虚拟现实技术在人体解剖学实验教学中的应用研究

【摘要】随着现代科学技术的不断发展，虚拟现实技术应用于医学高等职业院校解剖学实验教育已经成为一种趋势，新教育模式。笔者从虚拟现实技术在解剖学实验中的优点和现阶段使用中存在的问题进行分析讨论，积极探索新的解剖实验训练模式。

【关键词】虚拟技术  人体解剖  教学模式

人体解剖学是研究正常人体的形状和结构的科学。传统的解剖学实验教学法主要是老师教和学生观察和研究解剖标本。但浸入福尔马林中的尸体标本的气味很难问，现实环境限制很难达到既定的实验教学目标，并且将来会影响医学后续的专业学习。因此，我们应用虚拟实验技术来改善解剖学实验的训练，并采取了重要步骤来探索新的教育模式。

1、在解剖学实验中进行了虚拟现实技术重现完美标本

虚拟现实技术是计算机图形和模拟技术、人机界面技术、多媒体技术、传感器技术、网络技术和其他技术的集合。虚拟现实技术创建了一个新的解剖学教育环境。通过建立模型，学生可以在学习过程中的不同层次和空间观察多次，并探索内部结构以深入探讨人体结构和功能。这样，可以在视觉上产生沉浸在虚拟环境中的感觉，并且可以实现沉浸效果。要实现上述想法，您需要建立一个新的虚拟解剖实验室。实验室硬件主要包括高性能计算机，大容量数据库和处理设备，高分辨率显示器，高清投影仪，高清成像设备以及人机交互设备。该软件包括虚拟数字人软件，投影可视化软件和虚拟交互软件。虚拟解剖实验训练系统具有较高的仿真水平，其优缺点是无法比拟的。

2、虚拟系统在解剖学训练中的好处

2.1保存人类标本。近年来，医学生的数量有所增加，但参加解剖学实验的教师数量却没有增加。同样，过度使用人体解剖样本会导致老化和损坏。尸体的来源没有及时补充，参加实验的学生热情低下，大大降低了教学效果。随着虚拟解剖训练系统的出现，这个问题已经得到有效解决。例如，解剖标本时，您可以首先使用高清摄像头和投影仪使整个班级都能看到整个过程，然后进入虚拟解剖实验教育系统来解剖人体的各种器官结构。并重复几次操作。在实验中，老师检查学生的工作，指出缺陷，然后学生可以及时纠正这些缺陷。学生的参与已有所改善，有效地解决了样本不足的问题。

2.2激发学生的学习热情。过去，解剖学实验的教学主要是通过标本和模型的教学。对于大量的学生来说，只有少量的人可以清楚地看到人体标本。解剖实验的虚拟教育系统使用高分辨率的可视化设备，使每个学生都能看到样本并加深他们的视觉印象。和过去一样，通常使用壁模型和图表来谈论胰液的产生和排出，精子的产生和行走以及泌尿道的组成。难以理解，学习效果差。虚拟解剖实验教学系统可让您以全面，逼真的和生动的方式显示大量的解剖内容，并将静态图像转换为动态3D动画。对学习的兴趣增加了也调动了学习的热情。

2.3帮助学生了解3D空间。降低教育难度。人体解剖学中的虚拟实验可以使抽象问题动态化，并从多个角度显示人体形态结构。传统解剖学实验的教义只是对内部器官相邻关系的简要描述，但不能完全证明相邻器官的位置关系。例如，当描述肝脏与肾脏之间的相邻关系时，据说解剖样品不清楚，因为肝脏的后壁靠近右肾和右肾上腺并且肾脏很深。同样，当涉及到心脏的传导系统时，只有浦肯野氏纤维（Purkinje′s fibre）网络中的始末节点才是已知的，但在整个样本中找不到其形状，只能通过图表来帮助。解剖实验的虚拟教学系统可以充分利用立体图像来显示人体各个器官的立体结构。如上所述，相邻的肝脏-肾脏关系在前后透视图中被虚拟系统包围，并且在下部肝脏中也可以看到，因此无需将两个器官分开。可以将心脏传导系统转换为三维动画，并且可以动态显示和分离传导系统，将其组合以在多个角度和不同方向上显示组成和关系，从而使学生能够在他们的胸部上建立三维概念有能力去培养空间思维能力，以更好地了解人体器官的位置关系，提高实验教学的效率，减少教学困难。

3、解剖学实验虚拟教育系统中的几个问题

3.1样品的解剖结构无法完全替换。虚拟解剖学实验训练系统是一种全新的技术，但具有仿真性高，逼真的沉浸性和迭代性等优点，但是不能代替样本解剖学。虚拟现实技术中使用的材料是从照片中获取的，因此3D效果并不完全是3D。此外，照片中显示的人体结构与实际样本仍然略有不同，每个人体样本都非常不同。在进行真正的尸体解剖时，虚拟现实技术无法为参与人员提供视觉，触觉和听觉刺激。这种真正全面的经验为以后的临床工作奠定了坚实的基础。另外，尸體解剖不能由个人进行，而是需要他人的配合。虚拟现实技术没有团队合作。因此，虚拟现实技术无法完全取代实验标本的解剖学操作。

3.2技术尚未成熟。虚拟现实技术对硬件的要求很高。在使用它之前，我们需要特殊的培训。否则，很难掌握，没有专业培训，教师就很难获得虚拟实验教学技术来教授解剖实验知识。因此，全面推广虚拟现实技术还为时过早。

简而言之，基于虚拟现实技术的实验性虚拟教育平台不受时间和空间的限制，且具备强大的交互性和可重复性以及便捷的特性。人体解剖实验教学虚拟现实技术能充分考虑了医学职业教育中对职业培训的需求。解剖实验训练中的虚拟现实技术使您可以构建可视化、虚拟形状和3D解剖成像系统。它在很大程度上弥补了教育资源的不足，并解决了大多数专业医学院校的许多问题。在有限的实验条件下，可以实现对医学专业知识更好的培训效果。这是一种新的实验训练模式，值得在医学专业教育领域推广。

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作者简介：邓爱民（1973-），男，副教授，主要从事人体解剖学教学、解剖外科应用和消化系统疾病基础研究。