数字X线摄影仿真教学系统在实验教学中的应用＊

2013-06-09张会如孙处然马奎元

济宁医学院学报 2013年6期

张会如郑曦孙处然马奎元

（1济宁医学院医学影像系，山东济宁272067；2济宁医学院信息技术中心，济宁272067）

医学影像设备学是医学院校影像专业或生物医学工程专业的必修课，其实验开设在整个教学中具有极其重要的地位。但是由于影像设备购置费用高昂，限制了学校实验室添置更多的实验设备，这样必然使学生操作机会、技能训练不能得到有效的保障，难以满足医学影像设备学的实验教学要求；而学生临床见习、实习期，由于受医院工作资源的限制，学生很难有充分的实践机会，无法亲身经历和熟悉完整的影像设备工作过程，这些问题都严重影响了学生实践能力的培养。为此，国内一些院校相继对这门课程的教学进行了一些改革［1－3］。本文认真分析并结合国内外相关研究成果［4－6］，针对医学影像学专业的医学影像设备课程，认为建立一种数字化影像设备的仿真实验教学系统，能够较好地解决上述存在的问题。

1 数字X线摄影（Digital Radiography，DR）仿真教学系统的开发

DR设备的仿真教学系统，由理论知识学习和虚拟界面操作2大模块构成。本文利用网页制作软件Macromedia Dreamveaver 8，将系统制作成网站的形式，在网页左框架内显示系统的目录，右框架内显示该系统的内容，见图1。

图1 DR仿真教学系统构成方框图

1.1 理论知识学习模块

根据教材中DR设备的授课内容，将理论学习模块分为基本结构、工作原理和临床应用3个子模块。在基本结构模块中，系统将DR设备分为数个子结构，采集大量子结构的图片和真实照片并结合文字介绍来描述DR设备；在工作原理模块中，主要描述了X线管和平板探测器的工作原理，利用flash动画制作软件，将X线管灯丝加热辐射热电子、并在管电压的作用下轰击阳极靶面的过程，制作成flash动画，使一些抽象概念变得更容易理解；将非晶硒、非晶硅平板探测器和多丝正比室扫描型DR的工作原理制作成flash动画，使DR的工作原理一目了然；为了加深学生对设备的应用理解，在临床应用模块中，系统加入了医院DR设备真实工作过程的视频，便于学生立体的观察设备，并结合文字介绍DR设备在临床的应用范围。

1.2 虚拟界面操作模块

本系统选取附院AXIOM Aristos VX Plus DR设备作为研究对象，DR操作界面上包含摄影时的各项要点，包括病人信息（登记号、姓名、年龄）、检查部位、摄影条件等。摄影时，首先从病人列表中查找需要检查的病人，选中后双击进入病人信息界面，在该界面中核对病人信息无误后点击Exam按钮，进入检查部位和摄影条件选取界面；根据病人检查的部位和诊断需要，选取合适的条件后，进入体位选取界面，选取摄影体位（包括前后位、后前位、侧位等），此界面中含有KV、mAs的信息，如需改动摄影条件，可在此界面中进行更改；选好摄影条件后按下曝光手闸进行曝光，操作界面中会自动刷新出现曝光后的影像，点击image－processing按钮进入图像编辑界面，根据诊断需要进行图像裁剪、文字编辑、图像旋转等图像处理。

虚拟仿真界面的开发：对DR设备工作时的每一步操作界面进行截屏，并按操作顺序存储截屏图像，利用Macromedia Dreamveaver 8编辑每一幅图像，方法如下：对在工作过程中需要鼠标点击的按钮区域，利用网页制作软件中的超链接功能，将该按钮区域选中并设置超链接，鼠标点击后，自动链接至下一个工作界面，依次进行，对每一步操作过程界面都设置超链接，DR设备使用曝光手闸进行曝光部分，在虚拟界面中增加一个曝光手闸按钮替代曝光手闸，此按钮区域设置超链接，点击此按钮可自动链接至曝光界面，最后建立基于网站的虚拟界面操作模块。

2 结果

基于网站形式的DR仿真教学系统，学生可在实验室局域网的任意一台电脑上使用，在网页的左框架中，可以浏览系统的目录，点击理论知识学习模块下的任意一个目录，可以在网页右框架中显示其内容，包含了DR设备的基本结构、工作原理和临床应用。

本文采集了大量医院DR设备摄影过程中的操作界面，用于虚拟操作界面的开发，虚拟界面操作模块共涵盖21个人体部位（鼻窦、颈部、胸部、腹部、颅骨、鼻骨、肩、手、脊柱、骨盆、踝、足等）的摄影条件，包含对人体各个部位进行摄影的功能，实现了医院DR设备操作界面的仿真。该系统可模拟实验室没有设备的实验，为影像专业学生提供了虚拟仿真实验教学环境，如图2所示。

3 讨论

基于DR设备的虚拟仿真教学系统，在理论知识学习模块中，包含了大量DR设备的结构图片、工作原理动画和设备真实工作视频。在实验教学中，通过使用该模块，可以增加学生对DR设备的感性认识，使一些抽象的设备原理概念变得更容易理解，避免了授课过程中仅用文字介绍带来的枯燥问题，可以激发学生主动学习的兴趣。学生观看医院DR设备的真实工作视频，使DR设备的工作过程变得一目了然，加深了学生对设备的临床应用理解。虚拟界面操作模块中，实现了医院DR设备操作界面的仿真，使用该模块，学生可以反复进行DR设备模拟操作实验，这可以降低医院影像设备使用过程中的安全风险，为学生提供更多的实践机会，使学生可以更快地适应将来所从事的影像工作。

基于DR设备的虚拟仿真教学系统的建立，为医学影像学专业学生提供了一种虚拟仿真设备的实验教学环境。我校2009级医学影像学专业学生通过使用该系统，能够较好地掌握DR设备的基础理论知识，熟悉医院DR设备的工作过程，为今后进入临床实习工作打下了良好的基础。该系统能够较好地解决影像实验设备少、学生人数多的矛盾，对学生专业实践能力的培养起到促进作用，完全可以推广到其它医学影像设备的教学中。