Multimediálna podpora výučby klinických a zdravotníckych odborov :: Portál LFUK v Bratislave
Lekárska fakulta, Univerzita Komenského v Bratislave
Univerzita Komenského v Bratislave
Projekt MEFANET (MEdical FAculties Educational NETwork)

INTERAKTÍVNY 3D ATLAS ĽUDSKÝCH KOSTÍ – SKELETOPEDIA

INTERAKTÍVNY 3D ATLAS ĽUDSKÝCH KOSTÍ – SKELETOPEDIA

www.skeletopedia.sk

Vytvorenie 3D atlasu ľudských kostí v podobe internetovej stránky realizovanej pomocou HTML5, Javascriptu, programovacieho jazyka PHP a databázou MySQL. Na získanie polygonálnych modelov boli použité povrchové skenery a CT i-CAT skener. Skenovali sa skutočné ľudské kosti z Anatomického ústavu Lekárskej fakulte Univerzity Komenského. Atlas je určený primárne študentom medicíny a obsahuje aj interaktívne označovanie štruktúr kostí, automatické vyhľadanie štruktúry a zobrazenie na 3D modely, stručnú tabuľku s kľúčovými informáciami o kostiach a kvíz.


Úvod
Anatómia je jeden zo základných kameňov medicíny a je jej venovaná v prvých troch semestroch štúdia na Lekárskej fakulte Univerzity Komenského veľká pozornosť. S rýchlym rozvojom informačných technológii v posledných desaťročiach sa nám naskytá možnosť implementovať tieto nové postupy aj do vzdelávania študentov medicíny a tým prispieť k skvalitneniu výučby na Lekárskej fakulte. Interaktívny 3D atlas ľudských kostí, formou internetovej stránky sprístupní študijný materiál pre každého študenta. Navyše študenti, ktorí pochádzajú z iných miest, budú mať možnosť študovať ľudské kosti v pohodlí domova a nebudú musieť kvôli štúdiu ostávať v meste príslušnej fakulty. Treba však dodať, že napriek tomu, že všetky naše modely sú reálne ľudské kosti, ich prezeranie v internetovej databáze nikdy plne nenahradí vlastnú skúsenosť osobného kontaktu s daným materiálom. Skeletopedia je istá forma podpory vzdelávania, nie však forma náhrady za reálne cvičenia.

Materiály a metódy
Ľudské kosti, sme pre účel tejto práce zapožičali z Anatomického ústavu Lekárskej fakulty. Tie sme následne podrobili povrchovému skenovaniu. Pre kvalitné zachytenie kostí a ich prevedenie do formy 3D modelov sme použili 7-osé rameno Romer s integrovaným laserovým skenerom (rozlíšenie skenovania: 0,040mm ) a Stenbichler Comet L3D 2M 2 megapixlový snímač s použitými meracími rozsahmi 200mm a 400mm rozlíšenie skenovania: 200mm - 0,135mm , 400mm - 0,250mm. Výsledný materiál sme následne upravovali v programoch InnovMetric Polyworks v.10, InnovMetric Polyworks v.12 a Blender 2.65. Úprava zahŕňa editovanie úsekov, do ktorých sa lúč skenera nedostal a tým pádom tieto miesta neboli zobrazované. Ďalej centrovanie objektov a editácia ich veľkosti nakoľko primárne výstupy zo skeneru sú natoľko dátovo objemné, že ich zobrazovanie na internete by bolo nemožné. Na zhotovenie modelu lebky sme použili inú metódu získavania dát, a to dentálny CT i-CAT skener. Tento skener nám umožňoval zobraziť aj štruktúry vo vnútri neurocrania. Výstupom boli rezy lebky vo formáte .jpeg, ktoré sme následne segmentovali a vytvárali polygonálny 3D model.

Prostredie aplikácie, bolo zvolené tak, aby bolo prístupné čo najväčšiemu množstvu študentov, preto bola ako najvhodnejšia forma zvolená internetová aplikácia. Užívateľ si tak nemusí inštalovať software na každé zariadenie, kde by chcel danú aplikáciu používať. Aplikácia je prispôsobená tak, aby fungovala na všetkých zariadeniach, ktoré majú najnovšie verzie internetových prehliadačov podporujúce technológiu WebGL alebo minimálne jazyk HTML5, ako sú napríklad Google Chrome a Mozilla Firefox.
Technická stránka je realizovaná pomocou HTML5, Javascriptu, programovacieho jazyka PHP a databázy MySQL. Vďaka HTML5 a Javascriptu bolo možné interaktívne zobraziť modely kostí. PHP a MySQL poskytli projektu modifikovateľnosť dát. Taktiež boli využité frameworky Bootstrap, jQuery a Three.js.

Výsledky
Plne využiteľná funkčná stránka s databázou ľudských kostí v použiteľnom grafickom rozhraní. Medzi najväčšie klady môžeme radiť jednoduchú manipuláciu s 3D objektami, ich automatizovaný vyhľadávač v pravom hornom rohu a interaktívne anotácie jednotlivých štruktúr na kostiach. Tento projekt je na Slovensku jediný svojho druhu. Voľne dostupné databázy kostí väčšinou obsahujú iba malý počet modelov, málo kvalitné dáta alebo sú spoplatnené. Táto práca je aj jediným interaktívnym 3D atlasom kostí v slovenskej mutácii.

Po otvorení stránky sa automaticky zobrazí atlas kostí s kategóriami kostí na ľavej lište a s ikonami kostí na pravej strane(obr.1). Horná lišta obsahuje tri záložky a to „Encyklopédia“, „Kvíz“ a „O projekte“. Ak vyberieme kategóriu na ľavej lište, zobrazia sa kosti danej kategórie. Teda ak vyberieme kategóriu napr. „Columna vertebralis“, stránka nás posunie do sekcie, kde sa budú nachádzať stavce : atlas, axis, cervikálny stavec atď. Zvolíme si kosť, ktorá nás zaujíma napr. atlas(obr.2). Na stránke nájdeme nadpis v ľavom hornom rohu, pod ňou stručný text a tabuľka s prehľadnými údajmi. Na pravo od textu a tabuľky sa nachádza samotný 3D model kosti. Tento model je možné posúvať (podržaním pravého tlačidla), rotovať vo všetkých smeroch (podržaním ľavého tlačidla), približovať a odďaľovať (rolovaním stredného tlačidla). 3D model kosti je možné prezerať aj vo „Fullscreen“ móde pre detailnejšie zobrazenie.

Podstatnou súčasťou je interaktívne označenie štruktúr jednotlivých modelov. Pri prechode kurzorom po určitej štruktúre sa zobrazí pop-up okno s jej názvom, prípadne doplňujúca informácia(obr.3). Táto funkcia umožňuje rýchlu a presnú identifikáciu štruktúry na kosti(1),(2). Na vyhľadávanie štruktúr je možné použiť zoznam v ľavom dolnom rohu obrazovky a po rozkliknutí sa daná štruktúra zobrazí na 3D modely kosti. V záložke „Kvíz“ sa nachádzajú možnosti otestovania vedomosti pomocou testov. Odpovede sa vpisujú priamo do vopred určených miest na stránke a tá napokon vyhodnotí výsledky testu automaticky. V záložke „O projekte“ je venovaný priestor doplňujúcim informáciám o projekte a jej autoroch.

Po bližšom zoznámení sa so stránkou a pri jej opakovanom využívaní odporúčame využívať funkciu SEARCH, ktorá sa nachádza v pravom hornom rohu a funguje obdobne ako vyhľadávač Google pre našu stránku. Funkcia šetrí čas pri hľadaní modelu, pripadne iných informácii na stránke.

Diskusia
Štúdium anatómie, ktoré považujeme za základ medicíny je veľmi náročné, vzhľadom na množstvo informácií o štruktúre ľudského tela, ktoré študent musí obsiahnuť aj v latinskom jazyku. Vzhľadom na veľký objem učiva nie je možné sa na praktických cvičeniach vracať k predchádzajúcej látke , a preto je veľkým prínosom, že si študenti touto formou môžu danú látku zopakovať v takmer reálnej forme. Predpokladáme hlavne záujem zo strany študentov prvého ročníka všeobecného lekárstva v prvom semestri, študentov druhého ročníka pri opakovaní učiva na skúšku z anatómie a priebežné overovanie si vedomostí pri študovaní nasledujúcich predmetov. Fakt, že stránka komunikuje v slovenskom jazyku, je tiež výhodou nakoľko poskytuje prístup k študijnému materiálu aj pre jazykovo menej zdatnú časť študentskej obce.

Záver
Pokladáme tento projekt za prospešný pre predklinickú ako aj pre klinickú sekciu medicíny pri overovaní si vedomostí, nakoľko vyhľadávanie jednotlivých štruktúr je rýchle a modely sú reálne. Tento projekt svojou dostupnosťou taktiež prispieva k vzdelávaniu laickej časti spoločnosti. Prezeranie a pomenovávanie kostí sa môže využívať aj pri štúdiu na strednej či základnej škole. Priebežne dopĺňaná stránka je k vzhliadnutiu na www.skeletopedia.sk.

Zoznam použitej literatúry
1. Čihák, Radomír. Anatomie 1, 3. vydanie. Praha, Grada. 2011
2. Mráz, Peter. Anatómia ľudského tela 1. Bratislava, SAP. 2004

Prílohy:
Príloha   Dátum Veľkosť Prístupnosť [?] Klinicky citlivé [?] Licencia
doc SKELETOPEDIA Stiahnuť - SKELETOPEDIAOtvoriť v novom okne - SKELETOPEDIA 25.4.2014 50.5 KB ktokoľvek
Odkazy:
Odkaz   Dátum Prístupnosť [?] Klinicky citlivé [?] Licencia
html SKELETOPEDIA Prejsť - SKELETOPEDIAOtvoriť v novom okne - SKELETOPEDIA 25.4.2014 ktokoľvek

Kľúčové slová: atlas kostí, 3D vizualizácia, polygonálne modely, študijný materiál, 3D anotácie

Odbor:

4-D hodnotenie:

typ
Skriptá a návody
typ
Edukačné weby a atlasy
typ
Digitálne video
typ
Prezentácie a animácie
typ
Obrazový materiál – kazuistiky
typ
E-learningové kurzy (LMS)
result
Nerecenzované

level
Základná úroveň
level
Pokročilá úroveň
level
Špecializačná úroveň
level
Komplexná úroveň
   
Zvoľte prosím dosiahnutú úroveň vzdelania a potom ohodnoťte výučbový materiál predovšetkým z pohľadu vhodnosti materiálu pre samoštúdium.
Študent – študent bakalárskeho alebo magisterského stupňa
Absolvent – absolvent bakalárskeho alebo magisterského stupňa
PhD. absolvent – postgraduálny študent, absolvent PhD. štúdia, odborný asistent, ...
 
Ohodnoťte
ako prvý tento článok!
hodnotiť

Tento príspevok nebol skontrolovaný garantom obsahu portálu.

autor: Tomáš Havran, Michal Slabej, Peter Šulík | pracovisko: Anatomický ústav, Katedra aplikovanej informatiky | publikované: 25.4.2014 | posledné úpravy: 25.4.2014
citácia: Havran Tomáš, Michal Slabej, Peter Šulík: INTERAKTÍVNY 3D ATLAS ĽUDSKÝCH KOSTÍ – SKELETOPEDIA. Multimediálna podpora výučby klinických a zdravotníckych odborov :: Portál Lekárskej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave [online] 25.4.2014, posledná aktualizácia 25.4.2014 [cit. 2019-10-14] Dostupný z WWW: <https://portal.fmed.uniba.sk/clanky.php?aid=254>. ISSN 1337-9577.
 

Komentáre a diskusia

Vložiť nový príspevok:

Autor / e-mail: [ prihlásenie/overenie používateľa ]
Titulok:
Text:
 
 Pridať štítok:   Štítok odoslaný, ďakujeme