數字X線攝影仿真教學系統在實驗教學中的應用＊

張會如 鄭 曦 孫處然 馬奎元

（1濟寧醫學院醫學影像系，山東 濟寧272067；2濟寧醫學院信息技術中心，濟寧272067）

醫學影像設備學是醫學院校影像專業或生物醫學工程專業的必修課，其實驗開設在整個教學中具有極其重要的地位。但是由于影像設備購置費用高昂，限制了學校實驗室添置更多的實驗設備，這樣必然使學生操作機會、技能訓練不能得到有效的保障，難以滿足醫學影像設備學的實驗教學要求；而學生臨床見習、實習期，由于受醫院工作資源的限制，學生很難有充分的實踐機會，無法親身經歷和熟悉完整的影像設備工作過程，這些問題都嚴重影響了學生實踐能力的培養。為此，國內一些院校相繼對這門課程的教學進行了一些改革［1－3］。本文認真分析并結合國內外相關研究成果［4－6］，針對醫學影像學專業的醫學影像設備課程，認為建立一種數字化影像設備的仿真實驗教學系統，能夠較好地解決上述存在的問題。

1 數字X線攝影（Digital Radiography，DR）仿真教學系統的開發

DR設備的仿真教學系統，由理論知識學習和虛擬界面操作2大模塊構成。本文利用網頁制作軟件Macromedia Dreamveaver 8，將系統制作成網站的形式，在網頁左框架內顯示系統的目錄，右框架內顯示該系統的內容，見圖1。

圖1 DR仿真教學系統構成方框圖

1.1 理論知識學習模塊

根據教材中DR設備的授課內容，將理論學習模塊分為基本結構、工作原理和臨床應用3個子模塊。在基本結構模塊中，系統將DR設備分為數個子結構，采集大量子結構的圖片和真實照片并結合文字介紹來描述DR設備；在工作原理模塊中，主要描述了X線管和平板探測器的工作原理，利用flash動畫制作軟件，將X線管燈絲加熱輻射熱電子、并在管電壓的作用下轟擊陽極靶面的過程，制作成flash動畫，使一些抽象概念變得更容易理解；將非晶硒、非晶硅平板探測器和多絲正比室掃描型DR的工作原理制作成flash動畫，使DR的工作原理一目了然；為了加深學生對設備的應用理解，在臨床應用模塊中，系統加入了醫院DR設備真實工作過程的視頻，便于學生立體的觀察設備，并結合文字介紹DR設備在臨床的應用范圍。

1.2 虛擬界面操作模塊

本系統選取附院AXIOM Aristos VX Plus DR設備作為研究對象，DR操作界面上包含攝影時的各項要點，包括病人信息（登記號、姓名、年齡）、檢查部位、攝影條件等。攝影時，首先從病人列表中查找需要檢查的病人，選中后雙擊進入病人信息界面，在該界面中核對病人信息無誤后點擊Exam按鈕，進入檢查部位和攝影條件選取界面；根據病人檢查的部位和診斷需要，選取合適的條件后，進入體位選取界面，選取攝影體位（包括前后位、后前位、側位等），此界面中含有KV、mAs的信息，如需改動攝影條件，可在此界面中進行更改；選好攝影條件后按下曝光手閘進行曝光，操作界面中會自動刷新出現曝光后的影像，點擊image－processing按鈕進入圖像編輯界面，根據診斷需要進行圖像裁剪、文字編輯、圖像旋轉等圖像處理。

虛擬仿真界面的開發：對DR設備工作時的每一步操作界面進行截屏，并按操作順序存儲截屏圖像，利用Macromedia Dreamveaver 8編輯每一幅圖像，方法如下：對在工作過程中需要鼠標點擊的按鈕區域，利用網頁制作軟件中的超鏈接功能，將該按鈕區域選中并設置超鏈接，鼠標點擊后，自動鏈接至下一個工作界面，依次進行，對每一步操作過程界面都設置超鏈接，DR設備使用曝光手閘進行曝光部分，在虛擬界面中增加一個曝光手閘按鈕替代曝光手閘，此按鈕區域設置超鏈接，點擊此按鈕可自動鏈接至曝光界面，最后建立基于網站的虛擬界面操作模塊。

2 結果

基于網站形式的DR仿真教學系統，學生可在實驗室局域網的任意一臺電腦上使用，在網頁的左框架中，可以瀏覽系統的目錄，點擊理論知識學習模塊下的任意一個目錄，可以在網頁右框架中顯示其內容，包含了DR設備的基本結構、工作原理和臨床應用。

本文采集了大量醫院DR設備攝影過程中的操作界面，用于虛擬操作界面的開發，虛擬界面操作模塊共涵蓋21個人體部位（鼻竇、頸部、胸部、腹部、顱骨、鼻骨、肩、手、脊柱、骨盆、踝、足等）的攝影條件，包含對人體各個部位進行攝影的功能，實現了醫院DR設備操作界面的仿真。該系統可模擬實驗室沒有設備的實驗，為影像專業學生提供了虛擬仿真實驗教學環境，如圖2所示。

3 討論

基于DR設備的虛擬仿真教學系統，在理論知識學習模塊中，包含了大量DR設備的結構圖片、工作原理動畫和設備真實工作視頻。在實驗教學中，通過使用該模塊，可以增加學生對DR設備的感性認識，使一些抽象的設備原理概念變得更容易理解，避免了授課過程中僅用文字介紹帶來的枯燥問題，可以激發學生主動學習的興趣。學生觀看醫院DR設備的真實工作視頻，使DR設備的工作過程變得一目了然，加深了學生對設備的臨床應用理解。虛擬界面操作模塊中，實現了醫院DR設備操作界面的仿真，使用該模塊，學生可以反復進行DR設備模擬操作實驗，這可以降低醫院影像設備使用過程中的安全風險，為學生提供更多的實踐機會，使學生可以更快地適應將來所從事的影像工作。

基于DR設備的虛擬仿真教學系統的建立，為醫學影像學專業學生提供了一種虛擬仿真設備的實驗教學環境。我校2009級醫學影像學專業學生通過使用該系統，能夠較好地掌握DR設備的基礎理論知識，熟悉醫院DR設備的工作過程，為今后進入臨床實習工作打下了良好的基礎。該系統能夠較好地解決影像實驗設備少、學生人數多的矛盾，對學生專業實踐能力的培養起到促進作用，完全可以推廣到其它醫學影像設備的教學中。

圖2 虛擬界面操作模塊演示圖

［1］ 陳曉光，任伯緒，朱云霞.《醫學影像設備學》設計性實驗教學方法初探［J］.實用醫技雜志，2009，16（11）：915－916.

［2］ 李良成，張永順，李忠紅，等.優化《醫學影像設備學》教學的幾點措施［J］.中國現代醫學雜志，2009，19（16）：2551－2552.

［3］ 馬敬研.醫學影像設備實驗教學的改革與探索［J］.衛生職業教育，2012，30（18）：87－88.

［4］ 齊現英，魯雯，韓豐談，等.虛擬仿真教學在《醫學影像設備學》教學中的研究與應用［J］.中國醫學物理學雜志，2012，29（1）：3208－3210.

［5］ 陳建方，曹明娜，汪百真，等.《醫學影像設備學》仿真實驗教學研究［J］.中國醫學教育技術，2008，22（1）：40－41.

［6］ 門秀麗，趙利軍，孔小燕，等.虛擬仿真實驗系統在病理生理學教學中的應用［J］.基礎醫學教育，2013，15（2）：148－149.