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可视化虚拟现实人体解剖实验室解决方案
2010年9月21日    评论:    分享:

    来源:NMIE 卫生部医院管理研究所信息化教育办公室

    可视化虚拟人体解剖学软件是基于可视化人体工程的解剖学教学软件,由美国科罗拉多州大学的专家组与美国Touch of Life公司共同设计完成。软件囊括了断层解剖学,大体解剖学,临床解剖学,表面解剖学,局部解剖学和外科解剖学的内容,通过人体结构的计算机三维重建及软件工程的设计,实现了解剖学教学以及相关实验的人机交互与虚拟可视化。

    一、虚拟人体解剖的优势

    可视化人体工程学是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术,它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的,人机是交互式的。它能够创建出三维的人体结构,从而解决了解剖学教学的虚拟化及自然交互性的要求,因此,可视化虚拟人体解剖学软件具有以下优势 :

    1、标本的数字资料完整,为教师教学及学生学习提供完整的资源

    可视化虚拟人体解剖学软件中的人体数据模型,是从一具完整的男性人体标本切片的三维重建中得到的。软件中包括同一具标本的全身断层图片1877张(每毫米一张)女性腹腔断层图片333张(每毫米一张)及完整大体解剖学结构2000多个。而且全部经过解剖学专家审核,是完整、精准的解剖学数字图像库。在教学中完整地断层图片以及完整的人体结构对学生建对立人体整体形态及内部结构的认知提供了可能。

    2、直观的为学生创建人体器官的空间结构,将教学中某些难于讲述的复杂的宏观与微观的内容,生动地展现给学生。帮助学生在头脑中构建复杂的人体结构。

    人体解剖学是一门研究正常人体形态和构造的科学,隶属于生物科学的形态学范畴。在医学领域,它是一门重要的基础课程,其任务是揭示人体各系统器官的形态和结构特征,各器官、结构间的毗邻和联属,为进一步学习后续的医学基础课程和临床医学课程奠定基础。中世纪期间产生的解剖图谱是医学学习的基础,但解剖图谱是对人体器官三维结构的二维表达,容易使学习者对解剖结构的学习和理解受到制约。同时,解剖图谱一般有许多个标注,细线的一端指向解剖结构,另一端注有该结构的名称,看上去非常复杂。可视化人体解剖学软件则为获取、储存、利用和显示复杂图像提供了方便。无需复杂的标注,只要将计算机鼠标移到某一解剖结构上,通过超链接则该结构的详细说明便会显示出来。并且可以显示某一部位的断层图像,还可将该结构立体显示,并可旋转。融科学性和趣味性于一体,既生动又形象,学生可直观地、立体地和动态地学习。有利于对所学内容的理解和记忆。它全方位、多视角、多层次、对人体结构进行的立体演示,将教学中某些难于讲述的复杂的宏观与微观的内容,生动地展现在学生的面前,使教学内容化虚为实,化难为易,化抽象为具体,化枯燥为趣味,与传统教学方法相比,显示出强大的优势。

    3、可重复对标本进行解剖操作,节省了大量的资源

    利用该软件进行人体解剖实验教学时,学生可以反复进行操作和训练。通过鼠标的点击、选择即可完成逐层解剖、构建结构、器官等。学生在上实验课之前可利用软件反复的虚拟练习。在头脑中形成人体各系统器官的形态和结构特征以及各器官、结构间的空间概念之后,成竹在胸。这时在动手对标本进行实际操作,不仅让学生感觉到实验教学的轻松同时可大大提高了实验的效果,起到了事半功倍的作用。与此同时随着反复的地虚拟练习,学生对人体空间结构认识的加深,在实验中准确性大大提高。减少了对标本的浪费,节约了宝贵的标本资源。

    4、教学时间和场所可灵活设置,实现了自主开放性教学

    传统教学是在某一段时间内,在固定的地点,集中进行授课。这不仅受时间和空间的限制,且就某一次授课内容而言,无法重复和再现。该软件教学则不同,它可通过校园网,将授课内容与校园其它计算机联网共享。只要有一台计算机,学生们即可随时随地地进行学习,打破了传统教学的时空限制。通过这种“人机对话”的学习方式,学生可直观地、立体地和动态地学习知识,从而加深记忆,充分发挥学生自主学习的积极性。

    5、整合了大体、断层、局部、系统解剖学课程,将独立的课程有机的集合起来

    作为解剖学的教学平台,软件将大体解剖学、断层解剖学、局部解剖学、系统解剖学、表面解剖学等有机结合起来。使学习更具有连贯性、关联性。软件通过断层图片可以构建人体的空间结构,把断层解剖学与大体解剖学、系统解剖学、局部解剖学有机的关联起来。通过透明度的处理将表面解剖学与大体解剖学、系统解剖学、局部解剖学巧妙的关联起来。让各门课程有机的结合在一起,使其系统化。为学生进一步学习后续的医学基础课程和临床医学课程奠定基础。另外软件还提供中英文对照,并伴有英文发音,为解剖学的双语教学提供了可能。

    6、可根据教学需要整合、扩充教学资源

    该软件在可视化人体图像的基础上,同时还支持多种格式的图像、动画的导入。教师可根据教学大纲和教材内容,利用软件中的资源编排教学教案。并可添加导入自定义的图像和多媒体插件。软件中的图片也能够导出存储,用于其他形式的多媒体课件中。这样学校的教学资源就得到了整合与扩充。

    二、可视化虚拟人体解剖软件功能

    1、可解剖全身结构,2000多个解剖学结构及1877张断层图片。

    2、通过鼠标的点击、选择即可完成逐层解剖、添加某结构、器官及系统组建。

    3、3D模型可360度旋转,实现从不同角度观看同一结构,并通过拉动显示尺度放大或缩小图像显示。

    4、中英文对照的解剖学词组导航,伴有英文发音。

    5、快速查询功能,图片的导入导出功能。

    6、皮肤透明度可调节,选择透视察看内部结构。

    7、编排教案的功能

    8、软件可安装在局域网服务器上,学生可以在线学习。

    三、虚拟解剖实验室软件配置

    1、  单机版配置

标准版本

专业版本

虚拟现实版本

解剖学结构

2000以上

男性

横截面

50 mm (37张断层图)

1mm(1877)

1mm(1877)

旋转角度

45度(8个观看角度)

5度(72

5度(72

女性

横截面

50 mm (6)

1mm(333)

1mm(333)

旋转角度

45度(8

5度(72

5度(72

可否导入课程

可否编写课程

 

    2、网络版本配置

标准版本

专业版本

解剖学结构

2000以上

男性

横截面

50 mm (37张断层图)

1mm(1877)

旋转角度

45度(8个观看角度)

5度(72

女性

横截面

50 mm (6)

1mm(333)

旋转角度

45度(8

5度(72

可否导入课程

可否编写课程

用户数(个)

100

100

    四、硬件配置

    1、各版本对电脑的最低要求

硬件配置

标准版本

专业版本

虚拟现实版本

操作系统

WINDOWS 2000或以上操作系统

浏览器

IE 5.5以上的浏览器

中央处理器

800MHz以上的处理器

显示器

1024*768 24/32bit显示器

硬盘

250MB

4.2GB以上

3GB以上

内存

192MB

192 MB

256 MB

光驱

VCD

DVD

DVD

显卡

无特殊要求

无特殊要求

丽台FX1400以上

    2、虚拟现实版本(被动立体投影系统)

设备名称

规格

数量

高亮度投影仪

XGA SXGA

2

偏振镜头

可根据尺寸定做

2

立体投影屏幕

120” 200”立体投影屏幕

1

专业投影机架

桌面,悬挂,落地三种形式

1

偏振立体眼镜

轻便的塑料框架偏振立体眼睛(黑色镜片,非红蓝式)

若干

图形工作站

CPU 800MHz以上

硬盘:3G 以上

显卡:Dual PCI-Express x16 system,双头输出

DVD光驱

 

1

 

    3、网络版本

服务器

客户端


至少4.2G的硬盘储存空间
DVD
光驱

100Mbps网络连接

 

1GHz 中央处理器

256MB内存

1024*768  24bit 分辨率显示器

Windows 2000/XP操作系统

IE浏览器5.5以上版本

100Mbps网络连接

标签:可视化解剖实验室医学医疗
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