3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)的開發(fā)

鞠俊萍，栗建輝，林浩波

1.河北大學附屬醫(yī)院 超聲科，河北 保定 071000；2.河北大學 計算中心，河北 保定 071002

3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)的開發(fā)

鞠俊萍1，栗建輝1，林浩波2

1.河北大學附屬醫(yī)院 超聲科，河北 保定 071000；2.河北大學 計算中心，河北 保定 071002

本文闡述了基于Authorware7.0的集3D心臟動畫與實時三維超聲心動圖于一體的交互式3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)的設計過程。該系統(tǒng)的應用實現(xiàn)了超聲心動圖的類型、正常超聲心動圖、聲學造影、心功能測定、異常超聲心動圖的3D教學，提高了學生的學習興趣和學習效率。

3D超聲心動圖；多媒體教學；Authorware7.0；心臟動畫

超聲心動圖是一門形態(tài)學科，內(nèi)容較為抽象，在熒光屏上顯示的圖像與人體實際解剖位置上下顛倒、左右相反，初學者不易理解。3D心臟動畫與實時三維超聲心動圖（Real-time Three-dimensional Echocardiography，RT-3DE）能夠立體、直觀地顯示心臟各個結(jié)構(gòu)，圖像接近于實際解剖所見，容易為臨床醫(yī)師甚至非醫(yī)務人員理解[1-2]。我院（河北大學附屬醫(yī)院）在以往二維超聲心動圖的基礎上，利用Authorware7.0設計了一款集3D心臟動畫與實時三維超聲心動圖于一體的交互式3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)，以提高教學效果。

1 材料與方法

（1）開發(fā)工具：以Authorware7.0為主，輔以Photoshop等其他圖像制作軟件。

（2）教學內(nèi)容：以高等醫(yī)學院校本科教材教學大綱為指南，參考Authorware多媒體課件制作教程[3-7]，確定所需要的多媒體教學素材，包括文字、聲音、圖像、動畫、視頻等。

（3）設計思路：根據(jù)超聲心動圖教學特點，精心編寫文字腳本，按照模塊化設計方法，將系統(tǒng)設計為5個功能模塊：超聲心動圖的類型、正常超聲心動圖、聲學造影、心功能測定、異常超聲心動圖。計算機選用Intel Core2 Duo(Penryn) CPU，處理頻率＞2 GHz，內(nèi)存＞2 GB，顯示模式＞16位，硬盤容量＞320 GB；DVD-ROM驅(qū)動器速度＞32倍速；操作系統(tǒng)選用Windows XP。

2 軟件設計

按照腳本設計思路，將超聲心動圖的類型、正常超聲心動圖、聲學造影、心功能測定及異常超聲心動圖這5個模塊在內(nèi)容上進行分層：① 超聲心動圖的類型模塊包括：二維超聲心動圖、實時三維超聲心動圖、M型超聲心動圖、多普勒頻譜超聲心動圖、彩色多普勒血流顯像；② 正常超聲心動圖模塊包括：超聲心動圖的常用切面、正常M型超聲心動圖、正常多普勒頻譜超聲心動圖、正常彩色多普勒血流顯像；③ 心功能測定模塊包括：左室心功能測定、右室心功能測定；④ 聲學造影模塊包括：聲學造影簡介、聲學造影常用造影劑、聲學造影的臨床應用；⑤ 異常超聲心動圖模塊包括：心臟瓣膜病、先天性心臟病、心肌病、冠心病以及其他心臟疾病。軟件總體結(jié)構(gòu)圖，見圖1。

2.1 軟件片頭

片頭是軟件制作的關鍵環(huán)節(jié)。首先，利用Photoshop7.0對準備好的原始圖片進行適當處理；然后利用Photoshop7.0的分層處理功能，將處理好的圖片分層放置在背景圖片上，調(diào)整其大小及相對位置，保存為1張整體圖片；最后對整體圖片中的各個要素進行歸并裁切處理[8]。

打開Authorware7.0，新建1個大小為800×600的文件，將文件屬性設置為“顯示菜單欄”。拖放1個“音樂圖標”到流程線上，導入片頭音樂。在“音樂圖標”的下方拖放數(shù)個“顯示圖標”，依次導入裁切好的素材圖片，調(diào)整相對位置，點擊屬性設置對話框處的“特效”按鈕，設置轉(zhuǎn)場效果。在“顯示圖標”間各放1個“延時圖標”，將延時時間設置為0.5 s，實現(xiàn)轉(zhuǎn)場延時。裁切好的片頭素材圖片及程序設計界面圖，見圖2。

圖2 片頭素材圖片及程序設計界面圖

程序運行時，背景圖片、立體心臟圖片、心臟4腔心圖片會伴隨片頭音樂一次展現(xiàn)出來，并會以展現(xiàn)的整體界面為背景拉出用Photoshop7.0制作的具有立體效果的軟件標題。

2.2 軟件主界面

主界面導航頁面分為5個單元，分別為超聲心動圖的類型、正常超聲心動圖、心功能測定、聲學造影、異常超聲心動圖，模塊間采用按鈕鏈接，以便于教學進程的交互。導航按鈕包括“未按”狀態(tài)和“按下”狀態(tài)，按鈕設計可利用Photoshop的圖像分層處理功能實現(xiàn)。各個章節(jié)的導航按鈕圖片制作好后，打開Authorware7.0并拖放1個“交互圖標”到片頭程序的下方，命名為“目錄”。在“目錄”的右側(cè)拖放5個群組圖標，將“交互方式”設置為“按鈕”方式。點擊按鈕屬性設置對話框，將“響應”中的“擦除”設為“在下一次輸入之后”，分支設為“重試”，單擊“按鈕”，打開“按鈕”選擇對話框。在“按鈕”選擇對話框中單擊“添加”按鈕，打開“按鈕編輯”對話框，在“未按”和“按下”位置單擊“導入”按鈕，導入已制作好的按鈕圖像文件。最后點擊“確定”，將制作好的按鈕分別導入到軟件主界面的背景界面，實現(xiàn)導航功能。軟件主界面效果圖及程序設計界面圖，見圖3。

圖3 軟件主界面效果圖及程序設計界面圖

程序運行時，從主界面可自由選擇各章節(jié)，但無論進入哪一章節(jié)，右下方的 “音樂開關”和“退出”按鈕都是有效的。這是因為我們在“目錄”交互結(jié)構(gòu)前加入了1個名為“永久按鈕”的交互結(jié)構(gòu)。單擊“音樂開關”和“退出”按鈕，打開屬性設置對話框，然后在“響應”選項卡中把“范圍”選為“永久”，激活條件設為within@“exit”，“擦除”設為“在下一次輸入之后”，“分支”設為“返回”，實現(xiàn)永久交互功能。

2.3 軟件各單元內(nèi)部界面

在主界面單擊導航按鈕，可以進入到各單元內(nèi)部界面，進行超聲心動圖的學習。各單元內(nèi)部界面及程序設計大體相同，在此以“正常超聲心動圖”中的“超聲心動圖常用切面”為例，對單元內(nèi)部界面的制作進行詳細介紹。

正常超聲心動圖單元在內(nèi)容上包括超聲心動圖常用切面、正常M型超聲心動圖、正常多普勒頻譜超聲心動圖、正常彩色多普勒血流顯像。我們用Authorware7.0“下拉菜單”的交互方式，實現(xiàn)單元內(nèi)部的交互功能。雙擊“第二章”的“群組圖標”，在流程線上放置3個“顯示圖標”，分別命名并導入設計好的背景圖片及標題，作為內(nèi)容界面背景。為了實現(xiàn)一定的延時效果，在“顯示圖標”的下方放置1個“延時圖標”，時間設為0.1 s。在延時圖標的下方拖放4個交互圖標，并在交互圖標的右側(cè)放置數(shù)個“群組圖標”。交互方式設為“下拉菜單”方式，響應范圍為“永久”，“擦除”方式為“在下一次輸入之后”，“分支”設為“返回”。最后根據(jù)教學內(nèi)容分別為“交互圖標”和“群組圖標”命名。為了能夠從單元內(nèi)部界面返回到導航界面，我們在單元內(nèi)部界面加入了1個“返回目錄”按鈕，具體的實現(xiàn)方法為在最后1個交互圖標的最右側(cè)加入2個“群組圖標”，將他們的交互方式分別設為“按鈕”和“條件”。單擊“按鈕”，導入返回目錄按鈕圖片，將響應范圍設為“永久”，“激活”條件設為within@“第二章”，“擦除”設為“在下一次輸入之前”，“分支”設為“退出交互”；單擊“條件”，“擦除”設為“在下一次輸入之前”，“分支”設為“重試”，這樣就可以使“返回目錄”只在第二章內(nèi)部有效，單擊“返回目錄”，即可返回導航主界面。單元內(nèi)部界面設計效果圖及程序設計界面圖，見圖4～5。

圖4 單元內(nèi)部界面設計效果圖

圖5 單元內(nèi)部界面程序設計界面圖

程序運行時，進入單元內(nèi)部界面，根據(jù)自己的需要點擊Windows窗口下方的“下拉菜單”，選擇要學習的內(nèi)容，單擊后激活對應的分支，進入教學內(nèi)容界面。教學內(nèi)容界面的制作與單元內(nèi)部界面類似，只是 “二維”和“三維”按鈕的交互方式采用的是“熱對象”交互方式。這是因為“熱對象“交互方式只對指定對象產(chǎn)生相應的激活功能，使操作更加精準。在“二維”、“三維”按鈕的屬性設置上，將他們的響應范圍設為“永久”，“擦除”設為“在下一次輸入之前”，“分支”設為“返回”。單擊“二維”或“三維”視頻按鈕，即可觀看相應的視頻，單擊“返回目錄”，即可返回到軟件主界面。

2.4 退出界面

退出程序主要使用編程語言來實現(xiàn)程序間的跳轉(zhuǎn)。在“退出”按鈕下方加入1個“計算圖標”，輸入GoTo（IconID@"exit"），單擊“退出”按鈕時，可跳轉(zhuǎn)至“exit”。在程序最后拖放1個“群組圖標”，命名為“exit”，雙擊“群組圖標”，在流程線上拖放1個“顯示圖標”，導入退出背景，再加入1個“延時圖標”，延時時間為1 s，最后放置1個“計算圖標”，輸入Quit(0)，退出程序。

3 軟件測試

3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)制作完成后，對系統(tǒng)進行了多次調(diào)試并在醫(yī)院及醫(yī)學院校進行了試用。試用過程中針對軟件在程序及內(nèi)容上的不足進行了完善，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行了修改。

4 教學效果

在影像專業(yè)超聲診斷教學試用過程中，與傳統(tǒng)教學方式相比，應用3D超聲心動圖多媒體教學系統(tǒng)能夠加深學生對超聲診斷內(nèi)容的感性認識和理解，同時也激發(fā)了學生的學習興趣。尤其是三維心臟常用切面及實時三維超聲心動圖的引入，不但彌補了以往教學軟件的不足，而且簡化了教學過程，使以往抽象的內(nèi)容變得具體化，從而使學生更容易學習和理解。100份問卷調(diào)查顯示，學生滿意度高達98.6%。

[1] 王新房．立體三維超聲成像的原理和應用及其發(fā)展前景[J]．中華超聲影像學雜志,2008,17(10):914-917．

[2] 姜娓娓,鄭永平．三維超聲成像在乳腺癌診斷中的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]．中國醫(yī)療設備,2012,27(3):6-13．

[3] 章靜．如何設計多媒體教學課件[J]．科學教育論壇,2005,11(7): 178-179．

[4] 徐定華,繆亮,陳豐．Authorware多媒體課件制作實用教程[M]．北京:清華大學出版社,2005．

[5] 張遠龍,王兢．跟我學做多媒體一精通Authorware 7．0[M]．北京:中國科學技術出版社,2004．

[6] 蔡儒冠．運用Authorware7．0制作多媒體課件的幾點技巧[J]．中國電化教育,2004,23(8):76-78．

[7] 劉瑞雪．多媒體課件開發(fā)流程研究[J]．延安大學學報,2002, 21(1):24-26．

[8] 劉洋．多媒體課件界面設計與PHOTOSHOP的探討[J]．計算機與信息技術,2007,55(17):215-216．

Development of 3D Echocardiography Multimedia Teaching System

JU Jun-ping1, LI Jian-hui1, LIN Hao-bo2
1.Department of Ultrasound, Affiliated Hospital of Hebei University, Baoding Hebei 071000, China; 2.Computing Center, Hebei University, Baoding Hebei 071002, China

This paper introduced the design process of a 3D interactive echocardiography multimedia teaching system which had integrated 3D heart animation and real-time three-dimensional echocardiography based on Authorware7.0. 3D teaching of various subjects including echocardiography types, normal echocardiography, contrast echocardiography, cardiac function detection and abnormal echocardiography has been implemented with the application of 3D echocardiography multimedia teaching system, which has improved the learning interest and learning eff i ciency of the students.

3D echocardiography; multimedia teaching; Authorware7.0; heart animation

R540.4+5；TP317

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.045

1674-1633(2014)07-0120-03

2014-04-14

2014-06-03

栗建輝，主任醫(yī)師。

作者郵箱：657868531@qq．com