تقنية الواقع المختلط والطباعة ثلاثية الأبعاد في التدريس: تشريح القلب كمثال

تركز هذه الدراسة على دمج الواقع المختلط في تعليم علم التشريح من خلال تطوير نماذج مطبوعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة وصور ثلاثية الأبعاد للقلب ، باستخدام تطبيق CarnaLife Holo مع Microsoft HoloLens في الدورات التدريبية لطلاب الطب لتحسين تجربة التعلم الخاصة بهم. يدرك الباحثون في جميع أنحاء العالم بشكل متزايد إمكانات الطباعة ثلاثية الأبعاد والتقنيات الغامرة ، بما في ذلك الواقع المختلط في التعليم الطبي والممارسة السريرية. يمثل تقدمها المستمر واعتمادها على نطاق أوسع تحولا محوريا في مستقبل الابتكار الطبي.

الهدف من هذه الدراسة هو استكشاف التطبيقات المتزايدة للواقع المختلط ، ليس فقط في تعليم علم التشريح ، ولكن أيضا في الممارسة السريرية الروتينية عبر التخصصات الطبية ، بما في ذلك جراحة العظام وجراحة الصدمات العضلية الهيكلية لتعزيز دقة التشخيص والتخطيط الجراحي. للبدء ، افتح 3D Slicer الإصدار 5.6.0 ، وانتقل إلى وحدة البيانات. انقر فوق إضافة بيانات وحدد صور التصوير المقطعي المحوسب الخاصة بالمريض بتنسيق DICOM.

قم بتقييم جودة الصور من خلال فحص المشاهدات المحورية والسهمية والإكليلية في عارض الشرائح. تحقق من التباين الكافي للتمييز بين عضلة القلب وغرف القلب. انتقل الآن إلى وحدة محرر الشرائح وانقر فوق إضافة لإنشاء تقسيم جديد.

حدد الحد من أدوات التجزئة. اضبط قيم العتبة السفلية والعليا لعزل عضلة القلب وغرف القلب بدقة. اضبط النطاق باستخدام أشرطة التمرير أو عن طريق إدخال القيم لضمان التقاط الهياكل التشريحية الصحيحة بشكل صحيح.

بعد تطبيق التجزئة المستندة إلى العتبة ، افحص النموذج المجزأ في المناظر المحورية والسهمية والإكليلية للتأكد من التقاط غرف عضلة القلب والقلب بشكل صحيح. إذا كانت أي مناطق مفقودة، فقم بإضافة مناطق مفقودة باستخدام أداة الطلاء في وحدة محرر المقطع. أضف التجزئة بعناية إلى المناطق التي لم يتم التقاطها بشكل صحيح عن طريق العتبة.

اضبط حجم الفرشاة حسب الحاجة للحصول على دقة أفضل ، خاصة في المناطق الصغيرة أو المعقدة. وبالمثل ، في حالة وجود أنسجة أو قطع أثرية غير مرغوب فيها في التجزئة ، استخدم أداة المسح لإزالتها. بالنسبة للمناطق الكبيرة غير الصحيحة ، استخدم أداة المقص لقصها بكفاءة.

بمجرد إجراء جميع التصحيحات اللازمة ، راجع التجزئة للتأكد من أن عضلة القلب مجزأة بالكامل مع عدم وجود مناطق مفقودة أو إضافية ، وتحديد غرف القلب بشكل صحيح دون توصيلات غير مرغوب فيها. انقر فوق تطبيق لإنهاء التجزئة. لتصدير ملفات STL لكل من غرف عضلة القلب والقلب بشكل منفصل، انتقل إلى التجزئة، متبوعا بالتصدير إلى الملفات، ثم حدد تنسيق STL.

بعد ذلك ، لتحسين غرف عضلة القلب والقلب ، افتح Meshmixer وانتقل إلى الملف ، متبوعا بالاستيراد. قم بتحميل ملفات STL لكل من غرف عضلة القلب والقلب. تأكد من محاذاة كلا الطرازين بشكل صحيح ومرئيهما في مساحة العمل.

حدد كل نموذج وانتقل إلى التحرير ، متبوعا ب Make Solid. اضبط شريط تمرير الدقة الصلبة لتحقيق التوازن بين التفاصيل وثبات الشبكة. قم بتطبيق العملية وتحقق من بقاء النموذج سليما.

اختر دقة النوع الصلب للحفاظ على التفاصيل التشريحية. استخدم الآن أداة التحديد لتمييز القطع الأثرية الصغيرة غير المرغوب فيها وحذفها باستخدام التحرير ، متبوعا بالتجاهل. إذا لزم الأمر، أعد بناء المناطق المعطلة عن طريق الانتقال إلى التحديد، متبوعا بالتعديل والمسح والتعبئة، أو باستخدام الفرش.

لتحسين النموذج للطباعة ثلاثية الأبعاد، حدد المنطقة التي بها مخالفات في السطح. انقر فوق التشوه ثم السلس. قم بتطبيقه بشكل متكرر.

اضبط شريط تمرير القوة الناعمة اعتمادا على شدة مخالفات السطح. بعد ذلك ، لدمج غرف عضلة القلب والقلب ، انتقل إلى تحرير ، والاختلاف المنطقي ، وحدد كلا النموذجين. تأكد من أن العملية تنضم بنجاح إلى الهياكل دون إحداث ثقوب داخلية أو أسطح متداخلة.

بمجرد اكتمال الدمج والتنقيح، انتقل إلى الملف، متبوعا بالتصدير. احفظ النموذج الموحد النهائي بتنسيق STL ، مما يضمن استعداده للتقطيع والطباعة ثلاثية الأبعاد. قدم تصور الواقع المختلط تمثيلا تفاعليا وديناميكيا لبيانات التصوير المقطعي المحوسب ، مما يسمح بالتلاعب في الوقت الفعلي بهياكل القلب.

ومع ذلك ، أدى التقسيم المفرط إلى عدم دقة تجسيد السطح ، مما أدى إلى تشويه التفاصيل التشريحية الداخلية. مكنت تقنية عرض الحجم من تصور كثافات الأنسجة المختلفة ، مما أدى إلى تحسين التعرف على التفاصيل التشريحية. سمح هذا النهج بتمييز أفضل للهياكل المعقدة حيث كان التجزئة وحده غير كاف.