ВНЕДРЕНИЕ  3D -СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ  ТЕХНОЛОГИЙ  В  ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ  ПРОЦЕСС  ПО  ДИСЦИПЛИНЕ  «ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ  АНАТОМИЯ  И  ОПЕРАТИВНАЯ  ХИРУРГИЯ»

Попов  Иван  Олегович

Сеялова  Анна  Семеновна

студенты  2—3  курса,  кафедра  «Нормальная  и  патологическая  анатомия,  оперативная  хирургия  с  топографической  анатомией  и  судебная  медицина»  СВФУ  им.  М.К.  Аммосова,  РФ,  г.  Якутск

E-mail:  pv 25008@gmail.com

Гармаева  Дарима  Кышектовна

научный  руководитель,  д-р  мед.  наук,  профессор  СВФУ,  РФ,  г.  Якутск

В  век  высоких  технологий  и  всеобщей  компьютеризации  практически  всех  сфер  жизни  человека  информатизация  образования,  к  сожалению,  все  еще  находится  на  критически  низком  уровне  [1,  2].  Информационные  технологии  обеспечивают  повышение  качества  подготовки  будущих  специалистов,  позволяя  обучать  тем  навыкам  и  умениям,  ранее  невозможных  в  силу  неразвитости  технологий,  а  также  способствуют  оптимизации  предоставления  учебного  материала,  тем  самым,  повышая  эффективность  обучения.  В  отличие  от  статических  изображений  3D-стереоскопические  модели  обладают  интерактивностью,  тем  самым  многократно  улучшает  пространственную  перцепцию  медицинской  информации  [6].

Использование  в  образовании  компьютерных  и  информационных  технологий  оказывает  [3]  существенное  влияние  на  содержание,  методы  и  организацию  учебного  процесса  по  различным  медицинским  дисциплинам  [4]. 

Наглядность  используемых  в  компьютерной  системе  данных  способствует  формированию  у  студентов  представлений  о  послойном  строении  органов  и  тканей,  их  топографию.

Демонстрируемые  3D-модели  органов  предоставляет  усовершенствование  и  оптимизация  процесса  подготовки  будущих  хирургов  к  проведению  оперативных  вмешательств,  прогнозированию  исходов  и  возможных  осложнений  [5].  Использование  данной  системы  позволит  специалисту  осуществлять  более  точное  планирование  операций,  основываясь  на  трехмерных  изображениях  и  реалистичном  моделировании  результатов,  прогнозировать  вероятность  возникновения  послеоперационных  осложнений,  а,  следовательно,  снизить  пребывание  пациентов  в  стационаре,  стоимость  лечения.  Разработанная  компьютерная  программа  позволит  студентам  испытывать  меньший  стресс  во  время  процедуры  сдачи  экзамена,  а  преподавателю  объективно  оценивать  и  анализировать  знания  студентов. 

Следует  отметить,  что  3D-стереоскопическое  моделирование  применяется  также  и  в  клинической  медицине  для  составления  индивидуальной  высококачественной  и  наглядной  3D-модели,  используя  результаты  компьютерной,  магнитно-резонансной  и  позитронно-эмиссионной  томографии  (рис.  1).

Рисунок  1.  Использование  КТ  для  создания  3D -моделей  в  программе  Mimics

С  целью  решения  данной  проблемы  было  принято  создание  интерактивного  учебно-методического  пособия  по  изучению  топографической  анатомии  и  анатомических  особенностей  внутренних  органов  и  систем  органов  в  трехмерном  изображении  для  студентов,  интернов,  ординаторов  и  врачей.

Для  реализации  цели  нам  необходимо  внедрить  интерактивные  обучающие  программы  в  образовательный  процесс  студентов  с  целью  повышения  мотивации  студентов  по  изучению  анатомо-физиологических  систем  организма,  а  также  привлечение  студентов  к  активному  изучению  новых  технологии  в  сфере  3Д-моделирования  и  разработка  3Д-моделей  с  использованием  специализированных  графических  3Д  редакторов. 

Материалы  и  методы .  При  создании  проекта  электронного  пособия  использовалась,  в  основном,  профессиональная  программа  для  работы  с  трехмерной  графикой  —  3DS  Max  (3D  Studio  MAX),  разработанной  компанией  Autodesk.  При  помощи  данной  программы  создавались  модели  органов  и  систем  органов.  Уже  готовые  модели  переносились  на  движок  Unity  3D  для  дальнейшей  интеграции  будущей  программы  с  системой  Kinect.

Результаты  и  обсуждение.   Как  показывает  опыт  зарубежных  компаний,  таких  как  3Dscience.com,  создающие  и  продающие  высококачественные  3D-модели,  технологию  трёхмерного  моделирования  можно  использовать  в  качестве  дополнения  к  образовательному  процессу  студентов  медицинских  вузов.  Модели  демонстрируют  наглядность  и  удобство,  что  позволяет  углубленно  изучать  учебный  материал,  затрачивая  меньше  усилий  и  времени  для  его  восприятия.  Кроме  того,  программа  позволяет  лучше  ориентироваться  в  топографии  органов  и  систем  органов,  их  синтопии  и  скелетотопии,  что  может  иметь  применение  для  подготовки  будущих  хирургов  или  как  консультация  уже  практикующих  врачей. 

Рисунок  2.  Модель  сердца  от  компании  Zygote   на  портале  3Dscince.com

С  учетом  вышеизложенного  опыта,  нами  был  создан  проект  программы,  демонстрирующая  трёхмерную  модель  мозгового  отдела  головы  (рис.  3),  позволяющая  увидеть  различные  его  слои,  топическое  расположение  кровеносных  сосудов.  В  программе  была  использована  трёхмерная  анимация  костно-пластической  трепанации  черепа.  Данное  электронное  пособие  может  работать  с  Kinect’ом,  что  делает  процесс  обучения  интерактивным  и  более  интересным. 

Рисунок  3.  Процесс  создания  трёхмерной  модели  головы  и  демонстрация  с  использованием  системы  Kinect

Следующий  проект  интерактивного  учебного  пособия  демонстрирует  топографию  поджелудочной  железы  (Рис.  4).  Данная  модель  выполнена  студентом  как  стартовый  проект  по  созданию  электронного  пособия.  Здесь  присутствуют  функции  ротации  и  масштабирования,  обозначения  на  латинском  языке,  срез  модели  и  обозначение  патологического  процесса  —  панкреатита. 

Рисунок  4.  3D -стереоскопическая  модель  поджелудочной  железы  и  ее  топография

В  перспективе  у  данного  проекта  имеется  создание  полноценной  модели  человека  с  3D-анимацией  физиологических  процессов  и  оперативных  вмешательств  с  использованием  интерактивной  системы  Kinect.  В  дальнейшем  рассматривается  коммерческая  сторона  проекта,  характеризующаяся  мультиплатформенностью,  что  может  гарантировать  удобство  и  быстроту  использования  пособий. 

Заключение.   Использование  трехмерного  изображения  органов  и  систем  органов  при  помощи  3DS  MAX  является  перспективным  и  инновационным  направлением  в  медицине.  Студенты,  занимающиеся  3D-моделированием,  одновременно  овладевают  техникой  трёхмерного  моделирования  и  углубляют  свои  познания  в  области  анатомии,  физиологии  и  хирургии. 

Внедрение  электронных  учебных  пособий  улучшит  образовательный  процесс  при  изучении  таких  сложных,  но  важных  дисциплин,  как  анатомия  и  физиология,  за  счет  сокращения  времени  изучения  учебного  материала  на  бумажных  носителях  и  более  наглядного  представления  студентами  изучаемой  темы. 

Список  литературы:

1.Андреев  А.А.  E-learning:  некоторые  направления  и  особенности  применения  //  А.А.  Андреев,  В.А.  Леднев,  Т.А.  Семкина  //  Высшее  образование  в  России.  —  2009.  —  №  8.  —  С.  88—92. 

2.Винник  Ю.С.  Использование  компьютерных  средств  обучения  в  процессе  преподавания  общей  хирургии  //  Ю.С.  Винник,  Е.В.  Дябкин,  Е.С.  Василеня  //  Материалы  конференции  Актуальные  проблемы  и  перспективы  развития  российского  и  международного  медицинского  образования.  Вузовская  педагогика.  Красноярск,  КрасГМУ,  2012.  —  С.  147—148. 

3.Келли  Л.  Мэрдок.  3ds  MAX  9.//Библия  пользователя//  Диалектика,  2007.  —с.  1344

4.Морозова  И.В.  Применение  3d-моделирования  и  информационных  технологий  в  повышении  эффективности  изучения  оперативной  хирургии  и  топографической  анатомии  //  И.В.  Морозова,  Н.А.  Мартынова  //  Современные  наукоемкие  технологии.  —  2013.  —  №  8  (часть  2).  —  С.  213—213. 

5.Обучающие  компьютерные  технологии  в  процессе  изучения  общей  хирургии  //  Ю.С.  Винник,  Е.В.  Дябкин,  Л.В.  Кочетова,  Е.С.  Василеня  //  Материалы  конференции  Современные  аспекты  реализации  ФГОС  и  ФГТ.  Вузовская  педагогика.  Красноярск,  КрасГМУ,  2013.  —  С.  65—66. 

6.Пустобаева  О.Н.  Электронный  учебник  в  организации  и  управлении  учебным  процессом  //  О.Н.  Пустобаева  //  Успехи  современного  естествознания.  —  2008.  —  №  4  —  С.  57—58.