首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 基础医学论文 > 人体解剖学论文 > VR技术在解剖学教学中的应用

VR技术在解剖学教学中的应用

2021-03-19 444 上传者：管理员

摘要：虚拟现实(virtualreality,VR)技术有着极强的身临其境的浸没感，以及实时的互动性、丰富可扩展的内容，近年来在医学教学领域得到了广泛的应用。VR技术在解剖学教学中的应用，包括选择和导入合适的三维解剖数据源、VR设备平台的组建、VR系统的发布、VR系统的脱机和联网使用，以及教学效果的比较分析。通过使用VR系统，学生能快速掌握VR系统的使用技巧，学习成绩也得到了提高，其中实验成绩提高的尤为明显，对VR系统用于解剖学教学做出了较好的评价。

关键词：
三维重建
人体解刨学
虚拟现实
解剖学教学
加入收藏

作为医学基石的解剖学，因为其教学以人体的三维立体结构为主，传统的二维挂图、PPT在各种先进信息化教学手段发展的今天已显得相对落后。尸体的匮乏、人体标本较高的制作和维护成本、甲醛保存液的毒性，都亟待一种更为理想的教学手段出现。

VR技术有着极强的身临其境的浸没感，其实时的互动性、丰富可扩展的内容，近年来在医学教学领域得到了广泛的应用。VR技术将图片、文字、三维图像等教学资源整合在创建的虚拟教学环境里，使学习内容得以在人机交互的界面下高精度立体再现。学生可以在手机上观看和学习，突破了传统教学的时间和地点限制，增强了VR资源的开放和共享程度。虚拟实验室可以无限制漫游，学生轻松自由、随时随地沉浸在学习中，使学习充满了乐趣和主动性。由此可知VR技术是一种替代传统解剖学教学手段的理想选择。

一、VR技术在解剖学教学中的应用

VR技术在解剖学教学中的应用，包括选择和导入合适的三维解剖数据源、VR设备平台的组建、VR系统的发布、VR系统的脱机和联网使用，以及教学效果的比较分析。

三维解剖数据的选择：数据采用中国数字人的人体解剖学数据，经冰冻人体断层切片、逐层扫描三维重建而成，包含了数千个人体精细解剖结构。经过专业的解剖结构名词标注，可以三维立体旋转、缩放、分割，可以完美取代传统教学模型和人体标本。

VR使用设备套件的选择：选用HTC的头盔VR眼镜、一对操作手柄及定位器。在电脑或是触摸屏上安装注册SteamVR,将SteamVRPlugins导入unity,playersettings中VirtualRea-litySupported设置为可用，添加VirtualRealitySDKs为OpenVR,然后测试VR眼镜是否可用，以及其流畅性。

临床数字影像数据导入VR系统：除了正常解剖数据，临床病人的解剖病理病变结构也可以导入VR系统进行临床相关内容的教学，如外科手术的预演、解剖病理学分析等。病人的CT、MRI(核磁共振)等.dicom格式的影像学数据可以导入Mimics软件，在3DsMax、Zbrush不同软件之间进行互流和编辑，借助VRML(虚拟现实建模语言)整合VR系统，进行临床相关解剖学内容的教学。

VR解剖系统的网络化应用：可以将VR系统对接发布到网络教学平台，学生通过PC客户端进行访问，同时也可以通过APP的方式，让学生通过手机客户端进行访问，达到随时随地进行学习的目的，如果资源紧张，添加VR系统服务器资源即可。

VR系统与传统教学方式的对照研究：随机抽取某校2019级护理两个班作为研究对象，两个班人数均为50人，平均年龄为20岁。同一教师授课：一个班在使用传统解剖学标本的同时，引入VR解剖教学系统，两者“虚实结合”进行学习；另一个班使用传统的PPT和解剖标本相结合的教学方式。

VR教学效果的评价：经过一个学期的解剖课程学习，发放不记名调查问卷100份，收回100份，采用spss20.0进行统计分析。定量资料以均数±标准差(x¯±s)表示，组间比较采用t检验；分类资料以率或构成比表示，采用秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

二、取得成果

VR解剖学教学平台搭建成功：本项目组的VR解剖学教学系统引入了中国数字人的数据，同时也整合了基于骨科、神经外科、肿瘤科等临床CT、MRI数字影像学资料的三维仿真模型，系统搭建成功并应用于课堂教学中。

VR系统成功应用于解剖学教学：在解剖学教学课堂上，除结合传统的标本、3D数字触摸屏教学之外，成功引用了VR系统。学生热情高涨，很快掌握了VR系统的使用技巧，对VR系统用于解剖学教学做出了较好的评价，见表1。

表1VR系统使用班级学生对其效果评价(n=50)

VR系统提高了学生的解剖学成绩：通过使用VR系统，学生的成绩得到了提高，其中实验成绩提高的尤为明显，见表2。

表2两个班级期末成绩比较(x±s)分

三、结语

VR技术在解剖学教学中应用有许多优点：节省了尸体标本的花费和维护成本，降低了教师的教学工作强度；VR系统良好的沉浸式体验，与传统标本虚实结合，优势互补；VR系统具有高扩展性，以及不受时间和地点限制访问的灵活性。

VR技术也存在一些缺点：技术门槛高，普通教师参与难度较大；硬件设备相对昂贵，大量配备成本较高；建立临床模型库，以及大量收集和处理临床数字影像数据比较困难；在使用过程中，VR虚拟头盔产生眩晕感、触力反馈迟钝。随着VR技术的发展，相信这些问题都会得到圆满解决，使VR技术越来越完美，并在教学中发挥出更大的作用。

参考文献：

[1]李琳,王金平,黄力.基于VR技术再现真实医疗应用于临床教学的探讨[J].中医教育,2020,39(1):78.

[2]姜雨晨,姜俊,王福波,等.数字虚拟人体上针刺手法学的VR再现[J].中国组织工程研究,2016,20(44):6643.

[3]韩芬,巩治华.基于“数字人”解剖系统的小组合作学习模式在人体解剖学实验教学中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报,2018,30(4):59.

[4]傅洪,熊亚平,陈怀宇,等.VR技术在临床医学中的应用现状及思考[J].中国医学教育技术,2017,31(3):283.

[5]钱静,朱清懿,耿云,等.人体解剖虚拟仿真系统的设计与开发[J].中国医学教育技术,2020,34(3):318.

[6]王杨,蒋巍.基于VR技术的孤独症儿童社会融入训练平台研究[J].计算机产品与流通,2020(4):114.

[7]李琳,王金平,黄力.基于VR技术再现真实医疗应用于临床教学的探讨[J].中医教育,2020,39(1):78.

[8]李林林,于振坤,樊红光,等.虚拟现实技术在心血管外科手术教学培训中的初步应用研究[J].中国循环杂志,2019,34(3):289.

[9]原天香,申洁,李希科.基于虚拟现实动画微课“翻转课堂”教学模式在内科护理学中的应用[J].护理研究,2019(24):4325.

[10]韩芬,刘健峰,叶艳芳.案例式情景教学模式结合“数字人”解剖系统在高职院校人体解剖教学中的探索:以郑州铁路职业技术学院护理专业为例[J].郑州铁路职业技术学院学报,2019,31(3):58.

杨少龙,王运登,王鹏飞,吴阳,巩治华,孙永武.VR技术在解剖学教学中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报,2021,33(01):82-84.