王硕林

1 三款安卓3D 解剖软件的介绍

1.1 维萨里3D 解剖 维萨里3D 解剖是西安维萨里数字科技有限责任公司开发的3D 人体解剖平台,数据模型准确、精细,包括系统解剖、局部解剖、功能解剖、运动解剖、腧穴解剖、医用解剖和应用解剖,具有国内最完整的3D 肌肉运动和姿势库,系统解剖内仅半数为免费项目,包括全身骨骼系统、全身骨连接、全身肌肉、髋部肌肉起止点、消化系统、呼吸系统、男(女)生殖系统、口腔、食管、心血管系统、淋巴系统、感觉器官、中枢神经系统、周围神经系统、内分泌系统,基本可以满足学习需要,VIP 项目包括整体人、运动、动画展示和局部器官细微结构。维萨里3D 解剖具有丰富的学习模式和拆分模式,可以自由组合器官,点击器官后有详细的器官简介和结构描述,并有试题供强化记忆、专家微课可以学习［1,2］。开机界面见图1。

图1 维萨里3D 解剖

1.2 3D body 解剖 3D body 解剖是由上海桥媒信息科技有限公司开发,以真实的人体CT 和磁共振扫描数据为基础,构建的男女两套三维数字模型。涵盖人体所有系统,分为系统解剖、局部解剖、断层解剖,提供详细的文字解释,可以3D 显示解剖结构,自由放大、缩小、拼接组合、拆解拆分,还可以选择从0～100 不同的透明度,3D body 解剖还有画笔、截图和中英对照等功能,尤其适合医学生使用。男女解剖属于免费项目,选择器官简捷,文字说明详细,对于理解器官结构和毗邻关系非常有帮助［3,4］。开机界面见图2。

图2 3D body 解剖

1.3 人体解剖学图集 人体解剖学图集是由成都犀池科技有限公司开发的专业交互式3D 医学解剖软件,共有29 个栏目可供选择学习,其中24 项免费,内容全面,包括有舌切面、骨性标志、颅腔底部等特殊解剖部位的呈现,较前两款软件详细［5,6］。选择想学习的栏目后,即可非常直观地查看各个部位,具有自由旋转、无损放大、增减器官等功能,每一个器官都有详细注释,包含知识点丰富、分类详细,并且支持笔记和多语言切换等功能,非常适合早期学习使用,大部分内容免费,界面简洁无广告,对学生非常友善。开机界面见图3。

图3 人体解剖学图集

2 三款软件对6 处代表性解剖结构的显示效果

2.1 蝶骨 蝶骨细微结构较多,三款解剖软件的蝶骨建模见图4～6。从正面观可见,维萨里3D 解剖与人体解剖学图集可以清楚显示蝶骨体及蝶窦位置,而3D body 解剖仅能呈现蝶窦口；从上面观可见,维萨里3D 解剖、人体解剖学图集均能清晰呈现鞍结节、前床突等细微结构,而3D body 解剖中骨的凹凸处理粗糙,仅可见垂体窝、后床突、鞍背等较大结构。总体来讲,维萨里3D 解剖与人体解剖学图集的蝶骨建模比3D body 解剖更加细致具体,其中人体解剖学图集的背景颜色使图像对比明显,骨骼的还原度最高。

图4 维萨里3D 解剖蝶骨建模

图5 3D body 解剖蝶骨建模

图6 人体解剖学图集蝶骨建模

2.2 髋骨 髋骨由幼年时期的髂骨、耻骨、坐骨融合而成,切迹、骨棘、关节面众多,此处结合解剖软件学习效果良好。三款解剖软件的髋骨建模见图7～9。外面观中,髂结节作为一个重要的体表标志,在维萨里3D 解剖和3D body 解剖中可清楚显示,而在人体解剖学图集中表现不明显。其余如髂前上、下棘,髂后上、下棘,坐骨大、小切迹,坐骨棘等重要解剖部位,三款软件均清晰可见,经过旋转3D 建模后能够帮助学生理解记忆。三款软件对髋臼的处理比较粗糙,仅能看出髋臼窝的解剖位置,更加精细处如月状面、髋臼切迹均有所欠缺。对比内面观,3D body 解剖中的髋骨显示比较粗糙,不如其余两款软件骨面隆起、凹陷明显,还原度高。三款软件均无法清晰分辨耻骨梳、耻骨结节、耻骨嵴、耻骨联合面这种解剖关系复杂的结构,不如课本显示清楚［7,8］。

图7 维萨里3D 解剖髋骨建模

图8 3D body 解剖髋骨建模

图9 人体解剖学图集髋骨建模

2.3 腹前外侧群肌 腹前外侧群肌包括腹内、外斜肌,腹横肌和腹直肌,肌肉层次多,结构复杂。此处结合3D 解剖软件的隐藏透明、单独显示功能学习效果显著。三款解剖软件对腹前外侧群肌的显示情况见图10～12。上面是腹肌分层结构截图。其中维萨里3D 解剖中对于肌肉腱膜的呈现最直观,但还原度低。维萨里3D解剖和人体解剖学图集能呈现完整的腹内斜肌腱膜,3D body 解剖在此处做了简化,但能充分展现腹直肌的走行,相对于其余两款软件的完全呈现各有千秋［9,10］。3D body 解剖在肌学学习中最显著的特点是有肌肉纹理这一单独选项,效果见图11,肌肉颜色加深加重,凹凸更加明显,尤其是在肌纤维走行上呈现最清楚,这是其他两款软件无法展示的。

图10 维萨里3D 解剖

图11 3D body 解剖

图12 人体解剖学图集

2.4 肝 肝是人体最大的腺体和最大的实质性器官,其与周围的器官、血管有复杂的联系,镰状韧带、冠状韧带、肝圆韧带都是重要的解剖结构。三款解剖软件的肝建模见图12～15。三款软件的肝圆韧带、镰状韧带以及冠状韧带表现清楚,结合腹腔器官建模可清楚分辨韧带与相应部位的附着处。同时胆囊位置与形态特征也大致相同,还原度高［11,12］。肝的3D 建模均未能清楚显示分叶情况,仅能通过静脉韧带分辨肝左右叶,难以分辨尾状叶和方叶的具体位置,同时各处压迹如胃压迹、十二指肠压迹等未能显示。但是三款软件通过单独选取左右叶、方叶、尾状叶观察,可以弥补上述不足。

图13 维萨里3D 解剖肝建模

图14 3D body 解剖肝建模

2.5 心脏 心脏是脉管系统最先学习的部位,也是全身血液运输的起始与终点,不仅要掌握心的外形与血管走行,也要了解心房心室的分布与房室瓣、动脉瓣等细微结构。课本上有清楚的说明,但是庞杂的知识点仍需要结合3D 软件的辅助进行理解记忆［13,14］。三款解剖软件的心脏建模见图16～18。

图17 3D body 解剖心脏建模

图18 人体解剖学图集心脏建模

三款软件中均能清楚展示主动脉、上下腔静脉、肺动脉及后面两对肺静脉走行,心的四沟及沟内走行的动脉显示准确,膈面中冠状窦、房室交点均清晰可见,同时通过旋转3D 建模可以清楚了解心脏的立体结构。3D body 解剖中能同时显示肺动静脉,但是左右心耳不如其余两款解剖软件清楚,维萨里3D 解剖的3D 模型略显失真,人体解剖学图集在心脏的还原度与立体感上为最优。

三款解剖软件对心脏内部各心房心室的结构有很好的呈现,并可以分层进行隐藏、透明,从而方便观察到心房及心室的内部构造,如右房室口、右房室瓣,并可以看到右房室瓣为三尖瓣,由三尖瓣环、三尖瓣、乳头肌及腱索构成。同时心的传导体系如窦房结、左右束支、房室节在上述三款解剖软件中也均有涉及。三款解剖软件均能很好的呈现心脏外面的心包及其与肺、膈的毗邻关系,但心包窦未能清楚显示。

2.6 颈总动脉 脉管系统是最复杂的人体结构,几乎所有大、中动静脉的位置毗邻、起始器官以及各种动静脉之间的融合交通都是学习重点,截选颈总动脉处图片说明这三款解剖软件对脉管系统学习的重要作用。见图19～21。维萨里3D 解剖整体人图需要付费使用,无法同时显示面、颈部肌肉与颈总动脉的毗邻关系。上述三款软件对于颈总动脉的还原度高,各处分支清楚,在面部的止点、交通和课本一致。同时,三款软件均可以自由选择动脉并分段以不同颜色显示,能清楚分辨每段动脉的具体位置,比课本图片直观明确。

图19 维萨里3D 解剖颈总动脉显示

图20 3D body 解剖颈总动脉显示

图21 人体解剖学图集颈总动脉显示

3 讨论

三款3D 解剖软件均提供了相似的模型建构,具有接近真实的人体解剖结构,血管、神经、肌肉都可以清晰显示,尤其是对于较为复杂的脉管系统和层次相对容易混淆的器官组织,通过放大缩小、360°旋转、隐藏透明、单独选取等方式,可以清楚了解这些器官的立体结构和毗邻关系,远远优于课本上横断截面图或是翻折器官显示深部结构的图片。3D 解剖软件这种构建三维立体模型的方法在复杂解剖结构学习上有明显优势,可以帮助医学生迅速构建人体结构的立体观,便于记忆。西安交大曾经将74 例医学本科生随机分组,实验组采用3D 解剖软件和Sandwich 教学法,对照组采用常规教学,结果显示：实验组成绩和总满意度均优于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 西安交大两组本科生的成绩、满意度比较［,n(%)］

表1 西安交大两组本科生的成绩、满意度比较［,n(%)］

注：与对照组比较,aP<0.05

尸体标本组织固化、变性后,脉管系统和神经系统不易区分,多人共用一具尸体,有限的解剖时间内很难做到面面俱到,医学生只能根据课本内容观察相应标本,非常不利于理解、学习。同时福尔马林强烈的刺激气味,也容易使医学生产生消极情绪和畏惧心理。3D 解剖软件以不同颜色标记神经、血管、淋巴管,形象生动的显示其外形结构和走行位置,克服了传统解剖课程的缺陷,使医学生有身临其境的学习体验。不需要消耗尸体资源,就可以在虚拟环境中重复做各种体感试验,加深了对解剖知识的理解和记忆。在将3D解剖软件引入系统解剖学实践课程中,超过一半的医学生认为先实体标本解剖再使用3D 解剖软件效果更佳［15-20］。

3D 解剖学软件不能完全替代传统的课本学习和解剖实践课程,过分依赖解剖软件,会淡化医学生对人体真实器官结构的认识,只有将两者有机结合,才能发挥各自优势,解决在系统解剖学学习中的诸多问题,发挥医学生的主观能动性,形成虚实结合、交互式的学习方式,养成自主研究、自主探索的学习习惯。