实验原理：

（1）解剖脑：以真实人脑标本为模板，利用3D扫描、建模技术进行构建，展现人脑的三维解剖结构，实现立体、全方位、多角度观察。

（2）数字脑：在正常人脑MRI影像数据的基础上，通过图像分割、三维重建和可视化技术，展示人脑各结构在水平面、矢状面和冠状面的位置和形态。选择点击3D脑上的任意一点，能够显示通过该点的水平面、矢状面和冠状面。

（3）虚拟脑：有两套系统：1、人脑解剖与影像结构虚拟仿真系统，利用人脑MRI正常影像数据（包括MRI T1、DTI、MRA等）、建模数据，通过图像分割、融合、三维重建和VR技术，360度全方位展示脑外形功能区、脑内部核团、脑白质、脑室等结构，通过虚拟头盔、手柄等互动操作，使学生置身于一个虚拟的场景，加深了解相关结构的位置及其空间毗邻关系。2、人脑形态3D展示和互动系统，利用人脑断层解剖、CT、MRI正常和部分病变影像数据，通过图像分割、融合、三维重建、导航等技术，展示人脑正常的解剖与影像结构、脑肿瘤手术导航治疗原理和互动操作。核心要素的仿真度：在解剖脑、虚拟脑部分，仿真度达到95%。

知识点：共4个

（1）掌握脑的解剖学知识，尤其是脑内部各结构之间的空间位置关系，包括：

1、掌握大脑半球各面的主要沟回及大脑半球的分叶。

2、掌握侧脑室的位置、形态及连通。

3、掌握基底核、纹状体的组成和位置。

4、掌握内囊的位置、分部，通过内囊各部的投射纤维的排列位置。

5、掌握大脑皮质第I躯体运动区、感觉区的位置、形态特点和功能定位。

6、掌握语言中枢、视觉中枢、听觉中枢的位置。

7、掌握脑的主要动、静脉分布；掌握大脑动脉环的组成。

（2）掌握脑的断层解剖学知识，包括脑主要结构（脑主要沟回、基底核、脑室、脑池）在水平面、矢状面、冠状面等解剖断层上的形状、位置。

（3）熟悉脑的影像学知识，包括脑主要结构（脑主要沟回、基底核、脑室、脑池）在水平面、矢状面、冠状面等CT、MRI断层上的形状、位置。

（4）了解神经外科手术导航系统的基本原理、操作过程和关键技术。

（1）使用目的

人脑是人体结构最为复杂的器官，传统的脑解剖学教学主要是先通过理论课讲解，使得学生对脑结构组成有所了解，然后通过实验课，观察脑模型或标本来加深对脑结构的认识。然而，由于脑结构的复杂性，传统的脑模型或标本难以展示脑的全部结构，难以显示出各结构之间的空间位置关系。同时，随着临床影像设备的发展，对断层解剖结构知识的掌握已成为医学生的必须，因此，脑解剖知识的教与学多年来都是教师的重点和学生的难点。

计算机虚拟现实仿真技术的发展为解决这一问题提供帮助。通过对脑标本的3D扫描与建模，对脑断层解剖图像、CT、MRI影像图像进行分割、融合、三维重建、虚拟显示，学生们可以在虚拟现实的环境下对脑结构进行识别、虚拟解剖，可以重复练习，了解其相互间的空间位置关系，而不用担心对标本的破坏。

最后通过考核评估系统，了解学生对脑解剖知识的掌握情况，并能够对考核结果进行自动分析，提示老师对学生掌握的薄弱知识进行强化，提高学习效果。以上学习是对人脑解剖实体实验的有效补充。

（2）实施过程

实验项目基于PC端设计，充分体现开放性、交互性和易操作等优点，不受时空条件的限制。在无法开设人脑实际解剖实验的情况下，学生通过线上线下学习，能掌握基本的脑解剖和影像知识。

（3）实施效果

实验过程在虚拟环境中进行，从而降低对标本和模型的依赖；可交互性的操作过程，提高了学生的学习兴趣；虚拟环境中可以观察到脑内部结构的三维形态，解决了标本或者模型试验摸得着、看不见的问题，从而加深印象、提升学习效果。对神经外科手术导航系统等新技术的引入，有助于学生了解学科前沿，拓宽知识面，培养创新能力。人脑形态3D展示和互动系统的内容于2017年4月建成开放，已服务本校学生200余人；人脑解剖与影像结构虚拟仿真系统的内容于2019年1月建成开放，已服务本校学生100余人。

（1）实验方法描述：

只要通过链接进入系统后均可进行实验。系统界面有提示，界面上有3个学习按钮，1个考核按钮。进入每个按钮通过引导可以进行下一步学习。

（2）学生交互性操作步骤说明：

输入网址：http://ilab.fudan.edu.cn/med7，登陆系统（登陆名：pszj 密码：pszj），进入“人脑解剖与影像结构虚拟仿真实验教学系统”进入学习。分别选择按钮进入相关学习内容：

1）解剖脑

此按钮内的内容是人脑的3D图像，可以选择1.大脑外形和分叶、2.大脑皮质的功能定位、3.大脑内部的结构、4.边缘系统的结构、5.脑干、6.间脑、7.小脑、8.脑的被膜和血管，然后进入3D图像，每个图像可选择，其上有相关脑结构的中英文标注和发音。

2）数字脑

此按钮内的内容是指导你如何操作，包括可下载一个可执行文件到本地电脑安装，然后观察正常人脑MRI断层数据，主要从不同的水平面、矢状面、冠状面上观察人脑影像结构的位置和形态特点。

3）虚拟脑

此按钮内的内容是提示本操作学习是在线下进行，需进入复旦大学人体科学馆内的虚拟解剖实验室，该实验室内有两套系统：一、人脑解剖与影像结构虚拟仿真系统，设立虚拟场景，带虚拟头盔和操控器，点击人脑浏览，虚拟呈现人脑各部分结构，加深对人脑结构的认识以及相互之间毗邻关系的理解。二、人脑形态3D展示和互动系统，它展示人脑正常和部分病变的解剖与影像结构、脑肿瘤手术导航治疗原理和互动操作。每套系统都配了一段实验操作视频。

4）考核

此按钮内的内容是考核界面，每次考试设置为随机从题库100道选择题中抽取10道题，分别答题，考完提交，系统给出考试成绩，并可以查看正确答案。

（1） 是否记录每步实验结果：否

（2） 实验结果与结论要求：实验报告

（3）其他描述：

对有学习兴趣和能力的同学，建议阅读1篇利用脑图像处理技术来研究脑形态、功能或疾病方面的论文，拓宽知识面。