導(dǎo)語(yǔ)：虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)方法研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)需要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人體標(biāo)本，因一些條件的限制，部分院校和醫(yī)院在開(kāi)展解剖學(xué)研究時(shí)，往往無(wú)足夠的實(shí)驗(yàn)標(biāo)本。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來(lái)虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)逐漸發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)階段已被作為一種新的教學(xué)途徑和解剖實(shí)驗(yàn)方法，在高等醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)中得到應(yīng)用。實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颢@得良好應(yīng)用效果的前提是對(duì)該種試實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ疥P(guān)鍵方法的掌握。為此，本文對(duì)虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方法進(jìn)行分析，旨在提高虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用水平。

【關(guān)鍵詞】虛擬；醫(yī)學(xué)；解剖實(shí)驗(yàn)；關(guān)鍵方法；三維圖像重建技術(shù)

一、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)概述

所謂虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬解剖試驗(yàn)的過(guò)程，創(chuàng)建一種模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的多維信息空間，通過(guò)這一空間獲取與實(shí)際醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)接近或一致的信息。虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)需要綜合應(yīng)用多種技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感技術(shù)、并行處理技術(shù)等。利用虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)μ摂M的標(biāo)本進(jìn)行無(wú)限次的手術(shù)練習(xí)，且不受場(chǎng)地、溫度等多種因素的限制。若制作的標(biāo)本仿真度夠高，還可用于大型醫(yī)療科研項(xiàng)目，其所具有的優(yōu)越性是不可估量的。虛擬標(biāo)本仿真度的高低主要由三維圖像重建技術(shù)決定，因此三維圖像重建技術(shù)是虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方法[5]。

二、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵方法

—三維圖像重建的原理三維圖像重建這一詞匯并不陌生，醫(yī)療領(lǐng)域的放射性檢查中常應(yīng)用這一詞匯。所謂三維重建是指三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型。該種技術(shù)主要依賴計(jì)算機(jī)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，是在計(jì)算機(jī)中建立、表達(dá)客觀世界的關(guān)鍵性技術(shù)。三維圖像重建技術(shù)在虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用需要基于LabView平臺(tái)獲取最佳應(yīng)用效果?，F(xiàn)階段，大部分三維精確重建算法均是以FDK算法為基礎(chǔ)算法進(jìn)行計(jì)算得到的，重建原理結(jié)合圖1進(jìn)行分析。圖1為錐束圓形的掃描軌跡，其中x軸、z軸、y軸分別用于描述掃描區(qū)域做標(biāo)記，u軸和v軸用于描述探測(cè)器投影數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，t軸和s軸用于描述射線源坐標(biāo)系。以z軸為旋轉(zhuǎn)中心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，s軸會(huì)一直經(jīng)過(guò)射線源的中心，并與探測(cè)器平面保持垂直關(guān)系。為了方便極端，根據(jù)集合比例將探測(cè)器投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O的平面投影數(shù)據(jù)，基于FDK算法的三維圖像重建需要進(jìn)行濾波和反投影的計(jì)算。濾波的計(jì)算公式為：濾波=aa2+b+c姨d•h（e），其中a為射線源中心與原點(diǎn)之間的距離，b和c均為旋轉(zhuǎn)角夼下的投影，d為旋轉(zhuǎn)角夼下的濾波投影數(shù)據(jù)，h(e)為卷積函數(shù)。反投影計(jì)算公式為：反投影（f(x,y,z)=2π0乙u2P(p,q)a），其中(p,q)用于描述重建體素點(diǎn)在濾波投影平面上的反投影點(diǎn)位置。

三、三維圖像重建技術(shù)的應(yīng)用

三維圖像重建技術(shù)的應(yīng)用主要包括兩部分，分別為建立虛擬模型和制作虛擬模型，以簡(jiǎn)單的形體為例，可直接建立整體的三維模型，然后對(duì)各個(gè)剖切面進(jìn)行處理，形成一個(gè)復(fù)雜的組合體。之后借助三維CAD設(shè)計(jì)虛擬模型的各個(gè)部分。本文以人的手臂為例，分析三維圖像重建技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，具體步驟如下：（1）首先建立一個(gè)整體三維模型，然后以剖切面為界限對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行處理，分別創(chuàng)建組成部分。（2）完成模型建立后使用三維CAD設(shè)計(jì)軟件的輸出插件功能生成VRML文件，將三維模型建好后在三維CAD設(shè)計(jì)軟件中應(yīng)用輸出插件導(dǎo)出1wrl格式的文件，與VRML問(wèn)卷和HTML文件基本相似，并用文本文件對(duì)場(chǎng)景和鏈接進(jìn)行描述。（3）在VRMLPad中打開(kāi)查看上一步驟導(dǎo)出的源代碼，使用VRMLPad自帶的文件壓縮功能對(duì)文件進(jìn)行優(yōu)化壓縮，得到人體手臂三維模型。（4）應(yīng)用VRML的設(shè)計(jì)交互功能，通過(guò)VRML的腳本節(jié)點(diǎn)Script對(duì)場(chǎng)景對(duì)象進(jìn)行定義和改變。腳本節(jié)點(diǎn)Script包括一個(gè)Java文件，在腳本節(jié)點(diǎn)Script初始化時(shí)應(yīng)用，當(dāng)收到事件指令后將執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)，該函數(shù)能通過(guò)常規(guī)的機(jī)制發(fā)送事件指令或直接向腳本節(jié)點(diǎn)Script指向的節(jié)點(diǎn)發(fā)送事件，最終通過(guò)雙擊“shoubi.1wrl”文件，之后可借助VRML瀏覽器瀏覽“shoubi.1wrl”文件。至此，完成了三維圖像重建技術(shù)在虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)中的一次應(yīng)用。

四、結(jié)論

綜上所述，三維圖像重建技術(shù)作為虛擬醫(yī)學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵方法，能夠?qū)⒋罅拷馄蕦W(xué)知識(shí)直接表現(xiàn)出來(lái)，使抽象的解剖學(xué)概念更加直觀化、形象化，不僅能夠節(jié)約昂貴的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人體標(biāo)本，還能提高解剖實(shí)驗(yàn)過(guò)程的靈活性，避免真實(shí)解剖實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)事件。但其也存在一些應(yīng)用弊端，如在解剖實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺乏對(duì)解剖基本技能的重視，忽視相關(guān)儀器的使用規(guī)范。因此，建議我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域和高等醫(yī)學(xué)院校合理應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

作者:張雷 李斌 單位:張家口學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[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(xué)中的應(yīng)用[J].解剖學(xué)研究,2012.

[2]陳方.虛擬藝用人體解剖教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].裝飾,2016.

[3]屈淑平,張旭光,趙騰等.可視化肝臟虛擬解剖教學(xué)與常規(guī)教學(xué)方法的對(duì)比分析[J].解放軍醫(yī)院管理雜志,2013.