[发明专利]一种包含中国人群差异的三维可交互式解剖教学方法

说明书

本发明公开了一种包含中国人群差异的三维可交互式解剖教学方法。该方法可通过计算机本地软件和Web端浏览器实现三维可视化解剖形变模型交互式操作，实现人与人之间的解剖形态变化差异学习，达到辅助解剖学教育的目的。本发明采用的技术方案分两部分，一是使用可变形模型技术根据大量医学影像获得可形变的人体解剖学模型，通过该数字模型的变形反映不同人的解剖学差异；二是用计算机本地软件和Web端浏览器构建人体形变模型交互式教学系统，实现解剖学形变模型的形变及模型缩放、角度旋转等交互式操作。该教学软件系统的Web端版本不依赖于平台或操作系统，仅通过浏览器完成模型的显示，实现跨平台、跨操作系统的使用和灵活的交互式操作。

技术领域

本发明涉及一种包含中国人群差异的三维可交互式解剖教学方法，将人与人之间的解剖学差异通过可变形的三维解剖模型来展示，并将这种包含人体解剖形态差异的模型通过计算机本地软件或在线网页应用于解剖学教学及临床应用。

背景技术

人体器官的解剖学知识在人体解剖学课程和疾病临床诊断与治疗中的地位举足轻重。人体器官疾病的医学诊断与治疗需要对复杂的人体解剖结构和结构之间的空间关系进行清晰准确的评估。作为基础医学的支柱和直观性极强的学科，人体解剖学是一门重要且非常必要的理论与实践相结合的学科，需要大量解剖资源来支撑教学和医学学生的实践。传统的解剖学模型仅仅依靠稀少且难以保存的捐赠人体标本、难以直观理解的二维平面挂图或者粗糙的人体模型，均由于缺乏精确空间定位等因素很难起到良好的教学效果。故此，解剖学的教育迫切地需求结构真实精准的三维解剖学模型。

数字解剖是一种可以对解剖结构进行计算机化，进而以不同方式进行观察、测量和操作解剖结构的技术。随着各种医疗影像设备和三维(3D)可视化技术的不断发展，数字化的3D解剖结构也逐渐完善。三维数字人体解剖学模型将复杂的解剖结构通过层层显示或者按需求部分显示，使得医学生能够从多方位、层面、空间进行反复观察，并且能根据需求从全局与局部微展示器官的结构、动态的展示循环或传导等等。目前已有一些具有教学或临床意义的局部虚拟三维模型构建，例如女性骨盆模型、眼球解剖模型、高精度骨骼模型以及脑部解剖学向导的混合形变模型等等，以及全身范围的模型如Human Anatomy Atlas、AnatomyPhysiology与Complete Anatomy等。

近年来，基于网络浏览器的Web端的三维可视化人体解剖模型开始逐步用于解剖教学。Web端的三维可视化技术继承来网络的重要优势，模型的使用不依赖于操作系统或者与平台相关的插件，可以直接实现跨平台、甚至移动设备的访问，不需要移植成本。建立完成的Web端模型能够给所有需要的医学教学和学生提供模型服务，模型建立可以达到很好的网络实时应用和多端的共享，大大降低了全国所有医学院校的解剖学课程教学成本。

虽然三维数字解剖模型以及其Web端应用对于取得了良好的教学效果，但现有的数字模型多是针对一个标准的人体，没能涵盖不同人类个体之间的解剖形态差异。由于人群之中存在着比较可观的个体差异，仅仅通过标准的人体模型进行教学，不利于学生了解不同人之间的器官形态差异。如果能够通过三维模型的变形来展示不同个体之间的解剖结构形态变化，则对于解剖教学以及学生未来的医疗实践起到更好的帮助。

发明内容

基于上述考虑，本发明提出了一种基于中国健康人群解剖形变模型的教学软件系统。本发明使用的可变形解剖模型是以大量中国人医学影像作为训练样本，由统计形状模型建模的方法从大量样本中提取出不同人之间的真实解剖变形方式，并通过计算机本地软件或Web浏览器实现用户交互调整模型的变形，从而观察到不同人之间器官解剖形态的变化，更加接近真实临床诊疗中面对的不同个体的解剖形态，为解剖教学提供新颖的个体差异知识，方便学生用个人电脑或移动端设备来上网学习。

本发明提供了一种通过统计形状模型技术获取人体医疗影像中人与人之间的解剖学差异，并将这种差异展现为可交互调节的三维模型变形过程，将其应用于解剖教学，使学生学习到不同人之间的个体解剖学差异，包括如下步骤：

本发明的技术方案：