医学院校开设小动物医学影像学技术教学的实践与探索

雷建锋 赵媛媛

（首都医科大学中心实验室，北京100069）

动物实验是生命科学研究的重要组成部分，通常应用人类疾病动物模型研究人类疾病的发生、发展及防治。目前，大鼠、小鼠仍然是常用的实验动物，在疾病动物模型制备中应用广泛。近年来，随着科学技术的迅速发展，小动物专用影像技术有了显著进展、专用设备性能得到较大提升，使得该技术在生命科学等领域的研究得到了越来越多的应用［1］。

应用于科学研究的活体小动物影像技术主要包括磁共振成像、计算机断层扫描成像、放射性核素成像、光学成像和超声成像等。我校于2009年建立了小动物医学影像研究平台，陆续购置多台小动物活体成像的仪器设备，为我校和其他科研单位提供了小动物影像公共科研服务。从2011年开始在研究生的《现代分析仪器在生物医学研究的应用》课程中增加了“小动物医学影像学技术”，随着仪器设备的不断到位，科研工作的陆续开展，教学内容也随之不断丰富和完善。

结合以往教学经验，我们对教学目标和意义、理论课程内容设置及师资建设等进行总结和探讨，并对目前制约教学有效开展的因素——实验教学和教材等提出了改进设想，以期提高教学质量，适应社会对人才的需求，同时希望能给同行提供参考和借鉴。

1 小动物医学影像学技术教学的意义和目标

小动物医学影像设备是基于临床诊断影像设备发展起来的、专用于小动物的成像装置，这些影像设备对小动物进行活体状态下的功能及解剖实时成像，从而获得体内结构及解剖学信息，同时还可以对细胞和分子水平的生物学过程进行成像，进行定性和定量研究［2］。

与临床医学影像技术相比，小动物医学影像学技术有比较大的不同：首先，其成像对象的体积、重量与人体比起来相差很多，成像体素小，需要较高的空间分辨率，成像技术有较大不同；其次，需要满足动物实验的严格要求［3］，如成像时需要将实验动物体温、呼吸等生理参数控制在一定范围，既保持机体处于一定的稳定状态，又要尽量接近清醒状态的生理参数［4］，实验经验和技能要求有很大不同；再次，科学研究中的实验动物成像可以采用更加丰富的参数和条件等等。科研工作者可以根据实验目的和研究方法选择一种影像技术或多种技术融合，实现“实时、连续、无创、敏感、原位”地进行生理代谢功能的纵向生物医学研究，提高实验动物模型的效率；同时可以对同一个实验动物进行长时间反复跟踪成像，避免个体差异对实验结果的影响，极大提升了实验研究水平［5］。小动物医学影像学技术作为多个学科综合发展的成果，已经成为生命科学研究中新兴的、不可或缺的有力工具。

医学院校研究生是生命科学领域中科研一线执行者和科研发展的后备力量，因此在医学院校开展此类教学是十分重要和有意义的。

选修《现代分析仪器在生物医学研究的应用》课程的学生包括基础和临床各个专业的硕士生和博士生，对课程学习有着极大的兴趣，教师也希望尽量多地将知识点传授给学生；但该课程包含仪器及技术种类繁多，分给“小动物医学影像学技术”教学课时较为有限。知识无限、时间精力有限，学生现在掌握知识点的多少与其将来是否能在科学研究中应用该技术不存在直接关系。为了适应不同层次和专业学生的实际需求，设置该技术的学习目标——让学生了解小动物影像技术的基础及前沿应用，初步掌握小动物影像技术的理论原理，了解相关实验技能，为以后的研究或技术工作增加理论知识和技术能力的储备［6］。

2 探索科学的教学方法

2.1 理论教学注重知识的扩展，原理融入应用

小动物医学影像技术是多个学科交叉和融合技术，以医学影像技术为主线，融合了现代医学技术、实验动物学、分子生物学、医学图像处理技术等多学科知识，其应用性、实践性和技术性强。要系统地掌握该技术，需要具备基本的理论知识，避免知其然不知其所以然。

对于医学院校研究生来说，已经具备上述除医学图像处理之外的其他知识储备。医学图像处理是医学影像学的重要组成部分，在医学影像实践中通过影像系统获得图像仅仅只是完成了第一步，必须通过医学图像处理技术才能从获得的影像中提取出有用的数据和信息，如Micro CT中的骨小梁分析、Micro MRI功能成像中的参数提取和分析等。学习医学图像处理的基础知识，有利于学生对知识的较全面的理解和掌握。因此，在理论教学中，我们先把医学图像处理技术基础知识作为背景知识进行讲授［7］。之后，理论教学按照技术涉及的仪器逐个进行讲授。在各仪器模块中，我们首先介绍小动物医学影像学技术与相应的临床医学影像技术的比较，两者在硬件设备、成像技术等方面存在较大的不同。如在Micro MRI的授课中，回顾基本原理后，介绍Micro MRI和临床MRI的不同：Micro MRI成像磁场强度更高、两者的成像口径不同；辅助设备上Micro MRI需要用到麻醉机、恒温水浴、生理参数监控等；Micro MRI成像序列和参数更加丰富以及多种研究手段的结合等等。之后将教学重点落实在这一技术的应用领域、前沿的研究进展上，扩展学生知识面、开阔视野，为今后课题研究打下良好的基础。

2.2 实验教学因“仪”制宜，多方法互融互补

对于应用性、实践性强的技术类课程，实验教学是加深理论联系实际能力、培养实验操作能力的过程，也是锻炼解决问题、培养综合分析能力的过程。但是小动物影像设备结构复杂、操作规程多，价值高、数量少，涉及强磁场和辐射危险、实验条件限制多等，批量化、规范化、规模化的实验教学一直没有得到有效开展［8］。目前我们的实验教学是以教师演示、学生观摩的方式进行，学生只能对仪器设备的基本组成构造、操作技能和常规应用初步了解。学生参与感较差，进行的思考较少，因此教学效果不佳。

为了更好地开展实验教学，我们针对目前存在的问题提出以下改进设想：小动物医学影像学技术实验教学要充分利用我校医学影像研究平台优势，因“仪”制宜，采用多种方式结合，以满足学生实验学习兴趣和实践需求。

2.2.1 基本实验教学

在目前实验教学的基础上，注重多利用现代化的多媒体技术，通过动画、视频、虚拟现实等手段将这些实验复现，加深学生对知识点的掌握，降低学习难度，提高学习效率［9］。

2.2.2 多种形式进行补充

（1）仪器使用培训

医学影像平台作为公共科研服务平台，定期开展仪器使用培训［10］。培训按照设备开展，参加学生数量少，教师能够比较详细的介绍成像技术、并结合应用实例进行上机实验，对于有进一步学习兴趣的学生，可以鼓励其参加。

（2）设备助管

大型仪器在开放共享的过程中，需要吸纳研究生作为仪器助管，参与到大型仪器设备的管理、维护、日常测试等的工作中，让其更好地掌握各种实验技术和先进应用［11］。

（3）开放课题

大型仪器设备的功能多，工作中需要随着科研需求不断开发其功能。平台可以根据本身发展的需求，设置一些与设备功能开发相关的开放课题，吸纳一些专业相关度高、能力强的研究生参与其中，培养学生分析问题、解决问题的能力的同时，对平台的发展起到很好的促进作用。

3 教材及师资建设

3.1 教材建设

在教材选用方面，选用难易程度适合、专业匹配高、体现学科发展的教材能够极大激发学生的学习兴趣和学习主动性。小动物医学影像学技术作为发展迅速的新兴技术，可供选择的教材较少。现有的影像学教材，多为人体影像学技术；即使涉及到小动物影像技术，所占篇幅有限，针对性不强；有些以动物影像命名的教材，针对的是兽医工作者，内容为动物疾病诊断和治疗相关。因此在目前教学中，没有指定教材，采用的是课堂教学内容为主、以参考书目为辅的方式。虽然达到一定的教学效果，但是缺乏教材难免会导致填鸭式的教学，影响学习的效果。

为了提高教学质量，达到较好的教学效果，我们将根据教学目标，以不同小动物医学影像技术为章节，按照成像原理、仪器设备及成像技术、生物医学中的应用为顺序编写参考教材。在教材的编写中除了注重基础知识深入浅出的介绍，更要注重加入发展动态、新理论、新方法和发展动态、应用成果，偏重广度以扩大学生的知识面，切合教学目标，方便学生的使用［12］。

同时，为了满足学有余力、有兴趣的学生进一步深入学习，可以给学生提供一些参考书目，如申宝忠的《分子影像学》、黄钢的《影像核医学与分子影像》等。学生可以在课后自己拾遗补缺，巩固所学，提高学习兴趣。

3.2 师资建设

理论和实践相结合，是学习和掌握任何科学与技术的基本原则。传统教学中，理论课和实验课由不同教师担任。理论教师理论水平高、分析能力强，负责理论教授；实验教师熟知设备性能和使用操作，负责讲解操作过程和解决操作问题。小动物医学影像学技术的技术性和应用性较强，采用上述教学方法，理论教师和实验教师各自发挥了优势，但同时也存在一些问题，如不同教师教学方法不同，学生要适应不同的教学方法和风格；会产生理论和实践割裂的现象，即脱离实际讲理论和原理，实验中碰到问题不能结合理论原理进行阐释等。

随着科学研究的发展，实验技术人员的素质和水平得到了很大的提高［13］。医学影像研究平台作为科研公共服务平台，其工作人员拥有丰富的工作经验和娴熟的实验技术能力，在技术实践中对技术原理有了更加深刻的理解和认识，有着较强的分析问题、解决问题的能力。通过培养其授课技巧和课堂组织等教师岗前培训的能力，由他们来承担基本理论和实验技能的传授，将能够极大提高学生的学习效率和实践能力。同时，作为课程有益的补充，聘请在相关领域的专家开展技术进展及应用讲座，结合其科学研究，将本领域的新技术、新方法和前沿领域的应用介绍给学生，拓宽学生思路和视野。通过这种内部培养和外部聘请相结合的方式的组建师资队伍，可以极大提高学生学习的兴趣，提高了课程的系统性和效率，达到了良好的授课效果。

4 结 语

目前，我校不同专业和层次的学生开设了现代分析仪器类类课程。小动物医学影像学技术作为其中重要的组成部分，在教学中要关注不同学生对于课程掌握的侧重点，有的放矢地设定合理的教学目标，根据教学目标确定学习过程和学习方法，让各类学生都学到“有用”的知识，不仅能调动各专业学生对于小动物影像技术学习兴趣，更为学生将来的发展打下良好的基础。

此外，“小动物医学影像学技术”目前是作为此类课程的一个模块进行教学，该课程还包含形态学、蛋白质组学、基因组学等5个研究领域的大型仪器，知识多、范围广，在有限的学时内，只能通学而不能精学。为了适应社会对人才的需求，在将来条件许可的条件下，应推进以该门课程作为前提，按照研究领域分类开设多个小而精的细分课程［14］，学生可以按照自己的兴趣和研究方向选修相关课程，这样一方面学生可以集中精力，另一方面，这些细分课程的选课人数少，可以小班教学，达到更好的学习效果。在这样的细分课程中，课时数会增加，更要注重增加实验课的课时、拓展多种实践方式，为学生创造更多的动手机会，增强实践能力的培养。

以上我们对小动物医学影像学技术教学的多方面进行了总结和探讨。虽然目前的教学正常开展并达到一定的教学效果，但仍有很多方面需要完善和改进。相信在大家共同努力下，小动物医学影像学技术教学将能够像该学科的发展一样不断提高。