人體解剖學綜述大全11篇

時間:2023-06-13 16:07:23

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人體解剖學綜述

篇(1)

主管單位:廣東省科學技術協會

主辦單位:中山醫科大學;中國解剖學會;廣東解剖學會

出版周期:雙月刊

出版地址:廣東省廣州市

種:中文

本:大16開

國際刊號:1671-0770

國內刊號:44-1485/R

郵發代號:46-269

發行范圍:國內外統一發行

創刊時間:1979

期刊收錄:

CA 化學文摘(美)(2009)

核心期刊:

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽:

篇(2)

【中圖分類號】R758【文獻標識碼】A【文章編號】1005-0515(2011)02-0015-01

人體解剖學(常簡稱解剖學)是生命科學中的形態學科之一,是研究正常人體形態結構的科學,其基本任務是探索和闡明人體器官與組織的形態結構特征、位置毗鄰關系。根據研究和學習重點不同,可分為系統解剖學(大體解剖學)、局部解剖學、外科解剖學、數字解剖學等各相關學科[1]。在這些名稱中“解剖”一詞讓人產生歧義,尤其對那些對本學科了解較少的人誤解很大。作為醫學基礎課的命名應該更科學,更容易準確理解,更有利于學習和掌握。

1 “解剖學”在命名方面與習慣不符,有商榷的必要

通常的學科命名是以內容為主的,很少以研究方法命名。anatomy,來自希臘語anatome,從ana-temnein,“劈碎”引申來的[2] 。從這一學科內容看,學科主體是人體的結構及結構之間的聯系。從“劈碎”引申出的“解剖”是研究結構和結構關系的方法,不是學科的內容。而且隨著學科的發展,對細胞、組織、器官、系統的研究也已經不是用持刀切割這樣的方法能完成的了,顯微結構的觀察、組織處理技術、X線技術、計算機技術等都在應用。

2 在“解剖學”名稱的起源上有商榷的必要

20世紀前中國知識界是以“全體學”指稱“解剖學”,并經歷了一場由“全體學”到“解剖學”的發展過程 。了解這個過程后,我們就能知道對這門學科的命名是有商榷的必要的。英國在華醫學傳教士、同文館醫學教習德貞于1886年翻譯出版的《全體通考》開始使用了“解剖”、“解剖學”和“外科解剖學”等專業術語,用以闡述西方的身體知識和“解剖學”思想。但是德貞之所以要將其翻譯為“解剖” 是因為他要打破中國傳統文化中不能解剖人體的觀念:中醫既不究心于諸物之體,復不欲剖乎死人之身。1884年前,中文關于人體結構的著作中從未出現“解剖”和“解剖學”的字樣。19世紀70年代德貞出版的人體結構解剖學圖譜,其譯名為《身體骨骼部位臟腑血脈圖》(Anatomical Atlas),這里也沒有“解剖”的字樣[3]。說明他也沒有把“解剖”這一名詞作為一個專一的特指。

3 由于首次命名的歷史背景有商榷的必要

1915年,教育部、中華醫學會、中國博醫會、中華民國醫藥學會和江蘇省教育會五方以專業學者與官方機構結合,組成聯合醫學名詞審查委員會,以完成醫學名詞統一事業。1916年,醫學名詞審查委員會召開的第一次會議的第一個議題就是要確定“Anatomy”的譯名。當時的選擇在“體學”和“解剖學”之間,主張采用“體學”代表的理由是:“體學”說法已有30多年,合信的《全體新論》和柯為良的《全體闡微》,就是講“人體學”而有代表建議用“解剖”,其理由是:“《全體通考》亦以稱之為解剖學,若再更改,永無統一之日[4]。最后,按名詞統一標準:一有根據;二順習慣的原則舉手表決。 最后同意“解剖學”者舉手,超過半數,即定“解剖學”為標準譯法。1927年由教育部審定,科學名詞審查委員會編輯的《解剖學名詞匯編》出版,官方正式確定“解剖學”的譯名[5]。也許同樣是因為怕“若再更改,永無統一之日”,這個譯名便被沿用至今。

4 在翻譯方面有商榷的必要

1908年,《高氏醫學辭匯》由博醫會出版,標志著醫學名詞標準化工作邁出了實質性的一步。其中“Anatomy”譯為“體學”,“Anatomist”譯為體學士和解剖士,“Human Anatomy”譯為“人體學”,“Dissection”當時譯為解剖學[6]。現代漢語中“解剖學”對應英語中“Anatomy”,拉丁語“Anatolia”譯為“解剖學”。不過,中文“解剖”可對應兩個英文單詞“Anatomy”和“Dissection”。當年,科學名詞委員會審定“Dissection”為“解剖與解剖術”。“Dissection”意為“解剖”的這個動作或從事的醫學行為,即“解剖術”。英語“Anatomy”(解剖與解剖學)最早源自希臘語,意思就是“Dissection”,這意味著“解剖”在西方古代醫學中并不是一門學問,而是一門技巧與技術,是一門剖割術或解剖術。這與中醫文獻中“解剖”的意思完全一致。“解剖”一詞雖在漢代已出現,但該詞語并沒有作為專用術語進入中醫學和中國知識體系中。中國醫學有其自成體系的身體知識語言,即臟腑學說[3]。“解剖”行為的詞語表述一直沿用傳統的“剖”、“割”、“刳”、“剝”等[7~8],現在當提及“解剖”時,首先想到的也是這些詞語,而不是一門學科。這是不符合翻譯原則的。翻譯應信守的原則是:遵從譯語習慣;切合語體語域。或嚴復提出的'信、達、雅'[9]。這里“信”與“達”都沒有達到,就更不用說“雅”了。中國人提及“解剖”想到的還是“剖”、“割”、“刳”、“剝”,而不是人體結構。

5 在系統學習、科學掌握人體結構方面有商榷的必要

學習西醫的醫學生入學后首先要學習掌握人體結構,因為它是西醫學基礎的基礎,即使生理、病理這樣的基礎課也一定要有人體結構知識做基礎。一些學生會很快理解解剖學是講人體結構的,但常會有學生恐懼的問:我們什么時候做解剖,尤其上實驗課更是嚴重。作為教師幾乎每學期都要為此作解釋:我們是學習正常的人體結構形態的,不是一定讓大家解剖尸體的,通過圖譜、模型、課件、標本的觀察都可以學習。當然如果在學習人體結構時親自解剖尸體更有利于知識的掌握。有學生就是因為恐懼而不愿意學習這么重要的一門課。像“數字解剖學”就讓人更費解了,從字面上看實在無法和人體聯系起來。一門學科對于未知者應該更直白才有利于人們學習和了解,而不應平添障礙、自找其擾。

6 在作為科學進行普及方面值得商榷

隨著人們生活水平的提高,人們更加注重對身體的保健,也就更需要對自己身體結構的了解。網絡上搜索人體結構,內容很少,因為這些內容被冠以“解剖”字樣了。當你搜索“解剖”時,網絡中與解剖聯系的又是恐怖、暴力,而不單是科學、正常人體結構。解剖學教師時常會被問:你解剖過多少個尸體?尸體從哪來?學生都要做解剖嗎?你們害怕嗎?神態中感覺解剖教師和劊子手差不多,經常有人對從事這一工作的人另眼相看。從業者做著如此高尚的工作,卻得不到應有的尊重, 人們對這門科學和從業者的誤解,與“解剖”學這一命名不無關系。這種現象是不利于這門學科的普及的。

既然“解剖”一詞有諸多的不當,那么用那個詞來替代它更好呢。筆者認為把“解剖”換為“結構”或“構造”更能表達這門學科的內容,即《人體結構學》。而且很多帶“解剖”字樣的詞都應該換為“結構”,如:“動物解剖學”是“動物結構學”。這會更為人們接受。這樣做從歷史角度看也是有依據的。西方科學史家將近代解剖學的誕生定在1546年比利時解剖學家維薩里(Andreas Vesalius)的《人體之構造》(De Humani Corporis Fabrica,簡稱為Fabrica)的出版。這部具有里程碑意義的解剖學著作以人體解剖替代動物解剖,終結了蓋倫解剖學在歐洲醫學界兩千年的統治。《人體之構造》使西方醫學走出中世紀的大門,代表了近代醫學的到來。維薩利的《人體之構造》,被譽為人類歷史上第一部最準確、最完整、最精美的人體解剖學典籍[10]。維薩利(Andreas Vesalius) 被譽為人體解剖學的奠基人,現代醫學的創始人之一,但是他介紹人體結構的書是(De Humani Corporis Fabrica,簡稱為Fabrica),而不是“Anatomy”和“Dissection”。

參考文獻

[1] 竇肇華.正常人體結構學[M]第二版 人民衛生出版社2010年1月.1

[2] 朗文當代高級英語辭典[M] 2004年7月 第一版 外語教學與研究出版社 .58

[3] 高.歷史研究 (京)][J/OL]2008年6期. 80-104

[4] 張劍.近代科學名詞術語審定統一中的合作、沖突與科學發展文 [DB/OL]

[5] 《 中國醫學通史》[OL]中國醫學通史近代卷西醫篇 近代西醫書籍的出版

[6] 左玉河.西學移植與中國現代學術門類的初建 [DB/OL]中華文史網

[7] 《現代漢語辭典》[M] 人民日報出版社 2006年3月 第二版 .627

[8] 《現代漢語辭典》[M]商務印書館 第五版 編者:中國社會科學院語言研究所詞典編輯室2009年2月.701[9] 劉杰輝.中國當代翻譯標準討論綜述[J/OL ]遼寧行政學院學報 2009年5月

篇(3)

中職解剖學基礎教學課程中的課時安排相對較少且教學數量被過度重視,教學質量則會被忽視,課時數量縮減與教學目的和教學準則相違背,此時中職教師應該正視中職教學現狀,不僅要向學生教授課本知識,還應該在立足于教學實踐的基礎上逐一舉例,做到言傳身教、授之以漁。中職解剖學基礎教學要求教師能夠對基本教學內容和基本臨床護理操作知識等熟練掌握,之后在此基礎上將二者有機結合起來進行講解,以至達到預期教學效果。

一、解剖學基礎教學中,應對運動系統體表骨性知識和運動系統肌性知識等進行重點講解

眾所周知,人體中有206塊骨和大約600多塊骨骼肌,中職解剖學基礎教學中,教師不必對所有人體骨和人體骨骼肌進行全面系統介紹。較為正確的做法是應對各個小結中骨性標志知識和相關肌性知識等進行重點講解,此時教師需要講解的主要內容包括露骨骨性標志和軀干骨骨性標志以及對應四肢骨骨性標志等。顱骨骨性標志主要有枕外隆突、乳突、下頜角、翼點,軀干骨骨性標志則分為第七頸椎棘突、胸骨角、劍突、全部胸腰椎棘突和肋弓,四肢骨骨性標志與前者不同,其主要分為肩胛骨下角、橈/尺骨莖突、髂嵴、髂前上棘、恥骨結節、坐骨結節、股骨大轉子。

應該了解到,全身肌性標志有咀嚼肌、胸鎖乳突肌、胸大肌、腹直肌、肱二頭肌、三角肌、股四頭肌、臀大肌、小腿三頭肌。上述人體骨性標志和人體饑性標志均在整體臨床護理工作過程中起到輔助定位作用,可以對人體深部器官位置和血管以及相應神經走向等進行準確判定,在一定程度上為臨床穿刺定位提供科學合理依據。中職教師在教授解剖學課程時應對每個課時進行詳細教授,對學生進行引導,使學生能夠從自身部位中找到正確位置,這樣即可有效聯系到臨床實踐,學生在課堂學習中若找到體內三角肌且同時指出人體肌肉注射正確部位即為人體內部三角肌中部,通過此種方法能夠有效突出此類標志的重要性,以便使學生能夠深刻記住這類知識。

二、人體器官形態結構和功能以及與相應臨床護理流程相結合

此條中首要一點就是將人體消化系統、人體呼吸系統、人體泌尿系統、人體生殖系統中各個人體器官形態結構和人體器官功能相互聯系,在此前提下將人體器官功能和臨床護理知識相互聯系起來,將學習順序安排妥當,為后續解剖學知識學習奠定基礎,所以我們在四大人體系統教授過程中應該將人體器官形態結構―功能―臨床護理相結合的課時教學放在第一位,教師在人體器官形態結構講解時應將人體臟器體表投影知識等進行重點講解,進而聯系臨床以至能夠為護理診斷工作提供科學化依據與合理化依據。

1.順序教學法

中職教師在教學過程中主要運用順序教學方法,此方法對學生掌握以及有效吸收知識更為有利,且使學生在課程思路方面更清晰,掌握更牢固。人體消化系統教學中,教師通常都會按照器官順序進行講解,其基本教學順序為口腔―咽―食管―胃―小腸―大腸,教師在講授此類知識的同時也應重點講解人體臟器形態結構知識和人體臟器功能知識以及二者之間的聯系等。胃壁結構特點教學中,胃底腺主要細胞分泌胃蛋白酶原,之后在此基礎上會適時參與蛋白質分解功能,還需要注意的一點是,胃底腺壁細胞會分泌出鹽酸和內因子等物質,此時鹽酸則具有殺菌功能和激活人體胃蛋白酶原功能,內因子會對將回腸維生素B12吸收效能提升到最大限度,教師要將臨床護理進行課堂教學融入,當胃粘膜出現損傷狀況時,胃酸分泌會有所減少且會出現消化不良等狀況。細菌生產繁殖會使人體胃酸分泌過多,會侵蝕胃和十二指腸等部位致使潰瘍病狀等產生。

2.臟器大體形態結構基礎教學及體表投影基礎教學相結合

人體重要內臟形態結構知識講解和相應人體體表投影講解等顯得尤為重要,便于內外科護理系統疾病診斷教學和系統疾病護理教學等,內臟體表投影記憶工作也會從中受益,內外科護理疾病診斷效率和診斷質量也會有所提升,二者是互相影響、互相促進的和關系,這也是解剖學基礎教學得以長足發展的主要原因之一。單就人體臟內結構與人體內臟功能而言,人體器官毗鄰壓縮則最為適宜,綜上所述,中職教師在講解解剖學知識時要側重于內臟大體形態結構知識教學及人體體表投影知識教學等,在消化系統中胃、十二指腸、闌尾、肝臟、膽囊、胰腺的大體形態結構和體表投影;在呼吸系統中肺的大體形態結構和體表投影;泌尿系統中腎、輸尿管、膀胱的大體形態結構和體表投影;生殖系統中、輸精管、前列腺、卵巢、輸卵管、子宮的大體形態結構和體表投影。

三、人體神經系統教學和人體脈管系統教學綜述

1.人體脈管系統教學要點分析

應按照以夠用教學原則進行中職解剖學基礎知識教學,人體脈管系統檢測時,護理專業學生和專業臨床醫生之間存在較大差別,中職護理專業需要重點掌握好人體全身血管分支和具體淺表靜脈走行,細小人體血管動脈血分布知識和人體靜脈學收集范圍知識等,教師只要稍有提及即可,在教學中插入護理常用靜脈注射部位及動脈止血部位,動脈血壓的測量,豐富課堂教學。而對于心臟,在講授中需側重于講授心臟的大體形態結構、入口與出口及心臟的體表投影,這樣可以為臨床護理內、外科心臟系統疾病的講授打下基礎。

2.人體神經系統教學要點分析

應該了解到,人體神經系統知識對于中職護理專業學生而言極為困難,本人從多年教學經歷中發現,在進行解剖學基礎教學中不能對人體神經系統知識進行盲目講解,這樣就不會達到預期教學效果和預期教學質量,中職護理專業學生在課堂學習中會屢不清頭緒,基本知識也會難以掌握。教師在講解人體神經系統內容時應對中樞神經系統答題形態和對應概念著重講解,不必拘泥于臨床護理關系知識講解中,脊髓內上、下行纖維素知識、腦干內的神經核團知識、內臟神經、腦和脊髓傳導通路知識等通通可以略講,要詳細介紹中樞神經系統的形態結構及周圍神經的主要分布,這樣就使神經系統一章淺顯易懂,有利于學生記憶深刻。

結束語

解剖學基礎課程是我們在進行整體中職護理教學中的重要組成部分和重點操作環節,從實際角度而言,其實一門專業性較強的學科,解剖學基礎教學內容應該與具體臨床護理需要等教學知識緊密相連,最為常見的即為護理注射技術教學、穿刺技術教學、插管技術教學和急救技術教學以及相應診療技術教學等,上述教學內容教授過程中均會在不同程度上應用到解剖學基礎知識。

篇(4)

【摘 要】解剖實驗課是醫學生的必修課,是實現由基礎醫學到臨床醫學過度的重要途徑。如何加快解剖實驗教學改革,通過在實驗教學中提高學生對解剖知識的求知欲,增強學生對解剖實驗的興趣,對于提高學生的實驗動手能力,以便使學校的解剖實驗教學適應現代化臨床醫學發展的需要意義重大。

關鍵詞 醫學院校;解剖實驗;教學改革

作者簡介:劉斯文(1964.10—),男,漢族,白城醫學高等專科學校解剖實驗室,實驗師。

解剖學是門古老的學科,是基礎醫學的重要內容之一。解剖實驗課是醫學生的必修課,是實現由基礎醫學到臨床醫學過度的重要途徑。解剖學課程內容龐雜,專業性強,理論描述抽象,學科中大量的醫學名詞需要死記硬背,學習起來非常枯燥,而傳統的解剖實驗教學,老師只在尸體標本上示教各器官的形態、結構、位置和毗鄰關系。學生再觀察標本,老師在旁指導、解疑與后期專業課及臨床操作技術脫節。隨著科技和人類的進步以及醫學教育改革的不斷深入,解剖學的教學面臨許多新的課題,如何加快解剖實驗教學改革,通過在實驗教學中提高學生對解剖知識的求知欲,增強學生對解剖實驗的興趣,對于提高學生的實驗動手能力,以便使學校的解剖實驗教學適應現代化臨床醫學發展的需要意義重大。

1 調整教學內容 教學中精講多練

解剖學是一門實踐性很強的學科,復雜的結構只有通過學生的主動的學習觀察及實際解剖才能得到充分理解。實驗課通過對正常結構的觀察及解剖,使學生掌握人體結構的形態位置,構造、毗鄰及其在臨床工作中的意義,使學生掌握形態學科學習的基本規律,養成科學思維方法,提高獨立觀察思考及實際動手能力,為后續臨床學科的學習打下堅實的基礎。

一是要從教學理念改革著手,從人才培養體系的整體目標出發,以培養學生實踐能力和創新能力為核心,運用現代化的教學手段,改革實驗教學內容,采用自主學習與實踐促進學習相結合的新型教學模式。

二是改革教學內容和教學方法,調整課程體系,調整教學內容,減少課程之間的內容重復,加強課程內容的融通和聯系。解決解剖學范疇的課程多、內容多、名詞多、形態結構多異,學生普遍感覺難學的問題,適應高層次“精英”醫學人才培養的要求。

三是充分利用現代教育技術,在原有的教學型多媒體課件的基礎上,開發制作助學型多媒體課件,充分運用多媒體課件,圖文并茂,使解剖形態學教學直觀、形象,有利于學生理解和掌握人體的形態結構,便于學生自學和復習。

四是通過實驗加深對理論的理解,調動學生學習的主觀能動性,留給學生獨立思考的空間。注重培養學生能力,教學中啟發學生的科學思維,不僅把本學科的基本內容傳授給學生,而且把本學科的科學思維方法傳授給學生。培養學生的自學能力和動手能力。

2 理論聯系實際,基礎結合臨床

一是以理論講授與學生觀察理論相結合,尤其強調學生對人體標本及模型的觀察理解。二是加強學生動手能力的培養,在系統解剖學的實驗教學中,以學生操作為主,要求學生自己動手找出人體重要結構,并作為評估其學習效果的主要標準。三是運用多種教學手段,提高學生學習效率,要在教學中量使用多媒體教學及聲像教學,力圖將教學中的難點形象的表達出來。四是結合臨床進行病例討論,教學中要突出重點,講清難點,介紹熱點,使學生通過尸體解剖操作,既提高了實踐能力,又加深了對理論的理解,使解剖形態學基礎與臨床診療相結合。教學中穿插臨床內容,把前后期的內容有機地結合起來,同時與臨床醫學院進行不同形式的合作,請臨床醫生參加教研室的集體備課,邀請臨床醫生上課,結合臨床講授部分解剖學內容,積極探索、安排局部解剖學與外科手術治療相結合的教學模式,理論聯系實際,使醫學前后期的課程內容相融通,基礎與臨床相結合。培養學生理論聯系實際,了解基礎醫學理論在臨床實踐中應用的方法。

3 提高實踐性教學效果

高質量的教具是提高教學質量的關鍵。一是在繼承傳統解剖學教學優點的基礎上,學校要為學生提供了主動學習的環境,高質量的多媒體教具,要具有逼真的圖像、鮮明的色彩、清晰的層次、準確的定位,從而大大減少教學中的煩瑣描述,更加直觀的表現局部的毗鄰、結構,提高教學效率和教學質量。二是發揮學生在實驗課中主體作用有利于調動學生的積極性。借鑒國內外醫學院校的經驗,在實驗觀察的基礎上結合臨床病例學生自由討論。通過討論式教學,調動學生的積極性,培養了學生的表達能力和認知能力,拓展了學生的知識面,為后續課程的學習打下了堅實的基礎。三是開展多種形式的實驗室活動有利于培養學生的創新能力。要給學生創造更多接觸標本模型的機會,定期開放實驗室。指定專人管理、指導和答疑。在實驗室教學活動中,組織學生組成科技活動小組,開展科技學術答疑,指導他們進行初步的科研實驗,查閱文獻,寫綜述和小論文等,增加他們的學習、科研興趣,從而培養了學生的科研創新能力,為走上工作崗位后繼續進行科學研究打下基礎。

篇(5)

1.本科生人體組織學與解剖學教學面臨的問題

人體組織學與解剖學作為師范類生物科學專業的一門基礎課程,旨在使學生掌握人體組織學與解剖學的基本理論和基本技能,使學生具備學習后續課程所需的人體形態學基礎。如今師范類本科生人體組織學與解剖學課程面臨著一系列問題,既有客觀原因又有主觀原因。客觀原因:學科本身的特點復雜難記,本科生解剖學實驗時間的壓縮,等等。主觀原因:部分調整錄取的學生對生物不感興趣,學生考研選擇帶來的問題[1],[2]。

2.采用啟發式教學、探究―發現式教學提高學生學習主動性

英國哈羅德?艾利斯教授明確提出了解剖學的教學目標,包括了以下幾個方面:基本解剖學術語,解剖實驗方法,可理解的三維解剖學,解剖學上常見的病理狀態,學生實驗的團隊合作,學生適應現實造成的死亡和尊重身體。解剖學教學應以自主學習為主[3]。

21世紀生物學教學的宗旨、內容都發生了很大的變化,生物學各學科教學的方式、方法也必須相應地實行變革。隨著生命科學的迅猛發展,以及教育教學改革的不斷深入,人體組織解剖學的教學內容、教學手段、教學方法等也需與時俱進[4]。

人體組織學與解剖學課程內容豐富、系統性強。在學習過程中,如何發揮學生學習的主觀能動性,對學習的效果有著很大的影響。為了強調學生學習的主觀能動性,在教學方法上,我們應該采用啟發式、探究―發現式教學,充分發揮學生的積極性和主動性[5]。

2.1啟發式教學激發興趣,提高學生學習的積極性

啟發式教學,就是根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律,運用各種教學手段,采用啟發誘導辦法傳授知識、培養能力,使學生積極主動地學習,以促進身心發展。啟發式教學方法多種多樣,但原則只有一條,就是在發揮教師主導作用的前提下,充分調動學生的學習積極性、主動性和創造性,放手讓學生大膽探索、實踐、總結、提高,讓他們主動去學習知識,掌握知識,應用知識,培養他們的思維能力,動手操作能力,應用知識能力,創新知識的能力。

2.1.1形象比喻啟發

教學中面臨的首要難點是常用術語,術語是描述性的,但只有通曉古希臘語的人才能理解原意。在引導學生了解身體的過程中,用單詞激發想象而不是抽象概括是很重要的。形象比喻,既能給學生以豐富的聯想,又能將孤單的抽象與枯燥無味的現象聯系起來,從而使學生借助聯想,加深理解某些生物概念和生物現象。激發想象是互動的,因為它把研究對象對學生的感官體驗結合起來,而抽象的詞語只來自閱讀或被動地聽講座的記憶。舉例來說,如果學生碰見不認識的術語,教師可以把它和圖像聯系起來,在黑板上寫出,并把它們拆開,在課堂闡明。比如術語“氣胸”,詞面意思對學生來說很模糊,可以分開來闡明,它的意思是“在胸外的空氣”。術語也可以用手勢來說明和解釋。在談到動脈收縮時,舉起一只手,慢慢地合上手指;要顯示擴張,打開手指。同樣,描述呼吸的機制,把手張開來顯示胸腔擴張,然后握緊手,以展示胸部的收縮增加了肺部內的空氣壓力迫使空氣呼出。

同時也可以聯系臨床上的病例和生活中的常識,加深對知識的記憶效果。比如,學習臂叢的分支時可用不同顏色的粉筆進行描繪,由閉孔神經聯想到騎馬,從動眼神經、滑車神經及展神經聯想到眼睛的保健,由股神經和坐骨神經聯系到臨床上股靜脈采血和臀肌注射,等等。教學時把知識性、科學性與趣味性有機地結合在一起,教學效果會事半功倍。只要學生感到有興趣,其思維就會活躍起來,課堂上將出現有趣的生動場面,然后老師因勢利導,使學生的認識步步深入,獲取新知識[6]。

2.1.2啟發性提問

教師在教學過程中根據教材內容、重點、難點和學生的能力水平提出富有啟發性思維的問題,應該在教材的關鍵處、轉折處和引申處等提出“為什么”,問題要有分量,又要難易適中,有利于師生間產生震動和共鳴。

舉一個簡單的啟發式提問的例子。例如一個肺的氣球模型,通過提啟發性問題提示學生來如何設計肺,如何根據所需要的肺的功能來設計肺的結構。學生可以通過一系列的啟發式問題來修改他們的原始設計或添加所需的結構特征。經過這種創造性的過程,學生在接下來觀看解剖模型和幻燈片時能夠把握住整體的概念而不會迷失在細節中。更重要的是,他們將會得到身體如何工作,以及可能的毛病的知識,而不僅僅記憶身體部位的名稱和特征。以下通過兩個啟發式提問教學實例來說明問題。

2.1.2.1設計呼吸系統

向學生分發氣球,讓他們吸入最多空氣盡可能一口氣吹脹氣球。這項活動將展示他們能夠在肺部一口氣吹出多少空氣(肺活量)。然后寫在黑板上:“呼吸―呼吸作用”,問學生:什么是呼吸道系統,需要做什么?學生會總結出來:首先,它需要用身體吸入和呼出空氣,所以需要設計東西做這件事,稱之為肺。肺需要有出口和入口,然后我們先做一個簡單的模型:一個氣球,它有彈性和一個缺口。可以畫出身體軀干的輪廓(頭部轉向一側的正面視圖),然后補充氣球肺和氣管。

接下來問:身體如何使肺部舒張和收縮?讓學生練習證明兩種呼吸機制:使用胸腔的肌肉,提升和舒張胸部的胸式呼吸(手放在胸骨),和使用腹部肌肉動作的隔膜腹式呼吸(手放在肚臍),這兩種呼吸可以說明為什么脊椎或脖子周圍神經的損傷可能切斷通向肋骨肋間肌或膈肌的信號,使一部分或另一部分肺不能進行呼吸。

肺吸取空氣進入人體后,氧氣必須從空氣中進入血液。肺的氣球模型不能很好地做到這一點,因為血液附近大多數的空氣永遠不會進入。我們需要一個設計帶來的氧分子接近周圍血管的模型。鑒于這一要求,學生將很快制定出肺的分支模型,解現實的肺部。這樣一步步問題的提出,學生進行獨立思考來解決問題,從而從一個氣球的狀態形成真正的肺的結構。

2.1.2.2設計循環系統

在設計呼吸系統中,將看到一個系統從肺部輸送氧氣到身體周圍,這將是一個循環的系統。可以讓學生預習課程,詢問:如果這個系統出了問題會發生什么?然后返回循環系統。

本課程的下一個問題是循環系統需要什么組件:心臟、血管、血液和控制系統。這可以用一個簡單的圖或模型來說明。然后,引導學生開始考慮系統的功能,他們會在設計中增加更多的功能。例如,血液必須從肺部吸收氧氣帶回心臟,然后向全身輸送含氧血液。所以,你需要兩個循環的兩個的心泵。心臟的各個部分也需要一個單向閥,以防止血液流回心臟。

為了保持血液循環,以控制血液分布,管道必須能夠收縮和擴張,這就需要血管肌肉層壁富有彈性。學生同時也可以想到,血管同時也可作為熱循環交換系統,這將有助于解釋身體對冷熱刺激的反應。

循環系統通過運輸液體和營養物質和消化系統與淋巴系統相聯系。這些設計特征都可從啟發式問題中得出。

2.1.3直觀的多媒體課件啟發

根據教材性質,難易程度,學生接受知識能力的強弱,反應的快慢,教師應采用多種教學手段、方法和形式,注重啟發式教學,應用多媒體課件,配合各種直觀教具(如掛圖、模型、標本、自身觸摸,等等),充分發揮學生的主動性和積極性,培養學生獨立觀察和獨立分析問題的能力,強調學生自學,努力提高教學質量和教學效益。

解剖學的課堂教學方法發展迅速,已經從書寫板書演變到多媒體授課,完全改變了課堂上老師寫板書、學生記筆記,課后學生背筆記的傳統教學方式。現在,教師省去了板書的時間,充分利用多媒體教學,但是仍然以教師講授為主,在講授的過程中涉及一些與解剖學相關的臨床病例知識,并采用CAI作為輔助手段,進行講授。這樣使所講授的內容更加豐富生動,使學生非常主動地參與教學,充分發揮主觀能動性,啟發和培養學生的發現問題、分析問題和解決問題的能力,實現教學的最終目的。

傳統解剖學教學需要用大量的掛圖、模型、標本和錄像資料等,費時、費力,效果還不理想。解剖學CAI教學使課堂有效時間增加,相同內容比用掛圖、模型、錄像資料等要節省1/3的時間;比用板書板圖的方式至少節省2/3的時間[7]。CAI教學豐富了課堂教學的內容,有利于培養教師和學生的創新精神和創新能力,有利于及時更新教學內容,為非線性教學模式的建構提供了可能。而且越來越多的事例證明,現代教育將趨向大眾化、個別化、終生化、多媒體化和網絡化,應用計算機輔助教學,利用互聯網開展遠程教育是當今教育發展的主要趨勢。

國內已有數家醫學院校成功出版發行了解剖學多媒體課件,并將之應用于解剖學教學中;國外,開發成功的解剖學多媒體課件代表作有美國Stanford大學醫學院開發的電子尸體解剖(Electric Cadaver),Utah大學病理解剖科開發的生命的細胞(Slice of life),兩部CAI電子教材均收集了5000余幅解剖學及相關學科的圖像,均取得了顯著的效果。

人體解剖學過去通過標本、模型進行教學,人體大體結構還能展示清楚,組織結構、微觀結構、動態過程展示就難以呈現。現在可以利用多媒體技術的強大功能,把抽象的、難以直接用語言表達的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現出來,或把人體的微觀結構或動態的生命過程通過動畫形式展現出來,變抽象為具體,變靜態為動態[8]。多媒體教學利于突出重點,易于突破難點。

2.1.4比較聯系啟發

在生物課教學中,將某些有共同屬性的生物知識歸類進行比較,啟發學生找出異同,這樣對學生認識、鑒別問題、想象思維、能力大有益處。對于有些常混淆的知識,把它們找出來,排在一起,加以比較,學生能一目了然。善于比較則可以抓住知識的本質特征和知識間的內在聯系,從而達到準確理解、記憶和應用知識的目的。在學習中要善于用比較,首先要動腦,勤于思考,發現知識間有不同和相似之處,然后找到比較標準,即從哪些方面進行比較,比較時可以列表,也可以繪圖,這樣就可對所學內容去粗取精、去偽存真,可以提高學習新知和復習鞏固的效率。

對于形態結構部分的教學,傳統的方法往往是在講授理論課時,老師利用掛圖講述其結構,而后學生到實驗室觀察相應標本、模型、組織切片,來驗證和鞏固課堂所學知識。這樣,學生往往是被動地接受經典知識,難以達到培養學生觀察能力、思維能力、自學能力等多種能力的目的。在教授這部分內容時,直接讓學生到實驗室,教師提出觀察要點、具體要求、思考題,然后學生分3―4人一組,邊觀察、邊思考,最后引導學生總結得出結論。由此,變學生為學習的主體,既能提高學習的興趣,又能培養觀察、思考、自學等多種能力,從而取得較好的教學效果。

根據人體解剖學的課程內容,即人體基本組織和九大系統的形態結構和功能,列表比較它們的異同和聯系,從而理解人體各個系統、器官、組織和細胞的形態結構與功能的相互影響。器官或局部與整體間、局部間或器官之間,在結構和功能上既相互聯系又相互影響,注重局部與整體的結合。

2.2探究―發現式教學啟發學生科研思路

探究―發現式教學的本質就是在教學中充分發揮學生的主體作用,使學生充分參與和體驗知識技能由未知到已知或由不掌握到掌握的過程,并在這一過程中使學生的各種素質得到全面發展。實施探究―發現式教學是社會發展的客觀要求,也是教育學發展的趨勢[9]。人體組織學與解剖學課應該依據實驗課程特點,采用探究―發現式教學,通過學生之間的討論加強知識點的研究和理解,促進知識的掌握。

探究―發現式教學模式的理論基礎是布魯納的構建主義發現學習理論和施瓦布的生物科學探究模式。布魯納認為,不論我們教什么學科,務必使學生理解學科的基本結構,而掌握基本結構的方法是“發現”,學生的認識過程有共同之處,教學就是學生主動探究和發現結論和規律的過程。施瓦布的生物科學探究模式的實質是教學生用相似于生物學家的研究方法去處理信息,也就是教學生確認問題并用特殊的方法解決這些問題。

探究―發現式教學模式的一般教學程序:提出問題―創設問題情境―提出假設―推理―驗證和得出結論。

生物科學技術發展史上重大發現和發明,往往集眾多科學家多年的心血和智慧,通過一系列實驗,反映了科學探究的一般方法。在教學中,要改變過去按教材順序平鋪直敘的講述方法為探究式教學方法,通過重演科學史的發現過程,引導學生沿科學的邏輯思維路線,主動發現問題;分析、推測、探究問題,最終獲得符合邏輯性的結論;理解科學實驗方法、培養探索問題的能力,而不是記住這段歷史。

教師在教學中應啟發學生科研的思路,如在講授植物神經的興奮傳遞一部分時首先介紹T.R.Elliott,U.E.Dixon等人的實驗:發現平滑肌對腎上腺素的反應與刺激交感神經效應相同,毒覃堿的作用與刺激副交感神經的效應相似。引導學生得出“興奮的傳遞是經神經末梢釋放特殊物質(遞質)實現”的假設,然后布置學生設計實驗方案來證明這一假設。最后老師介紹Off Loewi 1921年所做的蛙心灌流實驗。該實驗把兩個蛙心用任氏液灌流系統連接起來,當刺激第一個蛙心的迷走神經時該心的搏動受到抑制,隨后第二個蛙心的搏動也受到抑制,這意味著在一個蛙心迷走神經受到刺激時,釋放某種化學物質,經灌流液的傳遞到第二個蛙心。當時Loewi把這物質命名為“迷走物質”,后來證實此物質就是Ach。這一獨具匠心的精彩實驗,不僅確鑿地證明興奮傳遞是經神經末梢釋放遞質來實現的,而且讓學生領略了科研思路在科學研究中的重要作用[10]。

教師不僅要把書本知識傳授給學生,而且應該把國內外最新的研究進展,以及自己的科研成果帶入課堂,把最新的知識和信息傳遞給學生,將承擔的科研項目的內容、研究成果及新的進展融會于課堂講授之中,將發表的與課程有關的研究論文作為課外閱讀資料,使學生加深對新知識點的理解,也使得講述更為生動而富有啟發性。在教學中,還可以針對人體組織解剖學的研究熱點,開展研究性學習活動。例如由教師或學生確定主題,教師給學生提供一些信息參考,指導他們走進圖書館、資料室或上網,自己去查找相關資料,撰寫相關主題綜述,最后相互交流。這種活動不僅能使學生了解某領域的發展動態和最新成果,對課堂講授也是很好的補充和延伸,而且能鍛煉學生查找資料、總結資料和學術論文寫作的能力,為他們今后的畢業論文設計奠定基礎。

3.人體組織與解剖學教學方法改革的展望

高師院校的教學改革要達到培養學生學習能力(學習能力是學生順利地完成學習活動所必備的能力)的目的,就必須使“教”和“學”達到高度統一,即要堅持“教為主導,學為主體”。要求學生通過自身主動的學習活動去掌握知識,要求教師從對教學內容的加工為主發展到以指導學生完成學習活動為主。任何改革都應該以有利于提高學生的綜合素質、有利于提高教學質量為目標。教學活動是一個多因素、多環節的過程,其改革涉及的方面很多,會受到諸多因素和條件的制約。在今后的教學實踐中,人體組織學與解剖學課程的改革將會越來越深入。

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[中圖分類號] R602;G341 [文獻標識碼] C [文章編號] 1673-9701(2016)09-0120-04

[Abstract] Web 3D technology is an advanced technology which is used to realize virtual reality on web pages. Being a hot research interest in the current computer science domain, it is playing an active role in modern medical education owing to its vivid scenario simulation and powerful interactivity. This paper aims to introduce the basic concepts and key techniques with relation to Web 3D technology using WebGL(Web-based Graphics Language), which enables the visual interaction of virtual models of human body parts on web pages. Meanwhile, the application of the technology in the teaching of anatomy has made up for the lack of teaching resources by breaking the limit between time and space, realizing resource sharing and improving teaching quality.

[Key words] Web 3D; WebGL technology; Anatomy; Virtual reality

隨著計算機技術、互聯網技術和虛擬現實技術的發展,Web 3D技術應運而生,它具有高度的真實性、交互性、可重塑性,被廣泛應用于教育、工業、醫學等諸多領域,以其逼真的模擬場景和強大的交互能力在現代醫學教育中起著積極的作用[1,2]。《人體解剖學》是研究正常人體組織器官形態結構、位置關系及其相關功能的一門學科,在傳統教學中,解剖圖譜教學是對人體器官三維結構的二維表達,制約著學習者對解剖學的學習和理解[3-5];人體標本實驗室受到時間、地點的限制,學生不能自主安排時間、地點、內容等進行學習,影響著教學效果[6-8]。構建基于Web的三維人體器官模型的創新教學模式,可突破時間和場地的限制,緩解人體標本教學資源的不足,同時可提高學生的學習興趣,改進教學質量。

1 Web 3D技術概述

1.1 Web 3D技術

Web 3D技術是在網頁中實現虛擬現實的一種最新技術,是互聯網與虛擬現實技術相結合的產物,其目的是在互聯網上建立三維的虛擬世界,讓人們更加清晰地了解真實的物體[9]。采用Web 3D技術構建的三維模型能在瀏覽器中進行移動、縮放、旋轉等,360度全方位地展示物體,并能實現復雜的人機交互。Web 3D技術與傳統的三維動畫技術相比,具有其獨特的優越性:①由渲染引擎對模型進行實時建模和動態顯示;②在網頁中網絡傳輸的是模型文件,其傳輸量遠小于視頻圖像;③具有無限的交互性。Web 3D技術是下一代互聯網三維展示技術的核心[10]。

1.2 關鍵技術分析

現在Web3D 技術的研究和應用較為主流的解決方案有Java3D、Flash3D、VRML、Cult3D、Viewpoint等,它們各有自己的優缺點,但普遍存在兼容性低、開發效率低、不直接支持硬件加速、需要插件安裝等不同的應用問題[11-13]。本文中采用了3ds Max三維建模軟件構建人體器官模型,利用WebGL技術實現三維模型在瀏覽器端的展示和交互,客戶端無需安裝任何插件,使用非常方便。

WebGL是一種基于OpenGL ES 2.0標準、利用JavaScript API呈現3D計算機圖形的技術,WebGL通過跨平臺的、標準的、統一的OpenGL接口,為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染,可以借助系統顯卡在瀏覽器中流暢地展示三維場景和模型,還能夠創建復雜的導航和數據視覺化[14,15]。WebGL技術完美地解決了現有的Web交互式三維動畫兩大問題:難以支持Web端的GPU硬件加速和對瀏覽器插件的依賴[16]。Three.js是JavaScript編寫的WebGL第三方庫,是一款運行在瀏覽器中的3D引擎,提供了豐富的3D顯示功能。

2 在網頁中實現三維模型可視化的方法

①定義場景:場景是所有物體的容器,在程序最開始的時候進行實例化,然后再將物體模型添加到場景中。

②設置相機:把三維場景投影到要顯示的二維圖形,經典的解決變換方法有兩種:正交投影變換和透視投影變換,正交投影是將物體以原來大小投影到屏幕上,忽略物體的遠近造成的大小變換。透視投影變換是一種接近視覺效果的投影,離視點近的物體大,離視點遠的物體小。

③設置光源:光和影的利用影響場景渲染的效果。一個場景中可以設置多個光源,如環境光為場景提供一致的亮度,作為整體光照的基礎,一般采用白色或者灰色;點光源可以看作一個點發出的光源,照到不同物體表面的亮度呈線性遞減;平行光用來模仿來自無限遠處的平行光源;聚光燈投射出類似圓錐形的光線。

④設置模型:可以使用由Three.js自帶的規則模型,也可通過3D建模工具導出文件模型。使用WebGL能方便地創建常見幾何模型,但創建人或者動物等復雜的結構模型較麻煩。因此,Three.js允許用戶導入由3ds Max等工具制作的三維模型,并添加到場景中。Three.js加載模型的流程如圖2所示,服務器存儲著模型文件,瀏覽器使用javascript的異步請求從服務器下載模型文件,然后通過Javascript解析模型文件并生成一個geometry,最終生成Mesh模型,最后將其加入到場景中。

⑤渲染設置:渲染就是將模型數據在屏幕上顯示出來的過程。在定義了場景、相機、光源等,通過調用渲染器的渲染函數來渲染整個場景。

3 Web 3D技術在解剖學教學中的應用

采用3ds Max工具進行人體器官建模,將模型的相關數據儲存到自行搭建的本地服務器中,然后利用WebGL技術實現在網頁中的三維展示和人機交互,通過瀏覽器進行查看,無需安裝額外插件,方便瀏覽和使用。下面以采用WebGL技術制作人體泌尿系統三維模型為例說明Web 3D模型的可視化交互的實現過程,并應用于教學,解決解剖標本耗損大、尸體利用率低、尸源短缺、經費不足等問題[17,18]。

3.1建模

3ds Max制作的模型具有準確、真實等特征,利用3ds Max對人體器官建模可充分展示人體器官結構的大小、形態、空間位置及其毗鄰關系,使教師及學生對人體器官的形態結構、位置、血供、神經支配等有準確的了解。筆者按照人體泌尿系統的解剖結構,將泌尿系統部位的器官分為腎臟、輸尿管、膀胱等,使用3ds Max的多邊形建模方式建立腎臟、輸尿管、膀胱等器官模型的過程為:首先在視圖中創建基本體,再將其轉變為可編輯的多邊形,按照各器官的解剖結構和形狀特點進行編輯,調整到想要的模型。然后參照解剖學圖譜選用各器官的材質,通過反復對比、改進,選擇比較理想的組合。最后導出WebGL所支持的.obj格式,將模型的相關數據儲存到自行搭建的本地服務器中。圖3為通過3ds Max建立的泌尿系統模型,將泌尿系統部位的器官分為腎臟、輸尿管、膀胱及尿道等結構。

3.2 泌尿系統模型在WEB中的可視化展示

總的設計思路是在瀏覽器中使用JavaScript語言編程來獲取泌尿系統各個器官的模型參數,并通過鼠標事件控制模型的旋轉、縮放、移動、觸發熱點等可視化屬性,實現與之進行實時的交互式操作。

泌尿系統模型可視化展示的實現過程,首先利用在Three.js庫中的Scene()函數建立三維虛擬場景;然后在場景中添加攝像機、光源和泌尿系統模型等,為了更接近人眼的觀察效果,我們創建了透視攝像機,并設置透視相機的角度、橫縱比、視錐的最近和最遠距離、相機的位置,創建和設置了環境光亮度、平行光的亮度和位置光源,經過反復調整、改進,使模型展示達到較為真實的效果,而泌尿系統模型是從本地服務器上進行加載;最后結合場景和相機對畫面進行實時渲染,得到泌尿系統三維模型在網頁中的展示,如圖4所示。實現的主要代碼如下:

3.3 基于Web 的泌尿系統模型的交互操作

使用OrbitControls.js API來支持鼠標交互,通過一個軌跡球controls的控制,改變相應變量的值或場景中模型視圖矩陣的值,從而實現與模型的交互。可以通過軌跡球controls的屬性調整模型旋轉、變焦、平移、慣性、靈敏度、縮放等效果。泌尿系統的旋轉、縮放等效果如圖5所示。①鼠標左擊不放,移動鼠標模型旋轉效果;②鼠標右擊不放,移動鼠標模型移動效果;③鼠標滾動,模型縮放效果。以下是實現軌跡球控制的主要代碼:

另外,通過Three.js中的RayCaster類,將光線投射到3D場景中,并確定光線與場景中指定的3D對象集合相交來拾取對象,通過鼠標點擊觸發,彈出相應的二維圖片、文字說明等介紹。

3.4 基于Web 的人體器官數字模型在解剖教學中的應用

我們將基于Web 的人體器官數字模型在本校2014級影像技術專業1401-1403班的系統解剖學教學中進行了初步應用。課后采用問卷的方式對學習情況進行了調查,80%的學生表示器官數字模型比較有意思,吸引了注意力,提高了學習的興趣;83.3%的同學表示數字模型能立體直觀,可以更清楚地理解到局部解剖結構的相互關系,知識更容易接受;73.3%的同學認為學習的時間更自由,提高了學習的主動性。

利用WebGL技術構建的基于Web的虛擬人體器官數字模型,無需安裝任何插件,只要在瀏覽器上輸入服務器的地址就可以直接瀏覽,能顯示一些難以立體展示的細微結構,還可以用不同的顏色表示出不同的結構,可任意旋轉、縮放、移動結構模型,有助于在三維空間中觀察人體器官結構的形態和位置關系,解決以往解剖學教學中的難點問題[19]。例如人體的循環系統,一般的教學圖譜圖像只能顯示平面結構,而利用三維技術可以形象地、生動地展示血管的外形及構造,以使學生對循環系統的構造形成立體的、系統的概念,還可以用三維動畫演示血液在心腔中的流動情況及血液在動脈、靜脈、毛細血管中的循環情況,克服以往傳統解剖學教材和圖譜的缺點。同時基于Web 的人體器官數字模型徹底突破時間與空間的限制,可隨時、隨地的通過互聯網獲取學習資源,讓學生真正成為學習的主體,有利于培養學生的自學能力,有效地提高學生的綜合能力和教學質量[20]。

4 展望

以網頁為載體,結合WebGL、3Dmax、JavaScript等技術,構建在線的三維人體器官模型應用于教學,可以很好地解決教學中的重點和難點問題,突破解剖教學受時間和空間的限制,有助于醫學生的自主學習,拓寬解剖學的教學模式,提高教學質量。作者將通過對人體三維模型進一步完善和開發,建立解剖教學數字化資料和系列計算機三維模型,輔助解剖學的理論課和實訓課教學,提高教學水平。隨著信息技術的發展,Web 3D技術作為一種新型的教育教學媒體和手段,將在醫學教學資源開發、教育領域應用中發揮更加重要的作用,對醫療教育事業的發展產生積極而深遠的影響。

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1. 數字化可視人體在解剖學教學中的應用

隨著數字化可視人體數據集的建立,計算機模擬人體將為解剖學的教學提供革命性的變化。過去,醫學生通過閱讀教材,看解剖圖譜上的注釋,并進行尸體解剖的實習來學習解剖學課程。利用虛擬人體進行人體解剖課的教學,學生可以用虛擬手術器械解剖虛擬尸體,并利用操縱桿、手套和其他設備的觸覺強力反饋來感受到人體組織的不同質感,在虛擬解剖過程中如發生錯誤操作,學生可以返回糾正錯誤,當然也可以反復進行復習和訓練。由于學生們可以隨時進行虛擬解剖,不需一起來到解剖學實驗室進行學習,這既可以方便老師和學生,同時又可以節約寶貴的尸體標本并減少其他器械如手套和刀片等的消耗,為學校和教研室減輕經濟負擔。

中世紀期間產生的解剖圖譜構成了醫學學習的基礎,但解剖圖譜是對人體器官三維結構的二維表達,容易使學習者對解剖結構的學習和理解受到制約。解剖圖潛一般有許多個標注,細線的一端指向解剖結構,另一端注有該結構的名稱,看上去非常復雜。數字計算機則為科學家獲取、儲存、利用和顯示復雜圖像提供了方便。1996年Toh MY等使用可視化人體數據集制成了交互式的大腦數字圖譜,可同時顯示多幅圖像。1998年,美國國立醫學圖書館開始了一個使用計算機技術組建標準的數字圖像圖書館的計劃。利用數字化可視人體數據集研制成的數字形式的解剖圖譜,無需復雜的標注,只要將計算機鼠標移到某一解剖結構上,通過超鏈接則該結構的詳細說明便會顯示出來,并且可以顯示某一部位的橫斷面解剖,還可將該結構立體顯示,并可繞任意軸線旋轉,使學生易于學習和掌握。另外人體組織的發育過程在教學中是一個難點,非常抽象,學生通常不易理解,如果將某一組織的發育過程數字化,并通過計算機輔助的模擬技術可將其非常直觀地顯示出來,這樣就便于學習和理解。

2. 數字化可視人體在虛擬內鏡檢查中的應用

內鏡是一種在臨床醫學中常用而有效的診斷和輔助手術治療的丁具,它可以幫助醫生觀察并檢測人體器官的內表面。通常包括胃鏡、血管鏡、腸鏡等。然而它也存在這許多的不便,例如給病人帶來不適,高昂的費用,有時可以產生嚴重的并發癥如穿孔、感染及出血等。一般三維重建方法只能重構管腔外表面的解剖結構,而虛擬內鏡是一項利用CT和MR1數據進行體積和表面重建的影像處理技術,是模擬顯示管腔及其內表面的計算機成像技術。Wood等認為虛擬內鏡因為無創且需極少的準備是一種理想的篩查工具。虛擬內鏡作為一種內部器官結構的成像和檢測手段,直接把病人體數據作為輸人,可以通過接口接到CT或MRI設備上。通過體數據重建管狀器官結構的病變區域,可以把三維體數據作為一種虛擬環境,在這個虛擬環境的內部,使用者可以交互的在器官結構的內部進行導航、成像或檢查。Mitaritonno M等認為虛擬內鏡很可能成為未來診斷顯像領域的金標準,并可避免所有有關的順從性問題以及傳統內鏡治療所帶來的穿孔和出血等危險。

虛擬內鏡(virtual endoscopy)作為一種新的放射攝影技術,可以提供物體表面的輪廓細節,并能夠通過使用高清晰度的圖像和獨特的計算機處理方法進行空腔器官的三維觀察。它將內鏡檢查的特征和具有代表性的體積測量圖像結合在一起,已被普遍使用到了胃腸癌和結腸癌的評價中, 1994年vining等首次提出CT虛擬內鏡成像以來,學者們對此技術已進行了一系列的研究,且臨床應用取得了初步的成效。Himi T等利用虛擬內鏡進行的中耳模擬與術中發現完全相同,認為該技術將在耳科學的術前計劃、手術訓練以及術后評價中發揮重要作用, K ayCI等通過臨床比較證實虛擬內鏡能檢查出大部分直徑超過lom。的病損,并認為該技術正在發展成為直結腸病變的診斷和篩查工具。 Ishimaru T曾利用虛擬關節鏡為一病人進行了檢查,認為在不久的將來虛擬關節鏡將作為一種新的技術上具被用來為患有穎下領關節病變的病人進行檢查及治療。Boor5等通過內耳疾病的臨床應用表明虛擬內鏡可以提供類似于真實內鏡檢查的視野,可以將內耳復雜的解剖結構如管道系統和內耳的病理變化準確顯示,可用于病例討論、術前計劃和教學。

由于纖維內鏡檢查是一種帶有創傷性的檢查,因而病人通常不愿接受,然而虛擬內鏡檢查則完全避免這類弊端,同時人體許多不能進行纖維內鏡檢查的部位,但可進行虛擬內鏡檢查。雖然虛擬內鏡檢查可以代替真實內鏡檢查,但仍有必要對虛擬內鏡檢查的常規臨床應用進行確認和改進。2000年Robb PA使用美國國立醫學圖書館的可視人數據集改進和測試了虛擬內鏡檢查的使用程序并評價了其操作在一系列臨床應用中的價值,表明虛擬內鏡檢查可以為臨床診斷提供準確的依據。

3. 數字化可視人體在虛擬活檢中的應用

“虛擬活檢(virtualb iopsy)”系指在虛擬內鏡的基礎上,借助各種最新成像手段及計算機分析技術,以獲取病變部位盡可能多的形態及功能信息,得出類似或接近組織學活檢的診斷結果,其一般步驟是通過虛擬內鏡技術觀察到具體病變部位,在該處進行模擬組織提取,再通過對提取組織的形態、功能信息的分析得到檢測結果。在醫學上所使用的探針式活檢是通過直接穿刺的方式或經纖維內鏡從管腔內部將一根探針刺人病變部位,進行組織的提取或分析。活體組織檢測對于了解病變組織的細胞學特征以及病變的定性診斷具有十分重要的作用,但由于其屬于創傷性的診斷手段,并且對于從整體上和任意方向的取樣檢查有一定的限度,有時還可能出現假陽性結果。然而虛擬活檢技術在這一點上具有突出的優越性。Hopper KD等研究認為利用具有淋巴結增強效應的虛擬支氣管鏡可以增加活檢的成功率,然而一般經支氣管活檢一些在內鏡條件下看不清的淋巴結和腫瘤的成功率通常要低于50%, Vahora F等研制了一種基于先進的力反饋設備的乳腺虛擬活檢系統,可為外科醫生在對病變區進行檢查時提供高保真度的視覺和力反饋線索。從理論上講,只要儀器的分辨率足夠高,通過計算機成像技術對病變區進行盡可能的放大,就能夠直接顯示組織和細胞的形態結構。這將實現通過無創性虛擬影像學檢查即可獲得病理學信息的目標,是虛擬影像學研究的一個重要方向。

4 數字化可視人體在計算機輔助外科手術模擬中的應用

篇(8)

1 藏象的涵義

現代中醫學對藏象的涵義有多種認識。孫廣仁[1]認為,目前比較公認的藏的內涵有二:一指臟器,即為實質器官,可以屬于形藏;二指氣藏,即不指實質器官,而是指人整體之氣運動變化呈不同狀態的代名詞。象的內涵有三:一指內臟的外見形象;二指內臟表現于外的生理病理征象;三指內在5個生理病理系統與外在自然環境相通應的事物與現象,即兩者類比所獲得的比象。戴儉宇[2]認為中醫學實際上就是以象測藏的醫學,是現象 (狀態 )醫學,藏象學說的思維方式指導著辨證論治的全過程。谷振省等[3]認為從詞語屬性及文字的演變看,藏象即臟象;從藏象的源流、本義及內涵、外延看,作為人體臟器名稱特別是中醫理論體系的概念術語,當稱臟腑而不應稱藏象。楊化冰[4]認為中醫學以藏象學說為核心來闡釋人體,其中象的思想貫穿于中醫學理論與實踐始終,并主張從觀象、悟象、辨象、治象4個方面淺析中醫之象。王穎曉[5]認為藏象之象有3個方面的意義。首先,具有形象之意,即為臟腑的具體形態結構;其次,更泛指一切可見的或可感知的現象與征象,即為臟腑生理功能、病理變化的外在表現;最后,具有古代哲學思維的特點,含有想象、取類比象之意,即將臟腑與自然界四時陰陽五行等相應的事物、現象進行類比,經抽象思維,尋找對應關系。

2 藏象與解剖的關系

近年來中醫對藏象理論的認識側重與現代解剖學進行比較的報道逐漸增多。《內經》藏象的含義與現代解剖學中的臟器的含義不同,后者立足于微觀的實體解剖與描記,前者側重于臟腑生理功能的宏觀概括。如白云靜等[6]認為中醫學的藏象學說不是以解剖形態學為指歸的,而是對人體生理功能、病理變化、病證現象的整體概括,每一臟均涉及多系統的部分結構和功能,每一臟所主的功能均不是某一系統所能獨立完成的。孫尚拱[7]認為藏象理論的形成主要由3個因素造成,即初步的解剖知識、對臨床生理及病理現象的觀察和古代哲學思想。解剖學認識是中醫藏象理論形成的起點,從象把握藏的本質的方法,是中醫藏象學說的特點

3 藏象與黑箱理論的聯系

中醫學強調黑箱理論在藏象理論認識中的重要作用,并將藏象理論與黑箱理論結合起來共同研究藏象理論。張景岳稱藏象是“藏居于內,行見于外”。王米渠等[8]認為,藏指內藏之臟,居于體內,外不可見;藏還有臟器的意義。象是現象、形象,流露于外,是可見的表現,是可預測的征兆。藏象就是通過外在可見形象研究內在不可見事物的一種方法。這種研究方法與現代之黑箱理論有相似之處。藏象概念強調它有實體臟器與功能系統雙重涵義,倘否定一方,言象無臟器,言臟腑不言象(功能)則均有偏頗。錢麗[9]認為,黑箱是指內部結構尚不能 (或不便 )直接觀測,但可以從外部去認識的事物;凡客觀事物,當人們還未深入解剖其內部細節,還不清楚其內部詳情時,都可以看作是黑箱;黑箱方法是不直接探測其內部結構,而通過考察對象的輸入、輸出及其動態過程,來研究對象的行為、功能等特性的科學方法。《內經》中“藏象”一詞恰好道明了中醫學理論“藏象學說”是不自覺地運用黑箱方法構建的。藏象學說正是把人體作為活的有機整體 ,以整個活的機體作為研究單位 ,在不割裂整體、不干擾正常生命活動的情況下,用司外揣內的推導方法,把握整體的運動規律。如《靈樞·本神》曰:“視其外應,以知其內臟,則知其所病矣。”這也說明了藏象理論是以象測藏的,由外知內的。

4 藏象與臟腑的比較

中醫基礎理論認為藏象和臟腑的涵義是不同的。王東坡[10]認為藏象學不是臟腑學,藏象學中的五臟是以心、脾、肺、腎、肝為代表的五大功能系統,是用以說明和指導臨床辨證與用藥的一種理論工具,經數千年歷代醫家的不斷總結和補充,已形成其特有的體系,并有效地指導著辨證和臨床治療。楊洪軍等[11]認為,藏象學說是中醫學理論的核心,從本質上講,藏象是研究人體臟腑經脈、形體諸竅的形態結構、生理活動規律及其相互關系的思維模型,它追求的是本質特征的神似,而略于形跡的逼真。將藏象這一思維模型,用于推演人體生命活動很實用,也具有科學性。郭海[12]認為藏象理論是中醫基礎理論的基石,藏象是臟腑功能的推理演化,臟腑與藏象是2個不同的概念,臟腑首先是解剖學上的器官,而藏象的系統功能是在解剖學臟腑的基礎上建立起來的。

5 藏象與現代信息技術的聯系

藏象理論與臟腑的功能特點、氣血津液的功能特點以及經絡的生理病理特點是息息相關的,而且正在與現代信息技術相結合共同發展。邢玉瑞等[13]認為,中醫藏象學說對臟腑生理功能與特點、氣血循環與作用的認識,以及經絡系統的構建,都借用了類比思維的方法。類比思維的基本形式可分為比類、類推、比附。趙宏杰等[14]用指紋圖譜“以時測象”研究藏象實質,指紋圖譜方法是一種適合于記錄氣血信息的工具方法。具體做法是,以指紋圖譜對血液(中醫的氣血)取象并利用信息技術建立動態模型,并認為依據藏象生理信息為藏象病理研究(即證本質研究)和藏象辨證論治研究所建立的平臺,結合信息技術,完全能夠實現藏象研究和應用的信息化和現代化。閃增郁等[15]認為從藏象學的形成及發展來看,它在認識論、方法論上體現了以下特征,即依據人體內外的完整統一性 ,通過見外而知內的方法,把人體作為一個整體進行考察,通過生命過程中自然流露的外部征象,來研究內臟的活動規律及其相互關系。吳彌漫[16]認為,古代醫家運用“以表知里,以象知臟”的方法,通過深入細致地觀察、分析外在生理表現和病理征象,以推知人體內部的生命活動機理,這種獨特的研究方法形成了中醫獨特的生命觀——藏象學說。參照現代科學方法論,這種藏象研究方法正是對信息的充分利用,包含有信息論、系統論方法的基本原理。其實質是中醫關于人體生理和病理生理的理論,在認識論上具有整體恒動觀的鮮明特色,在方法論上則具有信息論、系統論的顯著特征。

小結

中醫學對藏象理論的研究包括藏象理論與解剖理論的關系、藏象的涵義、與黑箱理論的聯系、與臟腑涵義的比較、與現代信息技術的聯系等。由此可見,藏象學說在《內經》中占有特殊重要的位置,成為《內經》理論的核心,也是臨床辨證論治的重要理論基礎。但是由于各種原因,藏象學說理論的研究還不完善,需要進行更深入的研究。

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篇(9)

1 穴位與神經的關系密切

韓氏等[1]認為經絡雖是對“脈”認識,但神經學說傳入我國后,即用神經學說來解釋經絡溝通人體體表與體表上、下之間,體表與內臟內、外之間特異聯絡、調控和反應功能,甚至把“never”一詞譯為與經絡功能相關的中醫詞匯如“細筋”、“系”等。現代研究也認為神經應當是穴位物質形態的主導物質,因為大多數穴位是位于神經干或神經周圍,穴位針感傳導物質基礎可能是皮神經或者是交感神經。如胡氏等[2]對手少陽三焦經穴解剖研究認為穴位內皆有較多神經分布。徐氏等[3]沿針體作斷面解剖觀察手三里穴進針層次深度及針體周圍結構的形態特征,發現針體周圍93%為含橈神經深支和橈側返動脈的致密結締組織。鄭氏等[4]在探討研究經絡的實質后,認為經絡的循行徑路位于皮下的軟組織內,其物質基礎主要與皮神經及其分支有關。劉氏等[5]認為皮膚中存在傳遞針刺信號的通道,實質是交感神經敏感線,針刺信號傳遞或循經感傳發生在皮膚中,針刺后皮膚經線交感遞質釋放及阻斷與經絡傳導相關,皮膚中存在特異的兒茶酚胺細胞。劉氏等[6]又切斷大鼠皮膚中的交感物質分布線后,顯著阻斷針刺“足三里”產生的針刺效應。Croleya[7]認為穴位區真皮比非穴位區多1倍,真皮含有明顯的毛細血管袢,其外包有交感神經,穴位上高的電傳導性可能與包有交感神經的真皮有關。

2 穴位與血管的關系

穴位形態實質同血管關系相當密切,尤其是微血管,其可能是穴位形態的重要物質基礎之一。如王氏等[8]認為經絡的實質可能是以血液系統為源頭,神經系統為主導的,而穴位則是經絡的樞紐。上海中醫學院[9]研究了309個經穴與動、靜脈的關系,發現有286穴正當動脈干,或旁有動、靜脈干,占91.62%。叢氏等[10]用成人前臂骨間膜乳膠或墨汁動脈灌注的標本,觀察心包經沿線動脈分布,結果發現血管的分布,在穴位區有一定的密集性。劉氏等[11]以乳膠及墨汁灌注血管,用巨微解剖、圖象分析等方法發現小腿骨間膜血管主要呈節段性分布,骨間膜膽經及胃經沿線穴位區血管較密集。丁氏等[12]通過對人體小腿膽經和胃經巨微解剖觀察后發現,經絡線位置的骨間膜腓側和脛側的血管自上而下呈不均勻分布,在穴位區毛細血管密集,且在穴位和經線上的毛細血管排列呈與經線平行狀。劉氏等[13]在腿骨間膜的墨汁灌注標本上,觀察其胃經(脛側緣)沿線的血管的分布特點,發現胃經沿線3,4,5,7寸(同身寸)處的血管密度,顯著高于各寸之間的血管密度。穆氏等[14]研究發現人體穴位的血流量極顯著地高于相應對照點,穴位點的微血管具有同步舒縮的特點,刺激可提高微血管自律運動的振幅,增加穴區的血流速度,從而認為穴位實質是具有特異性舒縮頻率的微循環單元。

3 穴位與淋巴、肌肉肌腱、結締組織的關系

雖然穴位同神經血管關系密切,但是并不能用來完全解釋穴位的形態結構或其功能實質,也就是說其他物質也參與了穴位的構成,人們對此也做了不少工作,如趙氏[15]觀察了下肢穴位的淺淋巴管配布發現,多數穴位有淋巴管通過或有淋巴管起自穴位區,而且同一淋巴管往往通過3個或2個穴位區。陶氏等[16]通過解剖測量37例成人標本小腿前肌群在骨間膜和骨膜的起點范圍比較肌起點和穴位的關系,發現膽經和胃經在小腿的穴位均位于肌肉起點范圍之內。徐氏等[17]根據臨床實踐淺刺(半刺法)、深刺均可獲得療效的結果,并通過藍點定位法和臨床切口組織的觀察后認為,得氣點大多在腱膜、肌膜、筋膜、肌束膜、肌與腱交接處和骨膜上。樓氏等[18]通過層次解剖觀察穴位高密度集區的形態結構后發現,在穴位高密度區可見厚實連續的致密結締組織結構,包括腱膜、增厚的深筋膜或兩者混合體。黨氏等[19]留針于穴位局部后進行解剖及X線CT觀察了手太陰肺經全部穴位與相關結締組織結構的關系,發現與骨膜、神經鞘膜、動脈壁相關。田氏等[20]用掃描電鏡觀察得氣后豚鼠“足三里”穴的結構變化,認為結締組織是捻針力的首先承受者,針感得氣的主要形態學基礎在皮下組織和肌肉層。如上所述,淋巴、肌肉肌腱、結締組織等組織也是穴位形態構成的重要物質基礎。

4 穴位是穴位區整體空間結構的組合

史氏等[21]以單向捻針法針刺豚鼠“足三里”穴得氣后,制得標本經光鏡和電鏡觀察發現,皮下層針孔周圍結締組織纖維明顯呈渦旋狀,針孔周圍的肌內結締組織、肌纖維、小血管、小神經皆受力移位變形,提示穴位是多種組織構成的復合結構。費氏等[22]也認為穴位的物質基礎是以結締組織為基礎,連帶其中的血管、神經叢和淋巴管等交織而成的復雜體系。李氏等[23]通過對背腧穴顯微解剖觀察,未發現穴周有特殊密集的血管神經分布,認為背腧穴是皮下組織層和肌層的血管神經所組成的多源性結構。余氏等[24,25]對足三里穴進行巨微和顯微結構的形態學觀察后認為,穴位不是由一種組織結構組成,而是由神經、血管及淋巴管等多種組織共同構成的一個多層次的空間結構,即穴位是“立體構筑”的。

綜上所述,穴位在形態學上主要同神經、血管等已知的組織關系較為密切,但對于不同穴位來說,與其相關的組織不盡相同,有以某種組織為主,也有以幾種組織混合為主,可以說目前對于穴位的形態結構到底是由哪些組織構成并無一致的意見。導師嚴振國從事了幾十年的穴位形態學研究后也認為,在穴位區未發現特定的或未知的組織,所以穴位的形態結構應該是多種組織在空間結構上的整合,所以目前對穴位形態學的研究重點也應當是從穴位的立體方位上去著手進行研究。當然,這么多年穴位形態學的研究也印證了中醫學說的特點之一即整體觀念,穴位可能是結構和功能上的整合。

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篇(10)

1 脊柱胸腰段及腰骶椎的解剖及生物力學特點

胸腰椎移行部與腰椎及腰骶椎相比其形態和生物力學特性大不相同。該部位是后凸的胸椎與前凸的腰椎的移行區,生理弧度變直,這一區域恰好位于活動度較小、穩定性較強的胸椎與活動度較大、穩定性相對較差的腰椎之間;T11、12肋骨為浮肋,抵止在相應的椎體上而不是椎體間,不參與垂直載荷;從T10~12L1關節突關節的關節面的傾斜則發生很大變化,即左右旋轉和左右側屈的ROM大大降低,而前后屈曲ROM較胸椎明顯增大;正常情況下,該部脊柱前方的垂直載荷分擔率遠遠大于后方。在T11及T12胸椎,上關節突表現為胸椎上關節突的形態特征,而下關節突的形態特征卻與腰椎相近,其前、后方無胸肋關節和肋橫突關節的加強,且僅與一個椎體相關節,這些均構成了胸腰椎容易損傷的解剖學基礎〔5〕。因此,脊柱的壓縮性或爆裂性骨折常發生在胸腰段,從而造成胸腰段后凸畸形。從胸腰椎至腰骶椎,前后屈曲ROM逐漸增大,腰骶椎髂腰韌帶的存在使該部位的運動和穩定性與L4、5以上有所不同〔6〕。

Abumi等〔7〕通過人尸體腰椎節段的破壞模型證實,棘上韌帶、棘間韌帶損傷甚至雙側關節突關節內側半部分切除難以造成腰椎失穩,而單側或雙側關節突關節完全切除則可導致椎間旋轉和屈曲的失穩。椎間孔部的減壓易導致關節突間(峽部)的分離。單側時由于有椎弓的存在,兩側關節突關節還可發揮其功能。

2 目前利用動物脊柱標本進行的生物力學研究

王新偉等〔8〕利用出生1周以內的小牛胸腰椎新鮮標本,研究了小牛胸腰椎前路模型中的相關解剖,并與人體相關數據進行比較,發現:與人體相比,小牛脊柱椎體及椎間盤更接近圓柱狀,椎間盤高度占脊柱高度的比例更大。又進行了生物力學實驗,測試屈曲、伸展及側屈狀態下的載荷-應變、載荷-位移關系、最大載荷時的應力強度及屈曲、伸展、側屈及扭轉狀態下的軸向剛度,最后進行極限力學性能測試。發現出生1周內的小牛胸腰椎標本在人生理載荷范圍內,呈線形變化,與人體一致。

王向陽等〔9〕收集12具新鮮豬T10~L4節段胸腰椎脊柱標本,制造不同程度前中柱骨折模型,分為2組,分別安放椎弓根螺釘內固定器和內固定加前路植骨重建,每種狀態依次在CMT4104多功能力學試驗機上進行軸向壓縮和前屈壓縮測試,分別計算每組的完整標本、骨折內固定標本和植骨內固定標本的軸向壓縮剛度和前屈壓縮剛度。發現:胸腰椎前中柱骨折后經椎弓根螺釘系統固定不能使其恢復至原來的力學性能,椎體骨折累及范圍越大,固定后力學性能越差;前中柱重建是減少后路內固定器械承載的關鍵。

周有禮等〔10〕利用羊的整條脊柱標本,對胸腰椎爆裂骨折后的局部載荷進行了研究。發現:在胸腰椎結合區域有較大的應變值表示該區域局部所承受的力量較大,在實驗上脊柱承受牽引時,在胸腰椎接合之區域會承受較大的拉力。

3 利用在體動物模型進行的研究

Oda等〔11〕利用在體羊脊柱腰段后凸畸形模型,研究脊柱損傷和后凸畸形對相鄰運動節段的影響,他們將活體羊分為對照組、L3~5原位融合組及L3~5Cobbs角為30°的后凸畸形融合組,進行了影像學、生物力學及組織學的研究分析,結果證實:脊柱后凸畸形導致頭側鄰近節段的后方韌帶復合結構的前凸性攣縮;L2椎板在屈伸活動下所承受的應力在后凸畸形組更為明顯,提示更多的載荷轉移向后柱;后凸畸形組鄰近的頭側關節突關節有明顯的退變性骨關節病改變,鄰近的尾側關節突關節亦有輕微的退變性骨關節病改變,而在原位融合組退變輕微。

Nielsen LW等〔12〕利用幼年豬制作了Scheuermanns病的脊柱后凸畸形模型,利用病理學、放射影像學、血液生化等方法進行研究,發現豬的Scheuermanns病胸腰段后凸畸形模型,與人Scheuermanns病導致的胸腰段脊柱后凸畸形有可比性。

Lowe TG〔13〕等利用未成年羊的Scheuermanns病模型,進行了一項在體實驗,他將羊的胸腰段至下腰椎用椎弓根釘和聚乙烯繩在后面進行拴系,不融合,進行了13個月的觀察后,處死羊,取其脊柱進行生物力學研究,發現模型矢狀面上的非融合調整,能有效地減少椎體楔形變的程度,此方法可能成為治療青少年Scheuermanns病的一種可行辦法。

4 利用人的尸體新鮮脊柱標本進行的研究

Birnbaum等〔14〕利用11具新鮮尸體軀干標本(含胸廓),制造了胸椎后凸畸形模型,對前路松解前、后的矢狀面矯形效果進行了解剖學及生物力學研究,結果發現:單純前路松解(開放或經胸腔鏡輔助)矯形效果良好,且能有效地改善矢狀面平衡。

趙必增等〔15〕利用新鮮尸體胸腰椎標本,探討了椎體成形強化后對鄰近椎間盤、椎體的力學影響,發現強化椎體后,對鄰近椎體造成的應力集中很小,而對鄰近椎間盤有一定的影響。

5 利用三維有限元分析進行胸腰段后突畸形研究

有限元素法(FEM)是一個求偏微分方程式的數值方法。隨著個人計算機功能的完善,有限元素法的使用也越來越簡單,在醫用生物力學方面應用更是越來越普遍〔16〕。

Liebschner MA等〔17〕對19例人的尸體胸腰段椎體標本進行CT掃描,建立三維有限元模型,進行有限元分析;同時對標本實體進行解剖學測量以及生物力學試驗分析,最后將二者測得的數據進行對比研究,進行統計學分析,發現:用恒定0.35層厚和457 MPa有效模量,結合CT重建的椎體幾何模型與骨小梁特性,進行椎體外殼的建模,能精確的預測整個椎體的生物力學特性。

程立明等〔18〕就胸腰段后突畸形對相鄰椎間盤力學影響進行了三維有限元分析研究。他們選取結構正常的脊柱作為實驗材料,通過CT掃描獲取脊柱的二維圖像,然后進行三維重建,轉化為有限元模型(FEM),利用Free Form成形軟件構建胸椎后凸畸形模型,分別對正常結構和胸椎后凸的脊柱有限元模型進行載荷試驗,分別比較椎間盤和小關節應力分布情況,總結出以下結論:脊柱胸腰段后凸畸形改變了相應椎間盤的載荷應力應變分布,這可能加快椎間盤退變及使后方纖維環易受損破壞。

6 利用影像學進行的臨床研究

Seel EH等〔19〕使用Oxford Cobbometer對椎體骨折導致胸腰段后凸畸形的Cobbs角進行測量,發現與傳統的測量方法相比,其測量的結果更簡便、準確、可行。

吉立新等〔20〕收集12例具備胸腰椎和腰骶椎正側位X線片的胸腰段后凸畸形病例,與20例正常對照組進行相應比較,進行分析研究。發現患病組平均腰椎前凸角度與正常對照組相比有極顯著性差異。患病組單節段腰椎前凸角度以上腰椎變化更為明顯。從而認為:胸腰段的后凸畸形,使病損平面以上軀體的重心更趨前移,增加了致畸負荷,必將進一步加重后凸畸形。為維持直立下軀干重心的平衡,就需要調整頭、頸、胸和腰部的曲度甚至髖部和膝部的位置使重心后移,其中最主要是通過腰椎的前凸加大來實現這一目的。腰段所發生的代償性改變比腰骶段更為明顯,而腰段的代償性改變又更多地集中在上腰椎,而且椎體的后滑移也發生在上腰椎,表明胸腰段后凸畸形對上腰椎有更大的影響。

陳仲強等〔21〕測量14例后凸畸形截骨手術治療前后的胸腰段后凸角和腰椎的前凸角以及椎體滑移情況,對所得結果與正常組進行對比分析。發現:胸腰段后凸畸形可導致腰椎過度前凸及椎體向后方滑移,尤其在上腰椎更為明顯,可能是引發腰背疼痛的重要原因之一:矯正胸腰段后凸畸形可減小腰椎的過度前凸和椎體滑移傾向,可明顯減輕患者的腰背疼痛;前后方聯合截骨更安全,矯正后凸畸形效果更好。

7 問題與展望

綜上所述,對于胸腰段后凸畸形,國內外學者從解剖、動物標本模型、在體模型、人尸體標本模型、有限元分析模型及影像學臨床等不同角度出發,進行了生物力學及其他方面的研究。研究更多的是解剖、標本模型、有限元分析及影像學方面。解剖學屬于形態學范疇,研究歷史較長;動物標本易于取材,但與人的生物力學特性還是有差異的;相對實驗分析而言,有限元分析的優點在于它對分析參數控制的絕對性和簡易性,及完整多樣的結果數據。現階段有限元素分析,必須要配合恰當的實驗數據或臨床現象比對,結合有經驗的臨床及力學人員,有限元素分析才能發揮它最大的功效。而由于受各方面條件的限制,在體動物生物力學模型與人新鮮尸體生物力學模型的研究,國內外報道的很少,尤其是利用人新鮮尸體對胸腰段后凸畸形影響腰椎諸節段矢狀面穩定性進行生物力學的研究,目前國內外尚是一個空白,這方面還有很大的研究空間。 【參考文獻】

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篇(11)

關鍵詞:

足弓破壞法;醫臨床學鑒定;影像學理論;實踐

前言

足部是人體重要的組成結構,維持著人們正常的行走功能。而足弓是足部重要的解剖學結構,能夠維持人體站立的穩定性,減輕與地面的緩沖作用。對于人們的身體健康和日常生活具有重要的意義。人體足弓破壞,將嚴重影響人們的正常行走功能,降低生活品質。本研究介紹了足弓生理與測量基礎知識,闡述了足弓破壞的相關情況及要點,針對扁平足骨折后足弓變化進行了分析,并給出了一定的討論和建議,以此研究足弓破壞法醫臨床學鑒定的影像學理論與實踐,為足弓破壞法醫臨床學鑒定在影像學方面的研究提供科學的指導建議。現綜述如下。

1.足弓生理與測量

足弓是人體足部類似于突出的弓形的重要解剖結構,主要組成的足骨為足跗骨和足跖骨,且通過骨關節(跟骨、骰骨、距骨、楔骨)、足韌帶(舟韌帶、跖長韌帶、跖短韌帶等)以及足部肌肉纖維群(脛前肌、屈拇長肌、腓腸肌、跟腱)等結構進行連接。根據足弓的外形特征,可以分為足縱弓及足橫弓(呈現半穹窿形)。其中足縱弓又分為內側縱弓和外側縱弓兩種。足弓的生理學意義在于具有靜態功能和動態功能,通過依靠骨關節的形狀、韌帶及肌肉的彈性維持足弓的形態,一方面,將身體的重力由踝關節分散到足部,并且保持足部在站立時候,也就是靜態的穩定性,另一方面,起到在人體在行走或跳躍時,也就是動態時人體身體與地面的緩沖震蕩的作用,從而保護身體其他組織和器官免受傷害。足弓的測量在臨床影像學方面來講,主要應用X線測量技術,通過X線成像攝片后,測量足弓骨性結構的足弓角(主要有內弓角、外弓角和前弓角)數值,判斷足弓結構是否正常。

2.足弓破壞分析

廣泛意義上來說,足弓破壞(Archdamage)是指在足弓遭受破壞損傷后傷殘情況的分析。足弓破壞分析在法醫臨床學上,針對足弓破壞后的嚴重情況,進行影像學X線攝片并測量足弓骨性結構的足弓角數值,結合正常人體的足弓骨性結構的足弓角數值參考值,同時判定足弓破壞后足韌帶以及足部肌肉纖維群等結構的損傷程度,對足弓破壞的傷殘程度進行等級評定。

3.扁平足骨折后足弓變化

扁平足(flatfoot),又稱為平底足,是因為骨關節、韌帶以及足部周圍肌肉群發育異常所造成的足弓塌陷或彈性消失的病癥。扁平足骨折后足弓破壞是足弓破壞的一種類型。根據法醫臨床學的足弓破壞分析,扁平足骨折后通過X線影像學攝片判斷跟骨、骰骨、距骨、楔骨、、舟韌帶、跖長韌帶、跖短韌帶以及足部脛前肌、屈拇長肌、腓腸肌、跟腱等結構的損傷程度,并測量足弓骨性結構的足弓角數值,參考正常足縱弓角數值范圍,若扁平足骨折后足弓變化變現為足跗骨骨折、足跖骨骨折、軟組織損傷導致足縱弓塌陷,足縱弓角數值,相比正常足縱弓角X線參考數值較高,則判定為扁平足骨折后足弓破壞。

4.討論

臨床研究表明,足弓是特體足部特有且重要的解剖學結構,能夠維持人體站立的穩定性,減輕與地面的緩沖作用。在法醫臨床學上,通常采用X線影像學攝片和測量技術,對足弓破壞的傷殘程度進行等級評定,因此X線影像學攝片和測量技術對于足弓破壞具有重要的法醫臨床學鑒定意義。具體而言,可就說通過X線影像學技術對于足弓處所構成骨關節、韌帶以及肌肉群的損傷做直觀的攝片觀察足弓的表征變化,通過X線測量技術測量足弓角數值,參考正常數值而對于足部破壞做出法醫臨床學的等級判定,而足部類型中,有特殊的組成類型,如扁平足等。針對這類先天性的足部病癥,應該加強足部破壞的臨床學法醫鑒定方法和技術,有效利用X線影像學攝片和測量技術,并結合另一側扁平足的變現特征和測量進行綜合評定。

作者:王磊 鄧安財 單位:重慶市公安局渝北區分局物證鑒定所

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