生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)《醫(yī)學(xué)超聲儀器原理》的教學(xué)體會

　　摘 要： 醫(yī)學(xué)超聲儀器是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的重要分支及研究重點之一。本文作者針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合具體的教學(xué)實踐，從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)手段與方法的選擇上對《醫(yī)學(xué)超聲儀器原理》的教學(xué)進行討論。同時，對教學(xué)過程中存在的問題進行了分析，并提出了相應(yīng)的解決思路。
　　關(guān)鍵詞： 《醫(yī)學(xué)超聲儀器》原理 生物醫(yī)學(xué)工程 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法
　　
　　超聲在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用始于20世紀(jì)20—30年代蘇聯(lián)科學(xué)家Sokolov的超聲熱療工作。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已形成了一門年輕并蓬勃發(fā)展著的交叉學(xué)科——醫(yī)學(xué)超聲學(xué)。該學(xué)科以研究超聲波在生物組織內(nèi)的傳播特性與規(guī)律、設(shè)計制造用于醫(yī)學(xué)診斷和治療的超聲設(shè)備為目的，涉及物理學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)、電子技術(shù)、圖像處理、計算機等多個領(lǐng)域，是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的重要分支之一［１］。而醫(yī)學(xué)超聲儀器則是醫(yī)學(xué)超聲學(xué)發(fā)展的載體及最終成果的體現(xiàn)。
　　溫州醫(yī)學(xué)院從2009年起對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備與技術(shù)方向的本科生開設(shè)《醫(yī)學(xué)超聲儀器原理》，旨在使分流到該方向的學(xué)生熟悉并掌握現(xiàn)代醫(yī)學(xué)超聲儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)方法和設(shè)計思路，具有初步的儀器設(shè)計理念及開發(fā)新一代產(chǎn)品的綜合能力，為學(xué)生踏上工作崗位奠定良好的理論與實踐基礎(chǔ)。
　　1.教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計
　　目前，國內(nèi)高校大多將醫(yī)學(xué)超聲作為《醫(yī)學(xué)電子儀器》或者《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》的一部分進行授課。獨立開設(shè)醫(yī)學(xué)超聲儀器相關(guān)課程的僅西安交通大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)、上海交通大學(xué)等少數(shù)幾個高校。此外，上述高校由于辦學(xué)優(yōu)勢不同，對學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)不同，對教學(xué)內(nèi)容的選擇沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。而且，目前國內(nèi)醫(yī)學(xué)超聲儀器相關(guān)的本科生教材非常少見，且出版時間大多較早，內(nèi)容較為陳舊，對學(xué)科前沿知識介紹較少。因此，如何根據(jù)我校的實際情況，合理安排教學(xué)內(nèi)容，做到既難易適中又能體現(xiàn)學(xué)科前沿發(fā)展，就成了該課程開設(shè)初期碰到的一大難題。
　　1.1教材與課程教學(xué)內(nèi)容
　　我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)分流后，課程增多，課時減少。《醫(yī)學(xué)超聲儀器原理》按教學(xué)計劃，理論36學(xué)時，實驗3學(xué)時，課時非常有限。講授內(nèi)容需突出重點，去粗取精，點面結(jié)合。其次，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)儀器的操作人員、維護人員、銷售人員、設(shè)備管理人員和研發(fā)人員，授課過程中要既重基礎(chǔ)又結(jié)合實際。綜合各方面因素考慮，我們選擇西安交通大學(xué)萬明習(xí)教授主編的《生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)》作為教材。該書是目前國內(nèi)對醫(yī)學(xué)超聲學(xué)的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及超聲新技術(shù)發(fā)展介紹最為全面的一本專著，但內(nèi)容較多且難，并不完全適用于39學(xué)時的本科教學(xué)。因此，在教學(xué)過程中，我根據(jù)實際需要對其內(nèi)容進行了相應(yīng)篩選調(diào)整，并結(jié)合具體超聲儀器實例進行授課，真正做到既重基礎(chǔ)又結(jié)合應(yīng)用實際。
　　具體課程內(nèi)容歸結(jié)為如下8個章節(jié)［１］。（1）緒論：介紹醫(yī)學(xué)超聲儀器的分類，發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢。（2）醫(yī)學(xué)超聲的物理基礎(chǔ)：介紹描述超聲波的重要物理參數(shù)，超聲波的傳播特性、波動方程、多普勒效應(yīng)，超聲波的生物特性及安全劑量。（3）醫(yī)用超聲換能器：介紹壓電效應(yīng)及壓電材料特性，醫(yī)用超聲換能器的種類與結(jié)構(gòu)、聲場的形成與分布。（4）超聲成像基本原理及性能指標(biāo)：介紹脈沖回波法成像原理，A、B、M型超聲診斷儀及其異同點，超聲信號形式及其特征，超聲診斷儀的基本結(jié)構(gòu)及主要指標(biāo)。（5）超聲波束的發(fā)射、聚焦與控制：以B型超聲診斷儀為基礎(chǔ)，介紹多陣元超聲換能器的組合發(fā)射方式，超聲波束的聚焦、掃描方法及控制手段。（6）超聲波束的接收、預(yù)處理與DSC數(shù)字掃描變換器：介紹B型超聲診斷儀超聲回波信號的前置放大、接收多路轉(zhuǎn)換、可變孔徑技術(shù)、相位調(diào)整技術(shù)、增益控制與動態(tài)濾波、對數(shù)放大、檢波與勾邊技術(shù)，以及DSC數(shù)字掃描變換器。（7）超聲多普勒血流測量與成像：介紹多普勒血流測量的基本原理，所需提取的主要參數(shù)，血流速度大小及方向的檢測方法，多種多普勒血流儀系統(tǒng)和各自距離選通的原理，彩色多普勒血流成像的基本方法和原理。（8）其他醫(yī)學(xué)超聲技術(shù)及發(fā)展：介紹超聲治療技術(shù)、超聲顯微技術(shù)、超聲CT，以及醫(yī)學(xué)超聲研究的新進展。
　　1.2實驗設(shè)置
　　由于條件限制，目前本課程僅設(shè)置3個學(xué)時實驗，目的是指導(dǎo)學(xué)生熟悉B型超聲診斷儀的操作。在教學(xué)實踐的第一學(xué)年，我們采取的是以學(xué)生為檢測對象，指導(dǎo)學(xué)生完成對頸部主動脈、肝、腎的縱向和橫向掃查，并對圖像進行分析，但是教學(xué)效果不很理想。原因有兩個：一是雖然學(xué)生有一些解剖學(xué)基礎(chǔ)，但是實驗中讓其獨立準(zhǔn)確找到解剖學(xué)位置仍有一定難度；二是教學(xué)資源有限，男女生同組，實驗過程中進行腹部檢測時難免尷尬，學(xué)生積極性難以調(diào)動。因此在第二學(xué)年，我們借鑒了其他高校的經(jīng)驗［２］，將檢測對象由人換成熟雞蛋，不僅可以形象地顯示超聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性，而且很容易探測到熟雞蛋的蛋白與蛋黃的切面圖，避免了上述兩個問題的存在。同時還可引導(dǎo)學(xué)生向雞蛋內(nèi)注入色拉油等物質(zhì)，模擬組織內(nèi)部發(fā)生病變的狀況，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果鮮明、生動、直觀。
　　2.多種教學(xué)方法與手段的有機結(jié)合
　　多媒體為主、板書為輔的教學(xué)方式的運用。隨著計算機應(yīng)用的普及，具有方便、快捷、高效特點的多媒體教學(xué)方式已成為高校教學(xué)的主要模式，并為高等教育改革帶來了新的契機。多媒體教學(xué)方式綜合利用了文字、圖片、動畫、視頻等資源，因此在講授一些抽象難懂的知識點時能更形象、直觀，在活躍學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上作用顯著［３］。但是也存在一定的弊端，比如信息量大、節(jié)奏快，學(xué)生難免跟不上進度，只能被動接受，缺乏必要的思考過程，容易疲勞甚至產(chǎn)生抵觸情緒。在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，輔以傳統(tǒng)的板書，則可以有效解決這些問題。特別是在講授知識重點難點的時候，學(xué)生可通過教師板書的間隙思考或者記筆記，加深對知識的理解。
　　針對教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法。例如，采用啟發(fā)式教學(xué)，在每一章節(jié)授課前先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容針對性地設(shè)置幾個問題，讓學(xué)生帶著問題聽課，在課堂中尋求答案，變“填鴨式”的被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。再例如，在第5—6章講授B型超聲診斷儀時采用案例教學(xué)法，引入阿洛卡SSD-256型的B超儀為例子，每當(dāng)講授完基本原理后即以該機型為例引導(dǎo)學(xué)生對其相應(yīng)部分的電路進行分析，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可利用介紹本學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，國內(nèi)外重大研究成果、新方法、新應(yīng)用等內(nèi)容來激勵學(xué)生，讓他們充分認識到這門課程的實用性和重要性。
　　構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，積極加強師生交流。將課程教學(xué)大綱、進度表、課件、課后練習(xí)、課程通知等教學(xué)資源及時在網(wǎng)頁發(fā)布，方便學(xué)生課后瀏覽下載；設(shè)置課后互動模塊，方便學(xué)生提問交流；設(shè)置超聲百科模塊，方便學(xué)生了解學(xué)科前沿發(fā)展動態(tài)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的使用，提高了教學(xué)的靈活性，增加了師生之間的互動，獲得了學(xué)生很高的評價。
　　3.存在的問題及解決思路
　　經(jīng)過兩個學(xué)年的教學(xué)實踐，我在《醫(yī)學(xué)超聲儀器原理》課程的教學(xué)中已積累了不少經(jīng)驗，也存在不足之處，其中最突出的是實驗教學(xué)內(nèi)容略顯單薄。針對這一問題，我已著手解決，將在原3個學(xué)時實驗的基礎(chǔ)上再設(shè)置相應(yīng)的開放性實驗，如生物組織超聲參數(shù)的測量與估計、單陣元圓形超聲換能器輻射聲場分布特性測試與分析、彩色超聲多普勒血流儀的操作及數(shù)據(jù)分析等［４］。所設(shè)計的實驗項目將與課程教學(xué)內(nèi)容密切結(jié)合，進一步有效地增強教學(xué)效果。
　　4.結(jié)語
　　醫(yī)學(xué)超聲儀器原理涉及多個學(xué)科，內(nèi)容較為抽象，且課時量有限，因此教學(xué)難度較大。我在教學(xué)過程中根據(jù)本專業(yè)的實際需求，以著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識為目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)體會和學(xué)生的反饋信息，從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)手段、教學(xué)方法等方面入手，經(jīng)過兩年多時間的實踐，取得了較好的教學(xué)效果。
　　
　　參考文獻：
　　［1］萬明習(xí).生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2010.
　　［2］陳艷霞，孫媛，柴英，王桂蓮.醫(yī)學(xué)物理學(xué)B超實驗的新探索［J］.中國科技信息，2009，20：193.
　　［3］胡曉燕.淺析多媒體教學(xué)的利與弊［J］.中國醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2011，8（5）：146-147.
　　［4］萬明習(xí)，宗瑜瑾，王素品，陸明珠.生物醫(yī)學(xué)超聲實驗［M］.西安：交通大學(xué)出版社，2010.
　　
　　本文由浙江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革項目（項目編號zc09035）及溫州醫(yī)學(xué)院2010年校級教改課題（項目編號JGEL20100050）共同資助。