）

Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

謝瑋銘

（玉林市衛(wèi)生學(xué)校，廣西 玉林 537000）

在人體解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)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(jié)構(gòu)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(xué)；互聯(lián)網(wǎng)

隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)的發(fā)展，人體解剖學(xué)教學(xué)中開始大量應(yīng)用多媒體課件[1]。但在中職人體解剖學(xué)教學(xué)實踐中，仍然有相當(dāng)部分教師講解人體結(jié)構(gòu)時以標(biāo)本或模型靜態(tài)展示為主，這就導(dǎo)致教學(xué)中學(xué)生與教師之間缺乏互動性[2]、課堂的生動性受到限制、學(xué)生學(xué)習(xí)主動性無法體現(xiàn)等問題突顯。

21世紀(jì)以來，由信息技術(shù)、人體科學(xué)、計算機技術(shù)三者結(jié)合而成的三維虛擬技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[3]。近幾年，三維動畫技術(shù)的發(fā)展，使人體解剖學(xué)教學(xué)面臨挑戰(zhàn)。美國Z Space公司的虛擬現(xiàn)實教育一體機作為一種新型的人體解剖軟件技術(shù)，以生動交互性、真實再現(xiàn)性和自由可塑性等特點，逐漸進(jìn)入醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，對社會發(fā)展與人類醫(yī)學(xué)進(jìn)步起到了越來越重要的作用[4]。該平臺可對人體各系統(tǒng)的器官和結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維呈現(xiàn)，對比平面圖片、教學(xué)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(xué)教學(xué)中的應(yīng)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(xiàn)實與增強現(xiàn)實，其在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用主有以下3方面特點：（1）該一體機配備了人體解剖學(xué)各系統(tǒng)的3D清晰圖像，有助于學(xué)生正確認(rèn)識人體解剖結(jié)構(gòu)；（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(cè)面、上面或底面等多角度觀察到的人體解剖結(jié)構(gòu)3D圖像，或者對其中某一部位人體解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)時不僅能看到結(jié)構(gòu)的3D圖像，還可以反射紅外線至主機，讓內(nèi)置在主顯示屏內(nèi)的接收器跟蹤師生的頭部運動（包括眼球運動），達(dá)到隨使用者頭部或眼部姿態(tài)變化而調(diào)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(xué)教學(xué)中的應(yīng)用體會

2.1 突破傳統(tǒng)人體解剖標(biāo)本的限制

在學(xué)習(xí)人體解剖學(xué)時，人體標(biāo)本十分重要。然而，當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育普遍存在著人體解剖標(biāo)本供應(yīng)受限的現(xiàn)象，尸源嚴(yán)重短缺，學(xué)生進(jìn)行尸體觀察和尸體解剖的機會越來越少[5]。即使有解剖標(biāo)本，但在儲存和處理過程中容易破壞其原有結(jié)構(gòu)，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(xué)教學(xué)發(fā)展的瓶頸[6]。

借助Z Space虛擬全息3D一體機進(jìn)行教學(xué)，其呈現(xiàn)的人體解剖結(jié)構(gòu)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(xué)教學(xué)中應(yīng)用Z Space虛擬全息3D一體機，通過使用光筆教學(xué)，師生不僅可以對單個器官進(jìn)行觀察，還可以瀏覽系統(tǒng)全貌，并對其進(jìn)行任意縮放、隱藏、旋轉(zhuǎn)、模擬分層解剖與切割等操作。此外，在傳統(tǒng)的人體解剖學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生使用外科手術(shù)刀進(jìn)行解剖操作時，一旦出現(xiàn)失誤，就可能破壞標(biāo)本結(jié)構(gòu)，影響以后的教學(xué)。如人體神經(jīng)、血管實驗教學(xué)中，展示人體神經(jīng)、血管的標(biāo)本被許多學(xué)生不適當(dāng)?shù)臓坷c翻動，某些神經(jīng)、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(jìn)行人體標(biāo)本深部解剖結(jié)構(gòu)觀察時，會出現(xiàn)因其他解剖結(jié)構(gòu)的阻擋而導(dǎo)致觀察效果不好的情況。比如顱底內(nèi)面結(jié)構(gòu)教學(xué)中，因標(biāo)本區(qū)域不大，多名學(xué)生同時觀察一個顱底標(biāo)本，教師無法以較好的角度將標(biāo)本展示給學(xué)生，影響了教學(xué)效果。此外，福爾馬林溶液浸泡標(biāo)本不方便搬動和對環(huán)境造成不好的影響等，也是傳統(tǒng)人體解剖標(biāo)本的缺點。而在人體解剖學(xué)教學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)效果

研究發(fā)現(xiàn)，使用模擬實驗室后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果有所提升，當(dāng)傳統(tǒng)教學(xué)方法與數(shù)字技術(shù)結(jié)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(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c、積極思考[8]。結(jié)合Z Space虛擬全息3D一體機進(jìn)行人體解剖學(xué)教學(xué)，能清晰地顯示人體解剖結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)，加深學(xué)生對人體解剖結(jié)構(gòu)的直觀印象，深化學(xué)生對復(fù)雜人體解剖結(jié)構(gòu)的理解，增強自信，提高教學(xué)效果[9]。比如在講解中樞神經(jīng)系統(tǒng)中端腦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)多且復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生直觀認(rèn)識中框神經(jīng)系統(tǒng)中端腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次，簡化原本較難的知識點，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

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

3 Z Space虛擬全息3D一體機在人體解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的不足與展望

雖然在人體解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)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(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)能力，增加師生互動，但Z Space虛擬全息3D一體機數(shù)據(jù)庫中都是標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字人，其解剖結(jié)構(gòu)相對單一，無差異性，無法顯示在人體解剖結(jié)構(gòu)中存在的畸形或變異等現(xiàn)象。例如絕大多數(shù)人心臟的2/3位于前正中線左側(cè)，可有些人的卻位于前正中線右側(cè)。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(xué)生對人體解剖學(xué)知識廣度與深度的拓展。

在人體解剖學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用Z Space虛擬全息3D一體機，替代傳統(tǒng)的解剖實驗（訓(xùn)），會減少學(xué)生與尸體、標(biāo)本之間的接觸，導(dǎo)致學(xué)生人文素質(zhì)、職業(yè)素質(zhì)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(hù)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(jìn)文明的道德體系[10]。

由于Z Space虛擬全息3D一體機設(shè)備價格昂貴，若廣泛應(yīng)用，則會受到一定的限制，導(dǎo)致創(chuàng)新性不足，缺乏龐大的資源庫[11]。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)已逐漸成為學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中不可或缺的一部分。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的提出，推動了我國智慧教育的發(fā)展。借助互聯(lián)網(wǎng)，使Z Space虛擬全息3D一體機所含的人體解剖學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸和資源共享，突破時空限制，讓師生、生生之間進(jìn)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(xué)中的應(yīng)用[J]．中醫(yī)藥導(dǎo)報，2007，13（6）：128-130．

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

[3]趙國英，陳睿，張俊，等．?dāng)?shù)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(xiàn)實(AR)技術(shù)的教育應(yīng)用綜述[J]．遠(yuǎn)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(xué)教學(xué)中如何解決尸源匱乏的問題[J]．當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2014，20（1）：17-18．

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

[8]Liu K，F(xiàn)ang 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(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．解剖學(xué)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(xué)信息，2010，23（3）：625-626．

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

[12]王同聚．虛擬和增強現(xiàn)實(VR/AR)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用與前景展望[J]．?dāng)?shù)字教育，2017（1）：1-10．

G434

B

1671-1246（2018）01-0044-02