唐发书　李德龙　陈思怀

摘 要：为了将兽医病理学实验教学的大体标本制作成数字化虚拟标本，通过连续标本图片拍摄，应用Objiect2VR软件进行编辑与制作。生成的虚拟3D标本线上线下均可观看，能360°自动与手动控制旋转，实现无级放大缩小，其标本解读信息、器官组织结构、病变名称等实现了鼠标指示即可弹出相应文字的热点关联。所创建的虚拟标本可在标本室VR、自动评分试题、虚拟图谱等实验教学资源中拓展应用。

关键词：虚拟标本;虚拟现实;虚拟图谱;病理学

中图分类号 G642.0文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）03-0152-03

Preparation of Virtual Specimen of Veterinary Pathology and Application in Teaching Resources

TANG Fashu et al.

（College of Veterinary Medicine，Southwest University， Chongqing 402460， China）

Abstract： In order to make the virtual specimen in veterinary pathology experimental teaching， the virtual specimen were edited and made by using Objiect2VR software. The results showed that the virtual 3D specimen could be viewed both on-line and off-line， and rotated automatically or manually at 360℃with stepless zoom-in and zoom-out， also the hot-spot realized association between specimen interpretation information， tissue structure， lesion name and corresponding words. The virtual specimen could be used in experimental teaching resources including the laboratory VR， automatic grading test questions， virtual atlas .

Key words： Virtual specimen; Virtual reality; Virtual atlas; Pathology

动物病理大体标本观察是兽医病理学实验教学的重要内容之一。病理标本因其收集、典型病变、制作均不容易，适合实验教学的大体标本显得尤为珍贵。但由于标本的保存随时间易褪色、搬运与学生使用中的损毁等原因，迫切需要对标本进行数字化保存[1]。由于病理标本的立体性、病变需多角度观察等特点，观察大体标本不能简单以一张静态图片完成，需要能360°旋转的立体虚拟标本。目前，对于此类标本在高等医学院校中制作构建的报道较多，但在国内高等农林院校中还未见虚拟大体标本的相关建设报道[2-4]。同时，构建好的数字化大体标本未见进一步应用于其他教学资源（课件）的报道。为此，笔者对实验教学的兽医病理大体标本采用相关软件制作虚拟数字化标本并扩展应用于实验教学资源，以期为病理标本的数字化保存、学生的远程学习、实验在线课程建设、高仿真虚拟实验室建设以及其他形态课程如动物解剖学、动物胚胎学、寄生虫病学、产科学等大体标本的虚拟建设与应用奠定基础。

1 虚拟大体标本的制作

1.1 制作过程 选用畜禽病理原色或非原色福尔马林浸渍标本瓶放置蛋糕转盘（手动型）中央，要求标本重心垂直线在圆盘中心。标本的主观察面（主要病变观察面）作为首张照片拍摄面，并旋转转盘30°拍摄第2张，以此方法连续12张，在图片拍摄全程保持数码相机（或智能手机）位置固定，拍摄参数相同。应用Objiect2VR3.0软件，从其看版台导入图片，要求横向水平栏位12张，纵向垂直栏位0张。完成显示参数（首张标本主观察面图片的栏位值为“0”，控制标本的旋转为水平环绕）、用户数据（包括标本名称、制作时间、作者、版权等信息）、交互热点（标本的各种结构与病变名称热点和标本解读信息热点）以及输出设置（图片与显示设定、播放设定、缩放数值、皮肤控制器）等选项设置或创建。选择3种输出格式（HTML5/ Flash /Quicktime）中的一种，点击创建即可完成。

1.2 制作结果 创建的虚拟标本以Flash输出格式为例，生成的*.SWF文件在Flash player播放器中打开或直接把*.SWF拖进Flash player可见主观察面的虚拟标本，点击虚拟标本皮肤控制器上“<>”按钮实现标本的相应方向水平360°旋转;或鼠标点住标本左右移动可实现标本的手动旋转（见图1A，B）;点击皮肤控制器“っ”按钮实现标本的自动旋转，点击标本信息“i”按钮可显示标本名称、作者等基本信息（见图1C）;对于器官结构或病变的观察可点击标本“+-”按钮或鼠标点住标本通过滚轮均能实现无级放大与缩小（见图1D）;对于创建的结构热点，鼠标在每个观察面上指示标本中器官的任意位置，则弹出相应的结构名称或病变名称;鼠标指示病变处即刻弹出“病灶—肉芽组织”，移开鼠标则显示文字消失。标本解讀信息则实现鼠标指示“标本解读标志”即刻显示该标本的病变描述（见图1E，F）。

2 虚拟大体标本在教学资源中的应用

2.1 在虚拟标本室（VR）中的应用 根据标本室空间分区，分别放置血液循环障碍、萎缩变性、坏死修复、炎症、肿瘤、系统病理以及其他等类型大体标本，应用带超广角（鱼眼）镜头的数码相机在云台支架上对标本室和各类标本区均旋转拍摄6～12张图片，再应用拼接软件如PTGui PRO完成全景图拼接，生成的全景图导入VR（Virtul Reality，VR）制作软件如Pano2VR Pro输出7200旋转的VR。要求标本室的场景与各类标本区的场景建立热点，即在标本室漫游时可转场至各类标本区的场景。该场景中的每个标本再与制作的可3600旋转虚拟大体标本建立超链接，即实现观察者对任一标本能无级放大、多角度观察标本的组织结构和病变结构。

2.2 在自动评分试题（库）构建中的应用 传统的验课程大体标本识别考试以PPT中嵌入静态图片或拥挤在标本室现场考核等形式进行，这些方式存在影响学生的判读或考试进程难组织管理等缺点。针对大体标本的识别和病变描述为考核内容的实验考试，可采用自动评分试题制作软件如Wondershare Quizcreator制作试卷，该类试卷在提交后能对客观题自动评分。该软件的优势是各类题型的题干可插入图片或视频。因此，考核标本识别可创建单项与多项选择题，考核标本病变描述则以填空题或简答题型出现，并在题干中导入要考核且未创建病变名称与标本解读热点的虚拟大体标本（*.SWF文件）。进行题目作答时可点击标本，仿真真实标本观察。试题发布在有局域网如数码互动实验室的主机端电脑上或课程网页，考试既公平又便于组织;同时该类试题也可作为学生练习题，自我检测学习效果。

2.3 在虚拟电子图谱中的应用 虚拟图谱通常采用相关软件制作，有真实书籍样式和翻页效果的虚拟3D图谱。图谱内容主要包括实验课程相关的光学显微镜下各种染色的图片、电子显微镜图片、大体标本的主观察面图片。这些图片常常以文字、数字、字母、符号等对结构进行标注说明，但最终以静态图片呈现。对于大体标本仅主观察面图片，不能完全反映标本的病理信息。为此，可选用电子虛拟图谱（杂志或相册）制作软件如FLIP Flash AIbum、FLBook、iebook等，利用该类软件可添加Flash动画的功能，在空白页导入交互性虚拟大体标本，生成*.SWF或*.exe文件，运行相应文件，在虚拟图谱页面能实现旋转、放大缩小、病变结构热点名称显示的功能，拓展了虚拟图谱的装载内容。

3 讨论

目前，三维物体数字化主要用于商品、建筑物、博物馆、仪器等物体的展示。实现虚拟三维的3D技术主要有Pulse3D、X3D、JAVA3D、SHOEKWAVE3DH、VIEWPOINT等5种[5]。主要涉及3D Studio Max、Maya、JQuery、Unity3D、3DProductShow、PixMaker Pro、KRpano、造型师、环视制作者等国内外软件[6-8]。但这些软件或因价格贵甚至购买困难，或因需专业计算机技术基础限制了普通使用者的广泛应用。本研究使用Objiect2VR软件开展兽医病理大体标本的环视制作，该软件价格便宜、操作者不需相关软件知识基础、制作步骤简单，可生成HTML5、Flash、Quicktime等格式文件。HTML5为第5代网页编程语言，笔记本、台式机、智能手机均方便运行浏览;Flash文件播放简单，传输方便;Quicktime格式的文件为*.mov，多种视频播放器均能播放，但虚拟标本的交互性受限，不适合教学应用的虚拟三维物体输出格式。

虚拟的大体标本除在标本室VR、实验考试题、虚拟图谱等教学资源中拓展应用以外，还可选择性应用于以下方面：首先，对标本实现数字化保存，解决珍贵病理标本因各种原因造成的损毁[9]。其次，在实验课程教学上，替代教师传统教学以静态图片讲解的抽象，虚拟标本实现高仿真;减少每次实验课前的标本准备、搬运以及多次运输震荡对标本的损毁;虚拟标本可在水平方向3600旋转，因而可多角度，全方位观察;虚拟标本可无级放大缩小，便于对病变细节观察。再次，虚拟标本上传课程主页或学习平台实现远程教学与学习，本研究制作的虚拟标本建立器官的组织结构、病变名称、标本解读信息等热点，鼠标指示相应位置即刻弹出相关的信息，替代了《实验指导》的描述与教师指导确认，方便学生的自主学习。结合病理切片的数字扫描，即数字切片，实现真实切片标本显微镜下的全息仿真[10]。兽医病理学实验内容除如尸体剖检、白细胞吞噬活动以及不同类型缺氧等操作性、综合性实验外，验证性实验的线上教学、远程学习均能开展。虽然仿真虚拟不能完全替代真实标本的观察学习，但在课前自主学习、课后拓展学习以及泛在学习等方面具有广泛的教学应用。

参考文献

[1]冯莉，陈伟彬，孙影，等.数字化大体标本在病理互动教学中的应用[J].课程教育研究，2016（4）：115-116.

[2]钱忠义，杨丽娟，吴嘉，等.三维病理大体标本数字图像库的建立及实验教学[J].实验室科学，2018，21（2）：142-144.

[3]肖明，王娅兰，冉华全，等.大体标本数字化在病理教学实践中的作用及展望[J].医学理论与实践[J].2017，30（6）：929-930.

[4]冉华全，江竣，曾照芳.基于对象全景技术的病理大体标本数字化3D标本制作研究[J].激光杂志，2013，34（3）：97-98.

[5]蒋小兰.3D技术在陶瓷产品展示中的应用分析[J].科学技术创新，2020（23）：92-93.

[6]陈姣.基于遗传算法和3DMax在珠宝三维设计中的应用[J].现代电子技术，2020，43（7）：114-117.

[7]杨景武.基于平面图像的虚拟现实技术（PixMaker）在解剖实验教学中的应用[J].现代教育技术，2004，14（5）：58-61.

[8]王爱丽，程方会.基于3D MAX和Unity3D的三维虚拟产品展示系统[J].电子技术与软件工程，2017（3）：58.

[9]郭庆喜，龙汉安，陈宣世，等.三维立体标本库在病理实验考试中的应用[J].中国数字医学，2013，8（8）：77-78.

[10]姜希娟，李虎虎，张云莎，等.基于CBL和数字切片构建整合实验教学模式——夯实病理学桥梁作用[J].中国高等医学教育，2020（8）：66-67.

（责编：张宏民）

基金项目：西南大学实验技术研究项目（SYJ2020012）。

作者简介：唐发书（1964—），男，重庆梁平人，高级实验师，从事兽医病理学教学与科研工作。 *通讯作者  收稿日期：2020-11-26