導(dǎo)語：虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗方法研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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)解剖實驗需要實驗動物和人體標(biāo)本，因一些條件的限制，部分院校和醫(yī)院在開展解剖學(xué)研究時，往往無足夠的實驗標(biāo)本。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗逐漸發(fā)展起來，現(xiàn)階段已被作為一種新的教學(xué)途徑和解剖實驗方法，在高等醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)中得到應(yīng)用。實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗?zāi)軌颢@得良好應(yīng)用效果的前提是對該種試實驗?zāi)Ｊ疥P(guān)鍵方法的掌握。為此，本文對虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗的關(guān)鍵方法進(jìn)行分析，旨在提高虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗的應(yīng)用水平。

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

一、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗概述

所謂虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗是指利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬解剖試驗的過程，創(chuàng)建一種模擬現(xiàn)實環(huán)境的多維信息空間，通過這一空間獲取與實際醫(yī)學(xué)解剖實驗接近或一致的信息。虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗的實現(xiàn)需要綜合應(yīng)用多種技術(shù)，包括計算機(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)解剖實驗室能夠?qū)μ摂M的標(biāo)本進(jìn)行無限次的手術(shù)練習(xí)，且不受場地、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)解剖實驗的關(guān)鍵方法[5]。

二、虛擬醫(yī)學(xué)解剖實驗關(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)主要依賴計算機(jī)和圖像處理技術(shù)實現(xiàn)，是在計算機(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)解剖實驗中的應(yīng)用需要基于LabView平臺獲取最佳應(yīng)用效果。現(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軸會一直經(jīng)過射線源的中心，并與探測器平面保持垂直關(guān)系。為了方便極端，根據(jù)集合比例將探測器投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)過原點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算。濾波的計算公式為：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在濾波投影平面上的反投影點位置。

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，以簡單的形體為例，可直接建立整體的三維模型，然后對各個剖切面進(jìn)行處理，形成一個復(fù)雜的組合體。之后借助三維CAD設(shè)計虛擬模型的各個部分。本文以人的手臂為例，分析三維圖像重建技術(shù)的實際應(yīng)用，具體步驟如下：（1）首先建立一個整體三維模型，然后以剖切面為界限對各個部分進(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)計軟件中應(yīng)用輸出插件導(dǎo)出1wrl格式的文件，與VRML問卷和HTML文件基本相似，并用文本文件對場景和鏈接進(jìn)行描述。（3）在VRMLPad中打開查看上一步驟導(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)計交互功能，通過VRML的腳本節(jié)點Script對場景對象進(jìn)行定義和改變。腳本節(jié)點Script包括一個Java文件，在腳本節(jié)點Script初始化時應(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)能通過常規(guī)的機(jī)制發(fā)送事件指令或直接向腳本節(jié)點Script指向的節(jié)點發(fā)送事件，最終通過雙擊“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)解剖實驗中的一次應(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)解剖實驗的關(guān)鍵方法，能夠?qū)⒋罅拷馄蕦W(xué)知識直接表現(xiàn)出來，使抽象的解剖學(xué)概念更加直觀化、形象化，不僅能夠節(jié)約昂貴的實驗動物和人體標(biāo)本，還能提高解剖實驗過程的靈活性，避免真實解剖實驗研究過程中存在的風(fēng)險事件。但其也存在一些應(yīng)用弊端，如在解剖實驗教學(xué)中的應(yīng)用，可能會導(dǎo)致學(xué)生缺乏對解剖基本技能的重視，忽視相關(guān)儀器的使用規(guī)范。因此，建議我國醫(yī)療領(lǐng)域和高等醫(yī)學(xué)院校合理應(yīng)用該項技術(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)平臺的設(shè)計與構(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)方法的對比分析[J].解放軍醫(yī)院管理雜志,2013.