现代医学仿真技术的研究进展及应用

3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用研究

摘要：进入21世纪以来，我国科技水平迅速发展，3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中应用广泛。随着时代的发展和科学技术的进步，医学领域出现了一系列3D数字虚拟仿真系统的人类研究产品。这些三维虚拟教学软件的出现，为困扰解剖学教学多年的问题找到了答案，受到了医学教师、学生和临床工作者的认可。在此背景下，本文论述了3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点，及其在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用与效果、评价，希望为相关工作者提供宝贵的信息。

关键词：3D数字虚拟仿真系统；人体解剖学；组织胚胎学；应用研究

引言

中华人民共和国教育部于２０１２年３月正式发布了《教育信息化十年发展规划（２０１１—２０２０年）》，规划中明确指出，我国教育改革和发展的方向是显著提高信息技术与教育教学发展的深度融合，以教育信息化促进教育变革，实现教育现代化，利用先进网络和信息技术，建立健全高等教育信息化、数字化的基础设施，以促进创新性人才培养、提高科研水平、增强社会服务与文化传承能力，促进教育质量全方位提高。在当今“互联网＋”的教育背景下，教学模式也随之发生了变化，已经逐渐向“传统＋数字”的模式转变。随着虚拟仿真技术不断融入课堂，彻底颠覆了课堂教学手段，极大丰富了教学内容，最大限度地调动了学生的主观能动性和创新性。学生可以有针对性地利用课外闲暇时间进行预习或复习，实现从“要我学”到“我要学”的转变，彰显了信息技术与教育、教学的融合。学生处在智能化的教学环境中，基本达到了以学习者为中心的教育教学新模式。

1 3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点 3D数字虚拟仿真系统，是利用计算机技术和生物信息学技术实现人体解剖结构和组织胚胎结构信息可视化的软件系统，其通过采集人体解剖结构和组织胚胎信息，利用计算机和生物信息学技术重建人体三维图像，形成了一套系统、完整、灵活的视觉人体解剖学和组织胚胎学信息软件。之后，通过显示屏动态显示，方便多角度、多方向进行观测，其操作界面还具有单独显示、透明、逐层剥离等特殊功能。

模拟仿真技术在医学中的应用

在当今医学领域中，模拟仿真技术变得越来越重要。这是一种让医学专业人员在安全、无风险的环境中进行手术、诊断和疗法实践的技术。这项技术改变了传统的医学培训方式，并且已经得到了广泛的应用。模拟仿真技术的应用，已经让医生们更快地学习，更精准地进行操作，并且在一些特殊领域中表现出了明显的突破。

一、模拟仿真技术在手术操作中的应用

在手术操作领域，模拟仿真技术最为突出。手术操作对于医生来说非常重要，然而自然的人体结构和器官是高度复杂的，不同的人体结构和变化，对于医生来说，都需要不同的方法和手段来应对。这是在传统医学教育中无法解决的问题。为了让医学生能够更好地掌握手术技能，仿真机器人系统的开发和应用给予了他们一个安全、可控、高效的操作平台。

以国内常见的机器臂为例，它可以通过仿真人体结构的方式，使医学生和实习生能够在这个人体结构的的虚拟环境下进行训练。仿真手术中，由于没有真正的人体器官，因此能够在缩短培训时间的同时，降低人为因素的影响，提高操作技能的成功率，更好地践行手术标准。

二、模拟仿真技术在医疗设备中的应用

在医疗设备上，包括血压计、心电图仪、X光机等医疗设备都可以通过仿真机器人系统来进行模拟。仿真系统中设备的性质和特点都可以与真实情况完全相同，并且在实际使用操作过程中，可以通过模拟仿真技术进行多种情境的模拟。这使得医生们能够更加深入地了解医疗设备，并且更好地掌握其操作技巧。同时，也能够预先了解可能出现的设备故障，并且在出现问题时迅速进行出故障处理。

三、模拟仿真技术在医学教育中的应用

仿真技术也在医学教育方面得到了广泛的应用。传统的医学教学，大多以书本知识为主导，少量的实践操作限制了医学生的知识掌握能力，使得很多医学生在实际的临床工作中遇到问题时缺乏足够的应对能力。仿真技术的应用，能够让学生跨越书本，舒展实践处理能力，探索不同医疗场景下行之有效的治疗方法和方案，让学生更好地了解各个疾病的治疗方法以及对不同药物的反应情况。通过多种情境的模拟，使得学生了解到每一个手术或者治疗过程的各个环节，让学生更好地了解将来的临床工作，提高了解决问题的能力。

２　现代医学仪器与应用　

生理系统建模仿真的研究与展望　

罔毅。　邹赛德。　苏镇培。　胡珊　卢林。　

摘要人体是一个由各种生理系统构成的异常复杂的生命系统ｒ对人体除可从分子角度研究外・　

还可从系统的角度来研究．因此．生理系统的建模与仿真成为研究人体的第二三种研究方法。循环系统　

是一个重要的生理子系统，也是较早运用建摸与仿真的方法进行研究的生理系统之一。脑卒中是主要　

危害人类健康的脑血管疾病，它也成为应用系统建模与仿真方法研究的新方向。　

关键词生理系统；建模；仿真　

前言　有人说，２Ｏ世纪末是ＩＴ（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，信息技术）的时代，２１世纪前十年　

将是ＩＴ加ＢＴ（ｂｉｏｌｏｇｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，生物技术）　

的时代，２１世纪前十年之后　则将是ＢＴ的时　

代　而对处于２１世纪之初的生物系统和技术的　

研究，虽然已有前人的研究作为垫脚之石，其　

仍然有很长的一段路要走，特别是对于生命科　学的研究。　

生命科学是最复杂和神秘的科学之一，以　

至于在科学高度发展的今天，有关生命现象的　

问题仍有许多的未知数。２０世纪的科学思维注　

重微观研究，而２１世纪，必然是微观与宏观相　

结合的科学思维成为主流，这种变化并不是人　们主观决定的，而是２Ｏ世纪科学实践的必然…。　

对于生命现象的研究，人们已经认识到生物科　学除了沿着组织一细胞一分子这一愈来愈细化　

的分析道路外，还要在系统科学理论指导下，　

从整体以及相互关联的观点来研究生物结构与　功能的综合研究道路。　

生理系统研究的发展　

人体是一个由各种生理系统构成的异常复　杂的生命系统，生理系统是人体晟重要晟基本　

的系统，它包含了人体所有的功能　以系统科　

学的理论为指导，采用系统工程方法，对生理　

系统进行系统仿真和建模，是当今科学界研究　生理系统的新的思路、方法和方向。　

人类在对生理系统的研究进程中．总是交　

替采用分析归纳（ｊｎｄｕｃｔｉｏｎ）和综合演绎　

作者单位：①５１００８０中山大学中山医学院计算机中心　②５１００８０中山大学附属第一医院神经内科　（ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ）的研究策略　Ｊ。一方面从分析的角　

浅析医学机能虚拟实验中仿真技术和网络技术的应用

摘要：医学机能实验中，部分实验具有操作难度大、实验具有一定危险性，实验设备功能雷同的实验室，造成了实验场地、仪器设备、实验技术人员等教学资源的极大浪费等问题。利用计算机仿真技术和网络技术相结合建立起来的医学机能虚拟实验室，则可以在很大程度上解决目前医学机能实验中所面临的这些困难，并取得良好的教学实验效果。由于模拟仿真实验无需相关实验器具，无需实验准备即可引导学生理解实验的操作步骤以及实验效果，可以作为医学机能实验教学的一个有益补充。医学机能虚拟实验技术的发展必然会给传统的医学机能实验的管理、方法带来重大的变革。本文试着从计算机仿真技术和网络技术相结合来论述医学机能虚拟实验中的应用，以探索医学机能虚拟实验在卫生职业学校实验教学中的发展前景。

关键词：医学机能实验；仿真技术；网络技术；应用

中图分类号：tp391.9

1实现医学机能实验的关键技术——仿真技术和网络技术

与传统医学机能实验手段相比，利用仿真技术和网络技术相结合的医学机能虚拟实验具有实验内容的丰富性、实验过程的完整性和实验结果的及时性、直观性。医学机能虚拟实验无需相关实验器具，无需实验准备即可引导学生理解实验的操作步骤及实验效果，可以作为机能学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到对所学知识的理解和强化作用。 1.1仿真技术的发展为医学机能实验提供了必要的技术条件

（1）仿真技术：仿真就是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。我们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助我们对现实中的某一层次的问题做出决策。仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近。传统的仿真方法：是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。如此迭代地进行，直到认为这个模型已满足试验者对客观系统的某一层次的仿真目的为止。