醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思考

涂珮琪

根據(jù)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求畢業(yè)生熟悉掌握各類醫(yī)學(xué)影像設(shè)備檢查實(shí)踐技能。實(shí)踐技能的培養(yǎng)由于經(jīng)費(fèi)限制和學(xué)校實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地限制，而多要在醫(yī)院進(jìn)行，由此帶來(lái)了種種弊端。利用虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上真實(shí)模擬出價(jià)格高昂的各類大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，能在校園機(jī)房中輕松實(shí)現(xiàn)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地受限等缺陷。本文依據(jù)中山大學(xué)新華學(xué)院建設(shè)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過(guò)程提出思考。

隨著我國(guó)國(guó)家建設(shè)的高速發(fā)展，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)對(duì)醫(yī)學(xué)技術(shù)類學(xué)科人才的需求持續(xù)上升，醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)科以病人病理生理資料的采集、評(píng)估、診斷、非藥物和手術(shù)治療的措施、方式方法為研究對(duì)象。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)所需專業(yè)知識(shí)的增加以及專業(yè)分工的細(xì)化，醫(yī)學(xué)技術(shù)教育發(fā)展有著廣闊的前景。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為多學(xué)科交叉融合典型代表，是醫(yī)學(xué)技術(shù)的重要方向及前沿引領(lǐng)技術(shù)，伴隨著我國(guó)醫(yī)學(xué)、科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步助推著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)呈現(xiàn)井噴式的快速發(fā)展。如今大部分醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)設(shè)立在高職院校下，只有少部分本科院校開(kāi)設(shè)此專業(yè)，但是社會(huì)對(duì)人才的學(xué)歷要求呈逐漸上升的趨勢(shì)，許多一線城市對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才的學(xué)歷早已在本科之上，如今社會(huì)面臨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才緊缺的局面。中山大學(xué)新華學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱：本校）響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才，不僅抓住了機(jī)遇也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

1 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的必要性

1.1 虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真也稱為仿真技術(shù)或模擬技術(shù)。它是用一個(gè)虛擬系統(tǒng)模仿一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，通過(guò)虛擬創(chuàng)建能夠讓人體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以再現(xiàn)真實(shí)現(xiàn)實(shí)世界，也可以是一個(gè)虛擬構(gòu)想的世界。它可以讓用戶借助視聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等多種感官與虛擬世界進(jìn)行交互溝通，也就是說(shuō)它是以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個(gè)三維虛擬世界，并能夠?qū)崟r(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用。

近年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)，建設(shè)多個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真教學(xué)中心。從 2013 年教育部啟動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)開(kāi) 始，目前已批準(zhǔn)建立了三批次共 300 個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí) 驗(yàn)教學(xué)中心，覆蓋了全國(guó) 27 個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）以及軍隊(duì)。300 個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心分布在193 所普通本科院校。

1.2 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

本校對(duì)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要是往應(yīng)用型人才方向培養(yǎng)。需全面發(fā)展德智體美勞，適應(yīng)我國(guó)醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)不斷發(fā)展需要，擁有終身學(xué)習(xí)、科學(xué)思維、善于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新、溝通交流和社會(huì)適應(yīng)等綜合能力，掌握一定的醫(yī)學(xué)理論與基本技能，掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，具有利用醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)解決基本的臨床實(shí)際問(wèn)題的能力，能在醫(yī)療衛(wèi)生單位從事醫(yī)學(xué)成像、介入放射學(xué)以及相關(guān)工作的應(yīng)用型人才。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本原理，通過(guò)醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查技術(shù)的基本操作技能訓(xùn)練，需要掌握一定的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí);掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)的相關(guān)運(yùn)用與知識(shí);掌握現(xiàn)代影像學(xué)設(shè)備及成像的原理;熟練掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法;了解影像設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì);熟悉有關(guān)放射防護(hù)的方針、政策和方法;掌握科學(xué)研究的基本方法;了解與醫(yī)學(xué)相關(guān)的人文科學(xué)知識(shí);了解影像醫(yī)學(xué)的各專業(yè)分支的理論前沿和發(fā)展動(dòng)態(tài)。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)要求畢業(yè)生熟悉醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查實(shí)踐技能，熟練掌握常規(guī)放射學(xué)、CT、MRI、超聲學(xué)、核醫(yī)學(xué)、介入放射學(xué)及放療技術(shù)等的操作技能，熟悉影像學(xué)設(shè)備的日常維護(hù)及常見(jiàn)問(wèn)題處理。以上技能需長(zhǎng)期熟悉操作以及拆裝醫(yī)學(xué)影像設(shè)備才能練成，而醫(yī)學(xué)影像設(shè)備經(jīng)常伴隨著價(jià)格高昂、占地面積大、存放場(chǎng)地特殊等性質(zhì)，使得通常無(wú)法采購(gòu)放置在校園內(nèi)，即使去醫(yī)院見(jiàn)習(xí)也只能走馬觀花。此專業(yè)辦學(xué)四年以來(lái)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師表示對(duì)于機(jī)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和詳細(xì)的操作方法難以做到形象講解，學(xué)生表示只靠課堂教學(xué)難以深刻理解，更多還是需要實(shí)踐實(shí)習(xí)。可見(jiàn)在此專業(yè)教學(xué)中不可拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)方法，更要勇于尋找新思維高科技的教學(xué)手段。

1.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

如今虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，例如藥學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)等，可有效地協(xié)助醫(yī)生制定更全面的診療方案。現(xiàn)時(shí)國(guó)內(nèi)在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)范疇中的虛擬仿真技術(shù)已日漸成熟，將虛擬仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合到醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)中，采用虛擬代替復(fù)雜實(shí)物，取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作的方式，可彌補(bǔ)許多傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法達(dá)到的效果：取代昂貴的大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，可大幅減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的經(jīng)費(fèi)預(yù)算;可避免有強(qiáng)輻射設(shè)備放置實(shí)驗(yàn)室而帶來(lái)的環(huán)評(píng)風(fēng)險(xiǎn);可避免學(xué)生在醫(yī)院見(jiàn)習(xí)影響正常醫(yī)療工作的缺陷;可避免學(xué)生在醫(yī)院中因操作不當(dāng)損壞儀器設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn);可避免學(xué)生在醫(yī)院因操作不當(dāng)儀器設(shè)備而受傷的風(fēng)險(xiǎn);可實(shí)現(xiàn)學(xué)生一人一終端的學(xué)習(xí)方式，彌補(bǔ)在醫(yī)院見(jiàn)習(xí)中十幾人圍著一臺(tái)設(shè)備而看不清的缺陷;降低學(xué)生在前往醫(yī)院見(jiàn)習(xí)過(guò)程中的意外機(jī)率。醫(yī)院是個(gè)不容錯(cuò)誤的神圣的場(chǎng)所，然而醫(yī)院也是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)人才的重要場(chǎng)所，我們?cè)谂囵B(yǎng)人才的過(guò)程中，錯(cuò)誤在所難免，但我們必須竭盡所能地減少錯(cuò)誤。新形式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生輕松安全的完成實(shí)踐學(xué)習(xí)。劉寧[2020]等人在虛擬教學(xué)法在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)應(yīng)用中的研究顯示，采用虛實(shí)結(jié)合教學(xué)方式的學(xué)生比傳統(tǒng)教學(xué)方式的學(xué)生考試成績(jī)更高，教學(xué)滿意度也更高。由此可見(jiàn)，將虛擬仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)加入到醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，是切實(shí)可行的方法，不僅可以降低教學(xué)成本、有效提高教學(xué)效率，還可以提升教學(xué)效果。

1.4 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

目前，應(yīng)用于影像技術(shù)人才培養(yǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要分為兩大類：一類是場(chǎng)景與結(jié)構(gòu)仿真。這種方式適用于流程與設(shè)備結(jié)構(gòu)的教學(xué)，相應(yīng)的圖像是通過(guò)事先存儲(chǔ)于服務(wù)器中的案例庫(kù)，然后再調(diào)用的模式，此種模式在操作擺位與流程教學(xué)方面形象且逼真。另一類為數(shù)值模擬技術(shù)，在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中的應(yīng)用為醫(yī)學(xué)影像成像原理與技術(shù)仿真，它起源于20世紀(jì)50年代，最早用于氣相流體模擬以及核彈爆炸實(shí)驗(yàn)?zāi)M等，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)擴(kuò)展到力學(xué)、電磁學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。

在本校的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)多方屢次論證，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合現(xiàn)時(shí)成熟的虛擬仿真技術(shù)，初期建設(shè)中首先采取上述第一類仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，配置如下表的若干個(gè)虛擬仿真教學(xué)軟件：

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)科下的三個(gè)虛擬操作實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件以目前醫(yī)院常見(jiàn)的三大醫(yī)療影像設(shè)備為原型，軟件內(nèi)詳細(xì)模擬了每種類型設(shè)備從晨檢開(kāi)機(jī)到病人擺位再到檢查結(jié)束的操作方法，給學(xué)生形象地展示了一名醫(yī)學(xué)影像技術(shù)人員的工作流程，讓學(xué)生真正踏進(jìn)醫(yī)院機(jī)房前就對(duì)流程有充分的認(rèn)識(shí)，減少犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)科下的兩個(gè)設(shè)備拆裝部件認(rèn)知虛擬仿真教學(xué)軟件采用了較為經(jīng)典的兩種醫(yī)療影像設(shè)備，軟件中分別詳細(xì)展示了DR與CT整臺(tái)設(shè)備的各個(gè)部件，可將每個(gè)部件單獨(dú)顯示出來(lái)進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)查看，有助于提高學(xué)生對(duì)設(shè)備的深刻認(rèn)知。

虛擬仿真教學(xué)軟件必不可少的是考核模塊，若缺乏有效的考核方式，則無(wú)法掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以上每個(gè)軟件中都帶有考核模式，教師制定好考核的設(shè)備及人體部位發(fā)送到學(xué)生端，學(xué)生的每步操作，后臺(tái)自動(dòng)記錄錯(cuò)誤的步驟以及最終的分?jǐn)?shù)發(fā)送給教師，教師也可返回給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)錯(cuò)誤加深記憶，讓學(xué)習(xí)效果發(fā)揮到最大。

2 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)作為國(guó)家近年來(lái)大力發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一，其作為橋梁有機(jī)地結(jié)合了醫(yī)學(xué)技術(shù)類學(xué)科與高等教育。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具備很多傳統(tǒng)教學(xué)沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，但也存在無(wú)法取代傳統(tǒng)教學(xué)的方面，高校合理地安排傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬教學(xué)，彌補(bǔ)了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)在實(shí)現(xiàn)實(shí)踐技能中的種種困難，使得教學(xué)效果發(fā)揮到最大化。

（作者單位：中山大學(xué)新華學(xué)院）