基于計算機斷層掃描的虛擬仿真軟件設(shè)計和開發(fā)

摘要：文章重點闡述了計算機斷層掃描設(shè)備和虛擬仿真軟件的開發(fā)步驟并詳細介紹了相關(guān)工作需要的材料如集成仿真軟件、構(gòu)建模型、布置計算機斷層掃描室場景、設(shè)計界面等以有效優(yōu)化圖層從而提高軟件設(shè)計效率

關(guān)鍵詞：計算機斷層掃描;虛擬仿真;軟件開發(fā)

中圖法分類號：TP311文獻標識碼：A

Design and development of virtual simulation software based oncomputed tomography

WU Yingping

（Guangzhou International Economics College，Guangzhou 510540，China）

Abstract：The article focuses on the development steps of computer tomography equipment and virtual simulation software， and describes in detail the materials required for related work， such as integrating simulation software，building models，arranging electronic computer tomography room scenes，designing interfaces，etc.， in order to effectively optimize the diagram. layer，thereby improving the efficiency of software design.

Key words：computed tomography， virtual simulation， software development

1? 前言

計算機斷層掃描是現(xiàn)代最受歡迎的技術(shù)之一，其應(yīng)用范圍較為廣，能給醫(yī)護人員提供具體的人體解剖示意圖，讓疾病診斷信息更加多樣化，是目前最常用的疾病診斷和篩選方式。所以，掌握計算機斷層掃描設(shè)備的使用方法是臨床醫(yī)學(xué)、影像學(xué)專業(yè)學(xué)生不可或缺的技能（圖 1） 。但由于計算機斷層掃描設(shè)備非常昂貴，導(dǎo)致很多實驗室內(nèi)只配備常用儀器，只有少部分學(xué)配備了計算機斷層掃描設(shè)備。因此，很多學(xué)校將學(xué)生送往醫(yī)院進行實習(xí)，以提高學(xué)生的實踐經(jīng)驗。不過，雖然醫(yī)院擁有一定數(shù)量的計算機斷層掃描設(shè)備，但目前還無法做到“人手一臺”，再加上每天需要做大量臨床工作，給計算機斷層掃描設(shè)備的使用帶來了嚴重限制，導(dǎo)致學(xué)生無法全面掌握計算機斷層掃描設(shè)備的檢查方法和操作流程[1 ]。因此，這是目前高校急需解決的問題。而隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，計算機技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用于教育行業(yè)，成為一種新型教學(xué)方式，能有效解除空間和時間上的限制，在一定程度上彌補了實驗設(shè)備不足的缺陷。而若要充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的作用，必須根據(jù)實際教學(xué)情況來設(shè)計應(yīng)用軟件。為此，基于計算機斷層掃描的虛擬仿真軟件應(yīng)運而生。本文重點闡述了計算機斷層掃描設(shè)備和虛擬仿真軟件的開發(fā)步驟，并詳細介紹了工作需要的材料，以有效優(yōu)化圖層，從而提高軟件設(shè)計效率[2 ]。

2? 開發(fā)工具

在開發(fā)虛擬仿真軟件的過程中，要加強對 Animate 工具的掌握，從而判斷患者身體的詳細情況，再基于患者各方面情況利用 Photoshop 工具制作仿真視頻和圖片，并在后期對聲音和動畫進行處理，幫助醫(yī)護人員充分了解患者的具體情況，給予其最有效的治療。同時，應(yīng)確保應(yīng)用開發(fā)工具的合理性，從而順利制作基于計算機斷層掃描的虛擬仿真軟件[3 ]。

3? 素材準備

素材收集是建設(shè)計算機斷層掃描設(shè)備模型的核心環(huán)節(jié)，工作人員要利用專業(yè)的拍攝工具，全面拍攝斷層掃描室的照片，如儀器角度照片、患者運動軌跡等，再利用計算機詳細記錄所有檢查和操作過程，進而整合所有數(shù)據(jù)。目前，一些常見的資料可通過互聯(lián)網(wǎng)進行下載，而部分特殊資料則可讓工作人員前往實地進行拍攝和記錄，從而確保資料的完整性和準確性，給基于計算機斷層掃描的虛擬仿真模型的建立提供豐富的數(shù)據(jù)資源，確保模型建立工作順利進行。

4? 模型建立

在基于計算機斷層掃描的虛擬仿真模型中，常見的有掃描床、計算機斷層掃描儀、患者、監(jiān)控器，通過網(wǎng)上下載、實地拍攝的素材都存在不同方面的問題，需要利用 Photoshop 軟件進行精細化處理。用 Photoshop 軟件打開圖片素材庫，再采用各種工具（如多邊形套索工具、快速選擇工具、磁性套索工具等）將其上傳至新文檔內(nèi)。由于現(xiàn)場拍攝的儀器照片存在重疊現(xiàn)象，因此其完整性有待提升，須使用填充工具、仿制印章工具對其進行優(yōu)化。同時，利用基于圖層的色階、曲線等工具調(diào)整照片的色彩和亮度，從而科學(xué)建立模型。此外，制作鍵盤、診療卡、窗戶、計算機顯示器等模型也十分重要[4]。

5? 計算機斷層掃描室場景設(shè)計

基于計算機斷層掃描的虛擬仿真場所主要包括計算機斷層掃描儀器室、計算機斷層掃描控制室。在計算機斷層掃描控制室中，通常配備三臺普通計算機和一臺豎屏計算機，可對計算機進行重新命名（計算機 1、計算機2、計算機3、計算機4），將4 臺計算機根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境合理擺放在桌面上，再根據(jù)相關(guān)標準將所有基礎(chǔ)設(shè)備全面連接[5 ]。同時，要安裝防輻射玻璃窗，確保醫(yī)生及時觀察到計算機斷層掃描控制室的詳細情況，從而加強計算機斷層掃描儀器室的使用效果。此外，要合理利用 Photoshop 軟件，選擇與模型尺寸相同的玻璃，再將玻璃安裝在新圖層上，并結(jié)合現(xiàn)場光線情況調(diào)整圖層的透明度，以保證醫(yī)護人員獲得較好的視覺效果。另外，要在墻壁的合適位置安裝防輻射金屬門，給醫(yī)生進出計算機斷層掃描儀器室提供通道，并構(gòu)建計算機斷層掃描控制室場景，從而布置好計算機斷層掃描控制室（圖2）。

計算機斷層掃描檢查室主要由金屬門、掃描床、計算機斷層掃描儀、墻面、玻璃窗等構(gòu)件組成。其中，玻璃窗的作用是便于醫(yī)護人員觀察計算機斷層掃描控制室的具體情況，從而根據(jù)實際情況對具體問題提出有效的解決措施;移動掃描床以掃描床模型為基礎(chǔ)，給患者提供靈活的平躺空間;金屬門是計算機斷層掃描檢查室最常見的構(gòu)件，其作用是讓工作人員自由出入兩個不同的場景（圖 3） 。兩個場景的切換是利用圖片切換來完成，縮短了切換流程，有利于為醫(yī)護人員營造出計算機斷層掃描控制室和計算機斷層掃描儀器室的真實效果[6]。

6? 計算機斷層掃描檢查過程的仿真

當將計算機斷層掃描室內(nèi)所有構(gòu)件全部布置完成，要針對計算機斷層掃描檢查畫面進行選擇，通過合理利用計算機斷層掃描控制室的計算機進行運行，從而準確掌握患者運動軌跡、儀器運行狀況等。同時，如果需要詳細查看患者的具體信息，可在計算機斷層掃描控制室中連續(xù)點擊計算機1，再點擊查看按鈕，即可幫助醫(yī)護人員查看患者的具體情況，從而采取最合適的治療方式。當醫(yī)護人員點擊計算機2 時，單擊檢查按鈕，便會自動開啟系統(tǒng)，再將密碼和用戶名輸入到系統(tǒng)登錄頁面，此時會出現(xiàn)點擊檢查登記按鈕、信息界面等。若醫(yī)護人員要查看患者的具體信息，點擊患者診療卡信息即可，并能將患者的具體信息及時保存在計算機內(nèi)。當醫(yī)護人員使用計算機3 時，點擊新患者選項即可查看近段時間所有患者的具體情況，再根據(jù)不同患者的身體情況和患病程度，對其進行依次治療。這有利于醫(yī)護人員了解患者的治療進度，從而獲得更好的治療效果（圖4）。

在醫(yī)護人員正式給患者進行治療前，應(yīng)提前打開計算機斷層掃描檢查室的金屬門，并在計算機斷層掃描檢查室將現(xiàn)場場景再現(xiàn)，再利用計算機斷層掃描儀來掃描患者身體，最后利用3DS MAX 技術(shù)呈現(xiàn)“患者病情”。同時，要在“患者病情”頁面中添加控制器，從而使醫(yī)護人員隨時判斷“患者病情”。此外，可利用專業(yè)設(shè)備將患者轉(zhuǎn)移到指定位置，并讓患者平躺在計算機斷層掃描檢查床上。而若要完成這一動作，必須制作檢查床和升降支架，從而將患者躺下的動作完全用三維畫面呈現(xiàn)出來。

為了確保掃描架控件圖片具有一定的準確性，要嚴格遵循操作順序來制作三維畫面，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整，讓患者運動軌跡和模型達成一致。但由于通過不同比例視圖很難準確觀察到掃描架控件的操作流程，因此醫(yī)護人員要合理控制視圖比例。在將掃描架控件應(yīng)用到 Animate 軟件后，將其轉(zhuǎn)換為影片剪輯模式，且可轉(zhuǎn)換為圖形元件，在合理位置添加關(guān)鍵幀，并將圖形元件放大，再利用按鈕和動作圖層代碼，實現(xiàn)點擊掃描架控件來移動掃描床的效果。最后，點擊計算機斷層掃描檢查室，即可立即返回計算機斷層掃描控制室[8]。

7? 總結(jié)

利用基于計算機斷層掃描的虛擬仿真軟件，可以幫助醫(yī)護人員解決日常工作中出現(xiàn)的問題，給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和工作經(jīng)驗，讓醫(yī)護人員及時了解患者病情。同時，可利用模擬計算機斷層掃描設(shè)備來幫助醫(yī)護人員進行反復(fù)練習(xí)，讓其逐漸擺脫空間和時間的束縛。通過利用計算機技術(shù)來構(gòu)建虛擬仿真實驗環(huán)境，可以給學(xué)生帶來真實的場景體驗，并將計算機斷層掃描設(shè)備、檢查流程、檢測原理、儀器操作流程等用更加直觀的方式呈現(xiàn)出來，如動畫、圖形等，讓靜態(tài)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體式教學(xué)，從而有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、自動性和實踐能力，最終提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

參考文獻：

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作者簡介：

吳英萍（1982—） ，本科，高級工程師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)、軟件技術(shù)、人工智能。