AR技術在醫學影像教學中的探索

楊理德 楊亞平 彭少志

【摘要】目前AR在醫學領域以及教學領域中，得到了廣泛運用，但在醫學教育方面的運用還是較為局限。本文結合當前醫學教育過程中的不足，有機融合AR技術，為醫學教育領域提供了創新的教學方式，改變了原有教學方式，運用新教學方式有效提升學生積極和主動性。文章在分析AR相關技術的基礎上，探究了該項技術在醫學影像教學中的運用。

【關鍵詞】AR 技術;醫學影像;醫學教學

【中圖分類號】R-4;G434 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.13.221

AR——Augmented Reality，又稱之為增強現實，這些年在各大領域中均取得了一定的成果，同時廣泛運用至醫學教育領域。為了與時代發展同步，培養創新方式下的醫學學生，不斷優化教學研究是時代發展的需求。目前，AR運用醫學影像教學中，可有效提升學生學習的靈活、積極性，極大激發起學生對影像學的熱愛，同時為他們提供了綜合運用的多學科知識平臺。

1? AR技術概述

AR技術于上世紀50年代至60年代時期，由Morton Heilig發明了一項 Sensorama 刺激器，該產品的出現開啟了AR技術大門。AR是把多媒體結合仿真技術構建一個聽覺，觸覺，視覺嗅覺為一體的虛擬世界。用戶可以直觀感受虛擬空間的各種物體，并且與之相互動。這些年該技術快速發展，融合了計算機仿真多媒體，網絡視頻人工智能等多項技術，包括了計算機圖形學模式識別等多種元素，是當前現代仿真技術的拓展。 AR最大的特點在于，可以讓用戶身臨其境的想象，同時和虛擬空間物體交互聯系。

2 傳統影像教學中的問題

通過調查顯示發現，當前各大醫學高校的醫學生在學習影像知識的同時，一般是通過課本來學習，教師上課的時候運用PPT展示影像表現。多數學生并沒有辦法零距離接觸影像圖像，而且授課的時候以平面圖像教學為主，立體效果不理想。如果是非醫學影像專業的學生，他們未能涉及斷層解剖以及影像解剖等專業型的課程，所以對影像只有最基礎的了解，圖像的識別和分析能力缺乏，對醫學教育有一定的影響。由此可見，傳統的醫學影像學基礎知識涵蓋廣，涉及點多，包括了工程學以及物理學等多項學科。教師在講課的時候具有一定的難度，而且學生理解是困難重重。

如何根據影像學專業的特點開展創新人才的培養，是順應時代發展教育體系的需求，為了提高教學質量促進教學改革，提升教學質量，本文需要從教學實踐角度作為出發點，結合醫學影像專業的學科特點，提供全新的、靈活的創新性教學，將枯燥的教學過程轉變成為靈動的教學形象，調動起學生與教師的積極性。在教學過程中通過AR技術和真實情景相融合，可以有效提升影像的綜合診斷力。利用AR技術重建人體的各個器官，通過技術操作可以精準的顯示出器官的結構以及位置，有效解決教師在傳授過程中遇到的困難，也解決了學生在學習中存在的問題，有效提升學習的積極性以及教學質量。

3? AR在醫學影像教學中的可行性

伴隨著計算機技術以及信息革命的發展，計算機在教育領域的運用不斷深入，一些傳統教育觀和教學模式，面臨著極大挑戰。為了可以適應時代的發展，大力促進醫學教育事業的改革，影像教學改革過程中，眾多國內國外的影像教育專業者努力探究，嘗試著將現代計算機輔助技術運用于醫學影像教學。和理工科一起合作，聯合研發出合適醫學影像教學的多媒體教學軟件，事實證明了該軟件具有一定的運用效果。但是多數教學軟件局限于局域網內，使用的是單機版，功能較為局限，同時國內外的教學系統研究中未能加入影像學仿真操作部分，因此構建網絡化虛擬影像學教學系統非常有必要。

4? AR技術在影像教學中的運用策略

4.1 利用AR技術構建影像模型

以往人們認識人體結構時，其認識通過大概解剖方法得知。伴隨技術的不斷進步，人們開始依賴各種影像學方法，如X線、CT以及MRI等。但是當前影像技術對于人體結構觀察有局限性，而且這些數字圖像在仿真操作性上有所欠缺。在人體內，人的各器官是重合在一起的，部分器官結構精細，對醫學生學習存在一定困難，不易直接觀察各器官的毗鄰關系。因此，結合AR技術，通過虛擬以及真實圖像有機結合，構建出器官的3D立體的結構，在真實解剖結構上增添虛擬圖像，可隨時切換觀察目標的器官，通過特定操作，可有效顯示目標的器官，能方便學生進步認識不同器官的結構。

以肝臟為例分析，收集臨床CT影像數據，重新構建起肝臟的AR模型，運用模型，教師可以把臟器內的血管清晰展示出現，使用肝臟血管走形對于肝臟分段處理，清楚分段有利于定位肝臟的病變，同時定位了病變也可以快速的進行病變手術的切除。通過這樣講解，學生可清楚認識其結構，將原有只能在心里構建起的模型直觀呈現，為了學生構建可以真實觸碰的場景。

4.2 AR技術優勢性及局限性

教師通過操作平臺，對器官AR模型任意操作，向學生展示目標器官內部結構及位置，醫學影像專業學生通過教師展示，對于器官的影像學解剖有進步認識，也可自己動手操作加深理解。伴隨技術的發展，影像和AR技術結合可能也存在一定局限性。個性化的差異以及疾病發展各有不同，因此疾病在影像上的發展各不相同，運用AR技術重新構建圖像也只是其中一小部分，無法將所有疾病通過該方法進行學習，當前只能對一些常見的、多發病的典型影像開展學習。

5 結束語

在科學技術全面發展的過程之中，運用網絡技術將AR技術融入課堂教學，可改變傳統的教學方式，不斷的優化教學方法，在確保教學結構完整的基礎上，為學生提供一種創新的教育形式。將AR技術和 CT、MR 圖像結合，并運用于醫學影像教學課堂中，為學生帶來全新體驗，讓學生在新學習課堂氛圍中感受良好的視覺體驗。并且在學習知識的同時可自己動手，提高實踐操作鍛煉能力。相信在未來科學技術進一步的提升過程中，AR在影像教學中運用越來越廣。

參考文獻：

[1] 岳梅， 張葉江. 5G技術在醫學影像學教學中的應用場景研究[J]. 中國繼續醫學教育， 2019， 011（030）：50-53.

[2] 牟芬， 陳紅， 李玲玲，等. AR技術在醫學教學及臨床中的應用價值[J]. 高校醫學教學研究（電子版）， 2019， 009（005）：31-35.

[3] 李玥. AR技術在護理教學中的應用與展望[J]. 中國保健營養， 2019， 029（018）：393.

基金項目：廣州市加速康復腹部外科重點實驗室（編號：201905010004）

*通訊作者：彭少志，廣州醫科大學附屬第五醫院醫學影像科·廣州市加速康復腹部外科重點實驗室。