三维虚拟仿真超声影像教学素材库的构建及应用

【摘要】 通过将超声影像学知识与解剖、病理、临床医学等知识融为一体，构建影像医学三维虚拟仿真教学素材库，并将教学素材库应用到临床医学生教学培养过程中，丰富了影像学多媒体素材库的内容，为教师备课提供丰富、优质的教学素材，提高了教学效率和学生学习兴趣，有重要实用价值。

【关键词】 三维虚拟仿真； 超声医学； 教学素材库

中图分类号 R445.1 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2013）33-0137-02

Construction and Application of Teaching Material Library in Ultrasonography by the 3D Virtual Simulation/SHENG Hong-wei，DUAN Fa-hong，XIAO Ji-dong，et al.//Chinese and Foreign Medical Research，2013，11（33）：137-138

【Abstract】 The ultrasound imaging knowledge and anatomy，pathology，clinical medical knowledge are closely merged into an organic whole，which construct the 3D imaging virtual simulation teaching material library.The application of the teaching material library for clinical medical students enrich the multimedia material library content and provide teachers with good quality teaching material，improve the efficiency and interest of the students’study in the process of teaching，it has important practical value.

【Key words】 3D imaging virtual simulation； Ultrasonography； Teaching material library

First-author’s address：Third Xiangya Hospital，Central South University，Changsha 410013，China

虚拟仿真技术最早起源于美国的军方作战模拟系统，1994年美国完成了世界第一个“可视人体计划”数据集，该数据集的出现具有划时代的意义，它使信息技术和医学结合起来，并使走向成熟的三维重建图像处理技术以空前的速度普及。三维解剖虚拟仿真技术能将一系列的二维图像重构成三维人体结构图像，进行具体解剖结构三个轴面（冠状、矢状、水平状）的实时显示和任意剖面的实时显示，达到多角度、多轴面、立体地观察人体内部解剖结构。构建超声影像医学三维虚拟仿真教学素材库并应用指导临床教学和实践，对影像医学的发展具有巨大的作用[1-2]。

1 三维虚拟仿真超声影像教学素材库的建立

图像资料的来源是三维虚拟仿真超声影像素材库建立工作的主要组成部分。一个完善的虚拟仿真影像数据库构建，是一个长期的资料收集归类的过程，需要每一个医务人员在日常工作中的病例积累，需放射、超声以及许多临床科室的共同参与。日常工作中，临床医生可以充分利用医院PACS系统的功能以及HIS系统共享文件查阅许多重要的图像资料和病理图像资料等，临床诊断明确后可以通过系统予以归类存储图像。超声影像医师通过联机影像将扫查中所需图像根据需要进行动态图像采集，并保存于共享文件夹中。对于需要病理证实的图像或者有兴趣追踪观察预后的患者，将其相关资料放入相对应的文件夹，等待手术病理结果及入出院记录及诊断治疗结果等信息经过证实，图像再予以保存。所有存储于共享文件夹中的图像资料可通过HIS系统查阅，并从专用电脑中通过网上邻居获取并下载，以供教学使用。临床工作中，对于疑难少见的病例，需组织科室成员定期随访，搜集该病例不同时期的图像信息，追踪观察其病情进展，并组织学习讨论诊断及鉴别诊断经验，最后按照超声影像学表现及征象描述疾病检索树予以最终归类，将数据存入虚拟仿真教学数据库中[3-7]。除了医院自身的不断积累外，还可以通过以下其他几个来源获得相关影像资料。例如：购买国内外发行出版的超声影像素材教学资料；专门收集网络免费分散资料；兄弟单位有偿或无偿提供的影像资料等。总之，强大的网络平台、数码照相或扫描、其他医院共享的PACS系统资源、internet网络共享资源等，都可以成为虚拟仿真教学数据库重要组成部分[8-10]。

2 三维虚拟仿真超声影像教学素材库的应用与实践

三维虚拟仿真超声影像教学素材库系统应用界面设计采用交互性人机对话，由主菜单栏、分页菜单和基于树枝模式的目录索引区组成。前台系统主要功能是数据的浏览，以Web页的方式进行。客户端通过浏览器以网页浏览或PACS系统的方式进行。共有两种方式供学生选择，一是按教科书的章节系统提供的类别按树形方式浏览数据，二是学生根据所需输入如病名、疾病类型等关键词进行查询后快速浏览文字与图像数据。例如需要“肝癌”的医学影像，只需在检查提示栏中输入“肝癌”，则能查询出所有在选定时间内的诊断为肝癌的病例，调阅某病例的超声检查资料以及患者名下所附的医学影像图像信息外，同时还能调出有关该患者所有检查的影像资料的完整图像。这样该学生从不同的影像角度和临床角度理解疾病，实现了多种影像技术甚至手术标本、临床疾病表现等多种知识的串联学习。三维虚拟仿真图像直观生动且形象易懂，克服了文字描述的生涩枯燥和静态二维片面图像抽象的缺点，通过视觉感官刺激使学习后印象深刻，提高了学生的学习兴趣及教学质量和工作效率。素材库后台系统主要功能是教学资料管理与备份，通过管理平台对影像相关数据进行管理，内容包括：系统可根据学生的不同权限相应提供对数据库的不同操作，老师可自行定义数据类别，并对自己已有类别的教学资料进行增加、删除后更新等操作；学生可随时添加数据，并对自己添加的数据进行修改或删除，也可随时对自己添加的数据进行图片信息的管理，还可上传图片文件，系统提供不同用户数据输入量的统计及打印操作。管理程序的设计直观、方便，不需要专门的计算机知识。对于老师主要工作是不断完善三维虚拟仿真教学模块数据库，见习学生通过教师登录医学影像教学数据库，并在带教老师指导讲解下学习，医学生可通过PACS系统或Web页全天候登录医学图像素材库浏览。

影像医学三维虚拟仿真超声影像教学素材库的建立和应用，将影像学知识与解剖、病理、临床医学等知识融为一体，丰富了影像学多媒体素材库的内容，为以后建立更大的医学素材库奠定基础；另外，该素材库还可为教师备课提供丰富、优质的教学素材，提高了教学效率和学生学习兴趣，有重要实用价值。

参考文献

[1]程果，郭燕丽，张绍祥，等.人体可视化肝脏与肝脏超声影像学的对照研究[J].第三军医大学学报，2008，30（23）：2157-2160.

[2]Spitzer V M.The vidible human：a new language for communication in health care education[J].Caduceus，1997，13（2）：42-48.

[3]Pflesser B，Petersik A，Pommert A，et al.Exploring the visible human’s inner organs with the organs with VOXELMAN 3D navigator[J].Stud Health Teehnol Inform，2001，81（1）：379-385.

[4]张绍祥，刘正津，谭立文，等.首例中国数字化可视人体完成[J].第三军医大学学报，2002，24（10）：1231-1232.

[5]Zhang S X，Heng P A，Liu Z J.Chinese visible human project[J].Clin Anat，2006，19（3）：204-215.

[6]Strunk H，Stnekmann G，Textor J，et al.Limitations and pitfalls of couinauds segmentation of the liver in transaxial imaging[J].Eur Radiol，2003，13（11）：2472-2482.

[7]Guo Y L，Heng P A，Zhang S X，et al.Thin sectional anatomy，three dimensional reconstruction and visualization of the first ease of Chinese visible human heart[J].Surgical and uadioloc Anatomy，2OO5，27（1）：113-118.

[8]Burden C，Preshaw J，White P，et al.Validation of virtual reality simulation for obstetric ultrasonography：a prospective cross-sectional study[J].Simul Healthc，2012，7（5）：269-273.

[9]Rousian M，Koning A H，Hop W C，et al.Gestational sac fluid volume measurements in virtual reality[J].Ultrasound Obstet Gynecol，2011，38（5）：524-529.

[10]Johnson S J，Hunt C M，Woolnough H M，et al.Virtual reality， ultrasound-guided liver biopsy simulator： development and performance discrimination[J].Br J Radiol，2012，85（1013）：555-561.

（收稿日期：2013-06-13） （编辑：何玉勤）