混合现实技术与三维打印在教学中的应用：以心脏解剖为例

本研究致力于通过开发高保真度的3D打印模型和心脏全息影像，将混合现实技术融入解剖学教育，利用CarnaLife Holo应用程序结合Microsoft HoloLens应用于医学生的培训课程，以提升其学习体验。全球研究人员正日益认识到3D打印和沉浸式技术（包括混合现实在医学教育和临床实践中的应用）所具备的潜力。这些技术的持续进步与广泛应用标志着医学创新未来的关键转折点。

本研究的目的是探讨混合现实技术在解剖学教育中的不断拓展应用，以及其在骨科和肌肉骨骼创伤外科等医学领域日常临床实践中的应用，以提高诊断准确性和手术规划水平。首先，打开 3D Slicer 5.6.0 版本软件，进入数据模块。点击“添加数据”，选择以 DICOM 格式存储的患者特异性 CT 图像。

通过在切片查看器中检查轴向、矢状和冠状视图来评估图像质量。确认心肌与心腔之间具有足够的对比度。现在导航到分割编辑器模块，点击“添加”以创建新的分割。

从分割工具中选择阈值。设置下限和上限阈值，以准确分离心肌和心腔。通过滑块或直接输入数值来调整范围，确保正确捕获相应的解剖结构。

应用基于阈值的分割后，需在轴向、矢状向和冠状向视图中检查分割模型，以确保心肌和心腔被正确捕捉。若存在缺失区域，可使用分割编辑模块中的绘制工具添加缺失部分。对于阈值分割未能准确捕捉的区域，应仔细进行手动分割补充。

根据需要调整画笔大小以获得更高的精度，特别是在较小或复杂的区域。同样，如果分割结果中存在不需要的组织或伪影，请使用擦除工具将其去除。对于较大的错误区域，可使用剪刀工具高效地将其剪除。

完成所有必要的校正后，需仔细检查分割结果，确保心肌组织被完整分割，无遗漏或多余区域，且心腔被准确定义，无异常连接。点击“应用”以完成分割。如需分别导出心肌和心腔的 STL 文件，请进入分割模块，选择“导出至文件”，然后选择 STL 格式。

接下来，为了优化心肌和心腔结构，打开 Meshmixer 软件，依次点击文件（File）菜单中的导入（Import）选项。加载心肌和心腔的 STL 文件。确保两个模型在工作区中正确对齐并可见。

选择每个模型，进入编辑，然后选择“转为实体”。调整实体精度滑块，以平衡细节与网格稳定性。执行操作，并确认模型保持完整。

选择实体类型精度以保留解剖学细节。现在使用选择工具高亮显示不需要的小型伪影，然后通过编辑并选择“丢弃”来删除它们。如有需要，可通过选择“选择”→“修改”→“擦除并填充”，或使用画笔工具来重建受损区域。

为了优化模型以进行3D打印，选择表面不规则的区域。点击“变形”，然后选择“平滑”。重复应用此操作。

根据表面不规则的严重程度调整平滑强度滑块。接下来，为合并心肌与心腔，进入编辑菜单，选择布尔差集，并同时选中两个模型。确保该操作成功连接结构，且不产生内部孔洞或表面重叠。

完成合并与优化后，导航至文件，然后选择导出。将最终的统一模型以 STL 格式保存，确保其可用于切片和 3D 打印。混合现实可视化技术为 CT 数据提供了交互式且动态的呈现方式，可实现实时操控心脏结构。

然而，过度分割导致表面重建不准确，扭曲了内部解剖细节。容积渲染技术能够显示不同组织的密度，提高了对解剖细节的识别能力。该方法可在单纯分割难以实现的情况下，更有效地分辨复杂结构。