全息影像技术在医学辅助教学中的探讨与研究

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1、全息影像技术在医学辅助教学中的探讨与研究[摘要]本文基于全息影像技术应用发展方向，从应用形式、应用方向和应用关键问题等多方面进行了论证，全面剖析了全息影像技术、探讨了全息影像技术在辅助医学教育领域的应用和发展，对全息影像技术在医学辅助教学中的应用与发展具有一定的借鉴和指导意义。中国3/vie　　[关键词]全息影像技术；教学辅助；教学研究　　doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2017.04.154　　[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[]1673-0194（2017）06-0-02　　1全息影像技术概述　　全息技术在三维立体空间对真实物体，利

2、用波的干涉原理和衍射原理进行记录，并通过三维全息投影实现真实事物的虚拟和再现技术，其成像过程包括两步。第一步，全息摄影。图1给出全息投影的拍摄过程，如图1所示激光束被分成两部分，一部分作为参考光，另一部分经被摄物体形成漫反射，两部分光束叠加产生漫反射记录在全息干版上，经后期处理形成全息照片。第二步，物体全息影像的虚拟再现。全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象，再现的图像具有较强的立体感。其优势主要体现在三个方面：一是形成真实物品的立体影像资料，尤其是珍贵物品的立体影像资料，使探讨和交流可以脱离真实物体；二是全息投影产生的虚拟立体影像，立体感强、

3、虚拟逼真并可借助激光束和360度全息显示屏在各种场合进行展示；三是记录物体信息时全息底片可以记录任何一点的信息，因此具有较强的纠错和修复能力。　　全息影像技术经过一段时间的发展，已从理论研究走向应用研究领域，其应用范围广泛。全息影像基于波的干涉和衍射原理，适合各种形式的波动，如光波、超声波、电子波、X射线等。其应用可以渗入到影视等媒体、展览、医学3D影像、内部结构探测、珍贵物品信息存档等各个方面。目前，相对成熟的应用，首先是基于360度幻影成像系统的三维悬浮影像显示，系统可以在舞台等场地构建逼真的、具有特殊氛围的、可视化虚拟化立体影像，在真实的情境中植入虚拟的视觉立体影像

4、，二者相互结合。其次，其在医疗领域的应用，如以色列开发了一种用于医疗手术模拟的立体影像模拟系统。系统的主要功能是通过全息影像技术构建虚拟化的手术模拟环境，医生或医学生可以在虚拟的、可视化立体幻境中进行方针演示或模拟，其在手术方案演练和医学手术实践等方面具有独到的作用，是医学教学辅助的理想形式。随着研究的不断深入和与各行业的融合，其他领域的应用研究也不断进行。成晋军等就重点剖析了全息影像技术在教学中的应用。本文在此基础上进一步探讨了全息影像技术在辅助医学教育中的应用方向、应用形式和存在的相关问题，旨在用新技术推动医学相关教育的发展。　　2全息影像技术在辅助医学教育中的应用　

5、　2.1应用形式　　全息影像信息技术应用的核心是3D全息投影，其在辅助医学教育中的应用目标是构建及生产医学教育中高清晰的、色域逼真的、立体感强的三维医学影像，用于平时的医学教学，给医学学习者以强烈、新奇的视觉冲击，进而加深学习的印象，提高学习者的学习欲望，并最终取得较好的医学教学效果。其最主要的应用形式是在现代化的全息教室中，构建虚拟化的立体虚拟场景，并进行医学的侵入式、体验式、观摩式教学。　　2.2应用方向　　要探讨全息影像技术在辅助医学教育中的应用，就要明确医学教育中哪些教学领域需要或可以引入全息影像辅助教学，明确其在辅助医学教学中的应用方向。就此问题，研究者对医学课

6、程和具体教学内容进行了相关调研，分析得出其应用领域主要集中在以下几个方面。　　2.2.1医学解剖教学领域　　人体解剖属于生物形态学范畴，是医学教育中一门最基本和最重要的课程。医学解剖理论与实践教学中最重要的问题有以下几个。首先，解剖图像是平面图像难以形成多角度、多方向、多层次的教学信息，视觉冲击力弱，难以激发学生的学习兴趣。其次，可供于课程实践的人体标本资源严重紧张，以南京医科大学为例，每年接收的可供解剖的遗体不足70具，国内多数医学院校几十名学生才有机会解剖一具遗体，这种情况非常普遍，严重影响了解剖的教学质量。为此，李一帆等提出了采用三维虚拟数字化可视人体进行解剖教学的

7、方案。全息影像技术的出现正好迎合了相应的教学解决方案，在教学中通过全息成像技术或者在已有断层扫描三维重建技术的基础上构建全息解剖影像，并在全息教室进行三维悬浮立体再现。在教学中教师可以就虚拟人体光学影像进行解剖讲解和虚拟实践演示，使教学摆脱稀有的遗体限制。　　2.2.2医学手术实践教学领域　　�t学手术实践是演练和提高医生（尤其是外科医生）的关键专业性技能，同时也是执业医师不断提升自身素质的关键，但其教学与实践却陷入了“瓶颈”。医院的手术室不可能让大量学生实时、长时间观摩，因为手术风险和医患关系问题也难给机会于学生实践锻炼，全