CN105160977A - 一种人体解剖学3d教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医学解剖学，特别涉及一种人体解剖学3D教学系统。包括模型图像存储模块、教学信息存储模块、显示模块以及人机交互模块；所述模型图像存储模块中存储有人体解剖单位3D模型；所述教学信息存储模块中存储有与所述人体解剖单位3D模型一一对应的医学名称及相应医学名称的名词解释；所述人机交互模块用于接收用户对人体解剖单位3D模型的操作指令；所述显示模块用于根据用户的操作指令将所述人体解剖单位3D模型显示。本发明利用人体解剖单位3D模型进行解剖学教学，解决了传统解剖学教学过程中采用二维图像或者人体标本所遇到的各种问题，从而为解剖学教学提供更加精准、方便的人体解剖单位模型，让学生更加生动、直观学习各个人体解剖单位。

Description

一种人体解剖学3D教学系统

技术领域

本发明涉及一种医学解剖学领域，特别涉及一种人体解剖学3D教学系统。

背景技术

解剖学是一门医学形态学科，而现阶段的解剖学教学方式主要是根据教材(国家“十二五”《系统解剖学》教材)内容授课，教学过程主要以文字、二维图谱、教学模型、人体标本、医院CT、MRI图片辅助为主。

随着现代医学教学和科研需求的快速发展，解剖学教材和辅助工具的弊端日渐暴露出来，在教学过程中解剖学教材文字内容抽象，二维图谱不能多角度展示解剖结构，导致理解、记忆困难；新铸教学模型耗时费力，细节处理不全面，展示效果不佳；而人体标本尸源匮乏，保存不易且成本高昂，长期反复使用导致标本质量差，许多部位腐化变形，实验课程成本高昂。

发明内容

为了解决解剖学教学过程中，采用二维图谱不能多角度展示解剖结构，导致理解、记忆困难；新铸器官教学模型耗时费力，细节处理不全面，展示效果不佳；而人体标本尸源匮乏，保存不易且成本高昂，长期反复使用导致标本质量差，许多部位腐化变形，实验课程成本高昂的问题，提供一种采用人体解剖单位3D模型(也可以叫3D图像)进行教学的人体解剖学3D教学系统。

所述人体解剖学3D教学系统包括控制模块、模型图像存储模块、教学信息存储模块、显示模块以及人机交互模块，所述模型图像存储模块、教学信息存储模块、显示模块以及人机交互模块均匀所述控制模块连接；

所述模型图像存储模块中存储有人体解剖单位3D模型；

所述教学信息存储模块中存储有与所述人体解剖单位3D模型一一对应的医学名称及相应医学名称的名词解释；

所述人机交互模块用于接收用户对人体解剖单位3D模型的操作指令；

所述显示模块用于根据用户的操作指令将所述人体解剖单位3D模型显示。

进一步的，所述操作指令包括对所述人体解剖单位3D模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对所述3D模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示。

进一步的，所显示模块还显示跟当前显示的人体解剖单位相对应的医学名称及所述医学名称的名词解释。

进一步的，所述人体解剖学3D教学系统还包括自定义标签模块，其用于用户对所述人体解剖单位3D模型进行自定义标注。

一些实施例中，所述人机交互模块包含触摸屏，用户通过所述触摸屏发出所述操作指令；另外一些实施例中，所述人机交互模块包含传统的键盘、鼠标，用户为通过键盘、鼠标发出所述操作指令。

一些实施例中，所述人体解剖单位3D模型中包含的各个人体解剖单位名称按照其所属解剖学类别以树状图的形式列出，所述人体解剖单位为所述树状图的叶子节点，所述叶子节点绑定各个人体解剖单位的3D模型的唯一识别码，用户通过点击叶子节点显示相应人体解剖单位的3D模型。

进一步的，所述医学名称及医学名称的名词解释包括中英文两个版本，用户可以选择显示中文版本、英文版本或者中英文同时显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的一种人体解剖学3D教学系统，其利用人体解剖单位3D模型进行解剖学教学，解决了传统解剖学教学过程中采用二维图像或者人体标本所遇到的各种问题，从而为解剖学教学提供更加精准、方便的人体解剖单位模型，让学生更加生动、直观学习各个人体解剖单位。

附图说明：

图1为本发明提供的人体解剖学3D教学系统框架图。

图2本发明实施例中人体解剖单位3D模型建立方法流程图。

图3为本发明中树状图部分显示示例。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：本实施例提供一种人体解剖学3D教学系统，所述人体解剖学3D教学系统包括控制模块1、模型图像存储模块2、教学信息存储模块3、显示模块4以及人机交互模块5，所述模型图像存储模块2、教学信息存储模块3、显示模块4以及人机交互模块5均匀所述控制模块1连接。

所述模型图像存储模块2中存储有人体解剖单位3D模型，所述3D模型以fax格式储存(图像储存格式仅为举例，不代表任何限定)，本实施例中，所述人体解剖单位3D模型为按照人体形态拼合的3D模型，即所述人体3D模型与人体形状相同；而在另外一些实施例中，所述人体3D模型为树状图，而树状图以xml文档形式储存(储存格式仅为举例，不代表任何限定)，所述人体解剖单位的3D模型按照其在人体中的相对位置呈树状排列，每个人体解剖单位的3D模型为一个节点。

所述教学信息存储模块3中存储有与所述人体解剖单位3D模型一一对应的医学名称及相应医学名称的名词解释；所述医学名称及医学名称的名词解释包括中英文两个版本，用户可以单独或者同时让所述医学名称及名词解释显示中文版本、英文版本或者中英文同时显示，即用户可以单独让医学名词显示显示中文版本、英文版本或者中英文同时显示，也可以单独让名词解释显示中文版本、英文版本或者中英文同时显示。

所述人机交互模块5用于接收用户对人体解剖单位3D模型的操作指令；所述显示模块4用于根据用户的操作指令将所述人体解剖单位3D模型显示。

所述控制模块1用于控制上述模块的运行。

进一步的，所述操作指令包括对所述人体解剖单位3D模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对所述3D模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示。

进一步的，所显示模块4还显示跟当前显示的人体解剖单位相对应的医学名称及所述医学名称的名词解释。

进一步的，所述人体解剖学3D教学系统还包括自定义标签模块，其用于用户对所述人体解剖单位3D模型进行自定义标注。

本实施例中，所述人机交互模块5包含触摸屏，用户通过所述触摸屏发出所述操作指令；另外一些实施例中，所述人机交互模块5包含传统的键盘、鼠标，用户为通过键盘、鼠标发出所述操作指令。

如图3所示，本实施例中提供的教学系统中，人体3D模型的各个解剖单元名称以树状图的形式列出，所述树状图按照人体解剖学的学科进行树状分布，如将人体区分为皮肤系统、骨学、关节学、肌学、消化系统、呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统、周围神经系统、淋巴系统、生殖系统、内分泌系统及泌尿系统等13个类别设置为树干，将各个树干包含的人体器官设置为节点，如，皮肤系统分为左半身和右半身两个节点，而其中节点右半身又包含有左足部、左头发、左手、左头部、左大阴唇、做小腿、左大腿、左颈部、左盆部、左肩部、左手臂等人体解剖单位构成的叶子节点。用户可以通过选择、点击树干、节点或者叶子节点来选择显示哪部分人体解剖单位的3D模型。下表1中列举了身体不同部位或系统的一些人体解剖单位名称(仅列部分，用以解释人体解剖单位的含义)，本发明提供的教学系统中实际包含全部的人体解剖单位，全部的人体解剖单位可由常见的解剖学教材(如《系统解剖学》人民卫生出版社出版，第8版，主编：柏树令、应大君)中得出。

表1

应注意的是，本发明提供的人体解剖学3D教学系统中的人体解剖单位3D教学模型可随时更新(利用unity3D引擎接口)，当有更加清晰的人体解剖单位3D模型时，只需将部分或全部的人体解剖单位3D模型更换即可完成教学系统的升级换代；同理，当解剖学相关的医学名称及名词解释有新的进展时，本发明也可方便的将相应内容更新。

另外，本实施例中，是通过将各个所述人体解剖单位的3D模型设置上唯一对应的识别码，再通过将该识别码与各个人体解剖单位对应的叶子节点绑定来实现对该人体解剖单位的选择指定的；相应的，当选择树干或者节点时，该树干和节点下包括的叶子节点对应的3D模型全部显示。

本发明中的人体解剖单位3D模型可以按照如图2所示的方法建立(本方法仅为举例不代表任何限定)，包括如下步骤：

S01：以10mm为厚度，获取人体标本断层切片，，所述人体标本断层切片是指当人竖直站立时的水平剖面切片，本步骤中是指将人体标本从头到脚切割为10mm厚的断层切片。

S02：以10mm为断层间隔，通过CT和/或MRI采集人体断层图像数据(CT和/或MRI采集人体断层图像是以数据形式储存，而以图像形式显示的，因此在后续步骤中，对相应部分图像的筛选，等同于对相应部分图像数据的筛选)；应注意的是步骤S01和步骤S02并非不可更改的特定前后顺序，也可首先获取大量的满足要求的CT和/或MRI采集人体断层图像数据，再获取满足要求的人体标本断层切片。

S03：以人体解剖单位为基本单元，将获取的人体断层图像与所述人体标本断层切片进行图像匹配筛选，选取与所述人体标本断层切片中各个人体解剖单位相匹配的对应人体断层图像数据并将其区分标定；即，以人体标本断层切片中的每个人体解剖单位为基本单元(如，表1所示)，选出所述人体断层图像中与其相匹配的图像，并将该匹配图像的图像数据标定采用(之所以要选，是因为某些CT/MRI人体断层图像达不到选用标准，如图像不够清晰)。

应注意的是，在为同一人体标本断层切片中不同人体解剖单位选择匹配的人体断层图像时，完全可能是由不同的所述人体断层图像选出，即可能该切片中的心脏选用的是一副人体断层图像中的心脏部分的图像数据，而同时该切片中的肺选用的是另一副人体断层图像中的肺的图像数据。

实际应用中，也可以通过获取满足厚度要求的人体标本断层切片的切片图像来实现本步骤；即完全可以使用符合要求的人体标本断层切片的图像来完成对比筛选工作，而不一定拿人体标本断层切片实物，但应明确是，因为在此步骤中，不管是使用人体标本断层切片实物还是人体标本断层切片的图像，其起到的作用都是相同的，其都应该为本发明专利的保护范围之内。

S04：将经过标定的所述人体断层图像数据进行整合并进行三维建模，以形成各个人体解剖单位的3D模型，这个步骤可以是在将所有的所述人体标本断层切片的所有人体解剖单位都找到相匹配的所述人体断层图像数据后来一块生成各个人体解剖单位的3D模型，也可以是边对比边生成某些个已经完成对比的人体解剖单位的3D模型，本实施例中，是采用医学建模软件(MIMICS)完成步骤S03、S04的。

进一步的，还包括对所述人体解剖单位的3D模型进行布线优化和面片数量优化的步骤，本实施例中，是采用CG(三维)软件(3Dmax/MAYA)对所述3D模型进行修改、布线优化及面片数量优化操作的。

进一步的，还包括将不同的人体解剖单位3D模型进行编码并组合成人体3D模型的步骤，应注意的是，在一些实施例中，所述人体3D模型为按照人体形态拼合的3D模型，即所述人体3D模型与人体形状相同；而在另外一些实施例中，所述人体3D模型为树状图，所述人体解剖单位的3D模型按照其在人体中的相对位置呈树状排列，每个人体解剖单位的3D模型为一个节点。

进一步的，每个生成的所述人体解剖单位的三维图形设置有唯一的识别码，该识别码用于唯一确定的指向其对应的所述人体解剖单位。

Claims (7)

1.一种人体解剖学3D教学系统，其特征在于，包括控制模块、模型图像存储模块、教学信息存储模块、显示模块以及人机交互模块，所述模型图像存储模块、教学信息存储模块、显示模块以及人机交互模块均匀所述控制模块连接；

所述模型图像存储模块中存储有人体解剖单位3D模型；

所述教学信息存储模块中存储有与所述人体解剖单位3D模型一一对应的医学名称及相应医学名称的名词解释；

所述人机交互模块用于接收用户对人体解剖单位3D模型的操作指令；

所述显示模块用于根据用户的操作指令将所述人体解剖单位3D模型显示。

2.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所述操作指令包括对所述人体解剖单位3D模型进行选择、旋转、缩放、平移、拆分、拖拽以及对所述3D模型进行断层显示、半透明显示以及高亮显示。

3.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所显示模块还显示跟当前显示的人体解剖单位相对应的医学名称及所述医学名称的名词解释。

4.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所述人体解剖学3D教学系统还包括自定义标签模块，其用于用户对所述人体解剖单位3D模型进行自定义标注。

5.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所述人机交互模块包含触摸屏，用户通过所述触摸屏发出所述操作指令。

6.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所述人体解剖单位3D模型中包含的各个人体解剖单位名称按照其所属解剖学类别以树状图的形式列出，所述人体解剖单位为所述树状图的叶子节点，所述叶子节点绑定各个人体解剖单位的3D模型的唯一识别码，用户通过点击叶子节点显示相应人体解剖单位的3D模型。

7.如权利要求1所述的人体解剖学3D教学系统，其特征在于，所述医学名称及医学名称的名词解释包括中英文两个版本，用户可以选择显示中文版本、英文版本或者中英文同时显示。