數字醫學(xué)技術(shù)在中醫傷科學(xué)關(guān)節脫位教學(xué)中的應用
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【摘 要】為了探索數字醫學(xué)技術(shù)在中醫傷科學(xué)中的教學(xué)效果，在關(guān)節脫位教學(xué)中應用精細的CT掃描數據，在MIMICS10.0軟件內構建關(guān)節脫位的三維模型，并進(jìn)行關(guān)節脫位機理以及復位的演示教學(xué)，簡(jiǎn)化了教學(xué)過(guò)程，加深了學(xué)生的印象，節約了教學(xué)資源，提高了教學(xué)效果，該方法可廣泛應用到中醫傷科學(xué)的教學(xué)中。
【關(guān)鍵詞】數字醫學(xué)技術(shù) 中醫傷科學(xué) 關(guān)節脫位教學(xué)改革
隨著(zhù)教育理念、教學(xué)方法的不斷更新以及信息化的到來(lái)，信息技術(shù)在教學(xué)中得到了充分的應用，其和傳統的教學(xué)方法相比具有不可比擬的優(yōu)越性。
在眾多信息化教學(xué)方法中，數字化醫學(xué)技術(shù)已被應用到醫學(xué)諸多學(xué)科的教學(xué)中，尤其在以形態(tài)為主的學(xué)科中應用更為廣泛。
但在中醫學(xué)科的應用顯得較為滯后，為改變教學(xué)方式，在中醫傷科學(xué)的教學(xué)中，我們將關(guān)節脫位的教學(xué)完全數字化，取得了比較好的教學(xué)效果，現報道如下。
一 材料
PHILIP16排螺旋CT、PC機、MIMICS10.0軟件。
二 方法
1.原始資料的獲取
選取肩關(guān)節、肘關(guān)節、腕關(guān)節、髖關(guān)節、膝關(guān)節、踝關(guān)節等6大主要關(guān)節脫位的患者病例各1例，在簽署知情同意書(shū)后對脫位各關(guān)節進(jìn)行連續的CT掃描，掃描條件：像素0.301mm，層厚0.625mm，掃描數據以DICOM3.0格式刻盤(pán)保存。
2.不同脫位關(guān)節三維數字模型的構建
在PC機里應用MIMICS10.0軟件讀取不同脫位關(guān)節的二維序列DICOM3.0格式CT數據，應用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能將不同脫位關(guān)節的不同結構分割成相應的masks，利用MIMICS10.0軟件的三維重建功能構建不同脫位關(guān)節的三維幾何數字模型，將不同模型命名后保存于PC機或移動(dòng)硬盤(pán)。
3.解剖結構的認識和測量
利用MIMICS10.0軟件在PC機讀取所建脫位關(guān)節的
三維模型，首先從正前位和正后位認識關(guān)節的整體結構，向學(xué)生講解各解剖結構的名稱(chēng)、外形、臨床意義，見(jiàn)圖1;然后將關(guān)節分不同關(guān)節面分開(kāi)顯示，并以側位和正位向學(xué)生講解不同關(guān)節面的名稱(chēng)、形態(tài)、臨床意義，見(jiàn)圖2;利用MIMICS10.0軟件的二維和三維測量功能對整體關(guān)節和不同關(guān)節面的相關(guān)解剖結構進(jìn)行測量，向學(xué)生演示測量中的定位方法、測量結果，見(jiàn)圖3、4。
4.復位教學(xué)的實(shí)施
采用小班上課，課堂上用PC機讀取所建脫位關(guān)節的三維模型，旋轉、移動(dòng)關(guān)節以及各關(guān)節的不同組成結構，以立體的、全方位的方式講授各個(gè)關(guān)節的組成、脫位發(fā)生的原因、機理以及脫位的不同類(lèi)型、脫位后各關(guān)節面的立體位置關(guān)系;再利用MIMICS10.0軟件的復位功能講授、演示脫位關(guān)節的復位過(guò)程，立體地、動(dòng)態(tài)地展示關(guān)節復位過(guò)程中各構成的位置變化及各關(guān)節面的運動(dòng)軌跡，圖5示為肩關(guān)節脫位復位前(A)、復位中(B)和復位后(C)的形態(tài)。
三 結果
構建了肩關(guān)節、肘關(guān)節、腕關(guān)節、髖關(guān)節、膝關(guān)節、踝關(guān)節等6大主要關(guān)節脫位的三維數字模型。
在教學(xué)中同學(xué)們非常直觀(guān)地了解了不同關(guān)節的解剖結構形態(tài)、不同脫位類(lèi)型關(guān)節面的位置關(guān)系以及關(guān)節復位的動(dòng)態(tài)過(guò)程，提高了教學(xué)效果，縮短了教學(xué)時(shí)間。
四 討論
在中醫傷科學(xué)以往的教學(xué)中多采用解剖示意圖、X線(xiàn)片、CT以及MRI掃描數據圖片向學(xué)生進(jìn)行演示，具有一定的直觀(guān)性，但這些都是二維圖像，在教學(xué)中需要充分發(fā)揮老師和同學(xué)們的三維立體想象，缺乏立體感，學(xué)習起來(lái)比較抽象，難以理解。
雖然目前CT、MRI圖像可以進(jìn)行三維重建，但其重建只能在CT、MRI機上進(jìn)行而多用于臨床觀(guān)測，若要將其應用于涉及面更廣的教學(xué)中則其交互性很差，很難滿(mǎn)足教學(xué)的要求。
利用解剖標本教學(xué)雖具有立體結構，但受到來(lái)源的限制以及無(wú)法觀(guān)測其內部結構等不足的影響也很難滿(mǎn)足現代教學(xué)的要求。
所以傳統的教學(xué)方法存在諸多的不足，為滿(mǎn)足教學(xué)亟須改變教學(xué)方式和方法。
數字醫學(xué)技術(shù)是隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展將數字技術(shù)和醫學(xué)有機結合而興起的一項跨學(xué)科的高端技術(shù)，隨著(zhù)各種數字化軟件功能的不斷完善，它很好地實(shí)現了人與計算機之間的互動(dòng)，可以處理更為復雜而龐大的人體數據，而且將處理結果可視化、重復化地加以展示。
這樣就解決了傳統教學(xué)方法的諸多不足。
我們將數字醫學(xué)技術(shù)應用到關(guān)節脫位的教學(xué)中，利用CT掃描的二維圖片在安裝有MIMICS10.0軟件的教學(xué)PC機上構建脫位關(guān)節的三維模型，并利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉、復位以及可視化等功能非常直觀(guān)、立體、動(dòng)態(tài)以及可視化地展現不同關(guān)節的組成結構和復位過(guò)程，簡(jiǎn)化了教學(xué)過(guò)程，加深了學(xué)生印象，節約了教學(xué)資源，提高了教學(xué)效果。
我們在脫位關(guān)節的三維重建時(shí)，應用MIMICS10.0軟件的圖像分割功能，將關(guān)節的不同結構分割成不同的masks，以不同的顏色顯示，使建出來(lái)的模型的不同結構獨成一體，而且顏色不一樣，模型看起來(lái)立體感更強，有利于同學(xué)們對解剖結構的觀(guān)測。
應用MIMICS10.0軟件的分開(kāi)顯示功能可以非常直觀(guān)地觀(guān)測各個(gè)關(guān)節面骨骼的立體形態(tài)，并可以應用MIMICS10.0軟件的三維測量功能非常準確地測量包括長(cháng)度和角度等各項解剖數據，以精確地了解脫位后各關(guān)節的畸形數據。
而且獨立構建的各個(gè)結構，可以利用MIMICS10.0軟件的平移、旋轉、復位功能任意移動(dòng)各個(gè)結構，嘗試不同的復位方法;三維數字模型一旦建立，可以不斷地重復操作且不會(huì )破壞所建模型，極大地節約了教學(xué)資源。
臨床上關(guān)節脫位的復位多采用手法復位，其復位過(guò)程中各關(guān)節面的運動(dòng)軌跡無(wú)法直視，課堂教學(xué)更是如此，學(xué)生學(xué)習起來(lái)非常抽象。
我們利用MIMICS軟件構建三維可視化模型并模擬復位操作，可非常精確地顯示關(guān)節面在復位過(guò)程中的運動(dòng)軌跡，了解其對周?chē)Y構的影響以及復位過(guò)程中的影響因素，讓學(xué)生能很好地理解脫位關(guān)節的復位過(guò)程，同時(shí)也可以非常直觀(guān)地評價(jià)復位過(guò)程。
這樣學(xué)生學(xué)習起來(lái)非常輕松，而且學(xué)習興趣很高，敢于去進(jìn)行實(shí)踐操作，整個(gè)教學(xué)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，極大地提高了教學(xué)效果。
通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，我們覺(jué)得數字醫學(xué)技術(shù)在以形態(tài)學(xué)為主的學(xué)科的教學(xué)中應用非常簡(jiǎn)便，具有廣闊的應用前景，而且隨著(zhù)相關(guān)軟件的不斷更新，其功能不斷完善，數字醫學(xué)技術(shù)在醫學(xué)各科的教學(xué)中必將被更加廣泛和深入地應用，將為進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量、培養創(chuàng )新型人才發(fā)揮更大的作用。
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