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(第三軍醫(yī)大學數(shù)字醫(yī)學研究所,基礎部人體解剖學教研室,重慶 400038)
隨著計算機信息技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展,計算機三維數(shù)字化人體技術已經(jīng)廣泛應用于醫(yī)學、生物工程、計算機輔助設計、制造等多個領域[1]。其優(yōu)點在于三維立體的人體解剖模型可以進行任意平移、旋轉和拉伸,可以從任意空間角度、任意方位進行觀察,遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)、枯燥的二維解剖圖片,這將為古老的發(fā)展了近幾百年的人體解剖學教學和研究進行一場巨大的、跨時代的革命。
人體解剖學屬于醫(yī)學形態(tài)學學科,為國內(nèi)、國際醫(yī)學院校中重要的基礎課程,內(nèi)容繁雜,解剖圖譜和標本依賴性強,中英文名詞術語較多、三維立體的形態(tài)結構抽象難記。在解剖課程中,女性盆底位置深在難及、解剖結構較多、毗鄰復雜,尤其盆腔部位的多個解剖結構的定義和分部還存在眾多爭議。因此,該盆腔部位的解剖常為學員解剖操作和學習的難點,常規(guī)的解剖操作容易對女性盆底一些細小的解剖結構造成損壞,而且由于解剖暴露視野狹窄的原因,我們觀察到的盆底解剖結構常常是有限、有損和不完整的解剖結構。解剖實驗課上的解剖教學模型,多是人為根據(jù)實際標本器官模仿制作的,中間經(jīng)過了許多人為設計、加工和簡化的過程,一些較重要的解剖學標志被消除了,較真實的人體器官形態(tài)始終有一定差異。這些因素外加人體標本的奇缺,導致學員參與尸體解剖和實物標本觀察的機會逐漸減少,學員的學習效果較差,學習興趣會下降。
將CVH-2,4,5數(shù)字化年輕女性數(shù)據(jù)集的盆腔連續(xù)斷面圖像導入Amira軟件中,用該軟件自帶的分割工具逐層對盆底臟器包括膀胱、尿道、子宮、陰道、直腸、肛提肌、尿道括約肌復合體、肛門括約肌復合體等結構進行半自動分割,并行多邊形面繪制三維重建,構建整個女性盆底的三維數(shù)字化模型。重建好的模型因為含有較多的多邊形三角面片,我們使用Amira軟件自帶的平滑和簡化功能,將其進行平滑和簡化處理,減小文件的存儲量,有助于學員在個人電腦上運行操作。另外三維數(shù)字模型可以進行任意角度旋轉、任意比例放大縮小和任意表面實
體的透明化處理來進行可視化觀察研究,也可以方便使用Amira自帶的測量工具對女性盆底的三維重建臟器進行體積、表面積和直徑的精確測量,同時模型的表面光滑,外形美觀,其展示效果好。
本研究建立的女性盆底數(shù)字化三維模型是基于二維高清晰度、真彩色斷面解剖圖像進行分割三維重建的,標本為年輕女性、代表性較好、無器質性損傷。標本經(jīng)過低溫冰凍銑切,在數(shù)據(jù)采集過程中變形和破壞較小。部分本校臨床醫(yī)學五年制學員在個人電腦上對三維重建的女性盆底數(shù)字化模型進行了自由操作,對女性盆腔各臟器、肌肉結構進行了可視化觀察和學習。學員操作后反映學習效果較好,電腦上操作三維解剖模型方便、直觀,學習環(huán)境輕松舒適,能夠較輕易地掌握女性盆底各盆腔臟器的三維形態(tài)結構和毗鄰關系,優(yōu)于呆板的二維解剖圖譜,而且不需直接面對浸泡福爾馬林液體的女性盆底標本,無需吸入有害氣體。
本研究建立的女性盆底三維數(shù)字化模型除使用于醫(yī)學生的解剖教學外,還可以使用于后期虛擬解剖、虛擬外科手術程序的開發(fā)。盆底的三維數(shù)字化模型同樣對于外科醫(yī)生的術前診斷、術前討論和手術操作步驟的練習具有很大幫助,有助于醫(yī)學實習生和低年資醫(yī)生更加深入地了解女性盆底的局部解剖結構[3]。三維數(shù)字化女性盆底模型能夠展現(xiàn)逼真的“虛擬人體”,但畢竟不是實物,無法使用解剖操作工具如鑷子和手術刀進行接觸感知,所以我們?nèi)匀徊荒芊艞墏鹘y(tǒng)的尸體標本、解剖實物模型等教學教具,這是三維數(shù)字化人體所無法替代的。在以后的人體解剖學的教學中,三維數(shù)字化人體模型需與傳統(tǒng)尸體標本、解剖教具相互結合,相輔相成,相互彌補,才能更好地發(fā)揮解剖教學效果,更好地提高學員的學習興趣。
[參考文獻]
[1] 李一帆,楊茂有,尚云龍,等.三維虛擬數(shù)字化可視人體在解剖教學中的應用[J].解剖學研究,2012,34(5):393-394.
[2] 單錦露,張紹祥,劉正津,等.女性盆腔的可視化研究及其意義[J].中國醫(yī)學影像技術,2005,21(3):478-480.
[3] Wu Y,Tan LW,Li Y,et al.Creation of a female and male segmentation dataset based on Chinese Visible Human (CVH) [J].Computerized Medical Imaging and Graphics,2012,36(4):336-342.