虛擬CT 仿真平臺在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用價值

徐靜雅，吳樹劍，范莉芳

（1.皖南醫(yī)學(xué)院附屬弋磯山醫(yī)院影像中心，安徽 蕪湖 241002；2.皖南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，安徽 蕪湖 241002）

0 引言

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的教學(xué)過程中，主要是讓學(xué)生掌握DR、CT 及MRI 等影像設(shè)備的相關(guān)檢查方法及簡單原理，熟練其操作的步驟和成像過程，明確各掃描參數(shù)給影像圖像質(zhì)量所帶來的影響[1]。但是影像技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中如果無法理論聯(lián)系實際，就會導(dǎo)致學(xué)生與教師配合的積極性不高，這將大大增加任課教師的教學(xué)難度[2]。而大型設(shè)備價格昂貴，想讓每名學(xué)生都有機會動手操作是不太現(xiàn)實的。虛擬CT 仿真平臺的設(shè)計理念是模仿GE 真實CT 機，以虛擬“闖關(guān)”操作的方式不限時間、不限場合、不限次數(shù)的呈現(xiàn)到學(xué)生面前，在學(xué)生的理論知識得以鞏固的同時，使學(xué)生掌握了CT 有關(guān)掃描參數(shù)、檢查技術(shù)操作流程和要點。

本平臺是一款兼有軟硬件的綜合性CT 實驗教學(xué)系統(tǒng)。使用時只需在IE 地址欄輸入：http://ct.wnmc.edu.cn/CT/就可進入仿真教學(xué)平臺的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)聯(lián)動硬件部分，學(xué)生操作起來就如同操作真實CT 機一樣。本研究旨在探討虛擬CT 仿真平臺在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用價值及可行性分析，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 資料

選取我校醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)大三在讀生60 人（正在學(xué)習(xí)影像技術(shù)專業(yè)課）作為研究對象，其中男生28 名，女生32 名。

1.2 方法

本研究采用雙盲對照法，將研究對象隨機分為實驗組和對照組各30 人。實驗組采用傳統(tǒng)PPT 結(jié)合虛擬CT 的教學(xué)模式，對照組僅采用傳統(tǒng)PPT 教學(xué)。兩組學(xué)生在性別、年齡、平時成績等方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

本軟件設(shè)置了顱腦部、頭頸部、胸部、上腹部、下腹部、脊柱、四肢7 個CT 常見檢查部位的相應(yīng)模擬操作，以顱腦CT 掃描為例，采用講授式（Lecture-Based Learning,LBL）、團隊（Team-based Learning,TBL) 教學(xué)法[3]來引導(dǎo)和組織學(xué)生學(xué)習(xí)。實驗組教學(xué)首先由教師進行相關(guān)知識點的PPT 講解，并且示范模擬CT 的每一步操作。然后由學(xué)生每5 人為一小組反復(fù)進行練習(xí)，遇到問題可以隨時向老師提問，也可以查閱平臺自帶的相關(guān)資料。對照組教學(xué)由同一名教師采用傳統(tǒng)的PPT 講解、學(xué)生提問及教師解答的模式。實驗組和對照組均接受4 個學(xué)時的授課。

1.3 實驗相關(guān)設(shè)備

基于Android 手機或者個人電腦的CT 仿真操作系統(tǒng)（如圖1），具有收發(fā)簡單控制指令的NRF24L01 無線模塊和基于MSP430 微處理器控制模塊為核心的CT 教學(xué)硬件模型（如圖2）。其中仿真教學(xué)系統(tǒng)軟件部分所有界面全真模擬GE 公司CT 掃描設(shè)備操作界面背景顏色、按鈕排版及布局。

圖1

圖2

1.4 教學(xué)效果評價

兩組學(xué)生在授課結(jié)束后，同時進行統(tǒng)一的模擬考試。試卷內(nèi)容包括顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識，每部分各10 分。同時進行調(diào)查問卷，問卷內(nèi)容包括學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實際能力以及師生互動情況。采用李克特5 級評分標(biāo)準(zhǔn)，從“非常同意”到“非常不同意”分別賦予5-1 分[4]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

對收集的數(shù)據(jù)首先進行正態(tài)性和方差齊性檢驗，符合正態(tài)分布并且方差齊的均數(shù)采用（±s）表示，比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料：采用率和構(gòu)成比（%）表示，比較運用χ2檢驗。采用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計分析，P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生課后考試成績比較

實驗組學(xué)生在顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識點考試成績均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

表1 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后考試成績比較（分?jǐn)?shù)，±s）

表1 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后考試成績比較（分?jǐn)?shù)，±s）

組別 人數(shù) 掃描前 掃描中 掃描后 總分實驗組 30 8.3±1.0 8.0±1.2 7.8±0.9 24.0±2.5對照組 30 7.3±1.2 7.4±1.4 7.1±1.2 21.9±2.7 t 值 3.71 2.03 2.61 3.12 P 值 0.001 0.046 0.01 10.003

2.2 兩組學(xué)生課后學(xué)習(xí)感受調(diào)查問卷結(jié)果比較

本次發(fā)放調(diào)查問卷共60 份，60 份問卷全部回收，且均有效，有效問卷回收率100%。調(diào)查問卷結(jié)果顯示兩組學(xué)生間比較在學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實際的能力以及師生互動方面差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

表2 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后學(xué)習(xí)感受（分?jǐn)?shù)，±s）

表2 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后學(xué)習(xí)感受（分?jǐn)?shù)，±s）

組別 人數(shù) 學(xué)習(xí)興趣 理論聯(lián)系實際的能力 師生互動 總分實驗組 30 4.5±0.5 4.2±0.6 4.3±0.4 4.4±0.4對照組 30 3.5±0.7 3.3±0.5 3.6±0.6 3.5±0.5 t 值 6.44 6.25 5.22 7.98 P 值 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

3 討論

《醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)學(xué)》是一門多學(xué)科技術(shù)匯集和滲透融合的交叉學(xué)科[5]，同時又是影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課。所以，其重要性不言而喻。其中CT 檢查技術(shù)占影像檢查技術(shù)的大部分，各種檢查技術(shù)的原理及掃描操作方法緊密相關(guān)，所以學(xué)好CT 檢查技術(shù)對《醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)學(xué)》的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。但CT 設(shè)備價格昂貴、又有電離輻射[6]，所以讓每一位學(xué)生反復(fù)操作真實CT 機是不太現(xiàn)實的。基于此，本團隊研發(fā)的具有“軟硬件結(jié)合”特點的綜合性CT 虛擬仿真教學(xué)平臺能將CT成像原理知識、設(shè)備構(gòu)造及參數(shù)、檢查技術(shù)操作要點幾個既相互獨立又相互關(guān)聯(lián)的過程直觀展示出來并可反復(fù)多次實驗，CT 有關(guān)帶教教師通過綜合運用“LBL 教學(xué)法”“TBL 教學(xué)法”，引導(dǎo)和組織實驗學(xué)生以每5 人為1 團隊反復(fù)進行模擬操作，直到熟練掌握。

虛擬CT 仿真平臺有助于學(xué)生掌握CT 掃描技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識。本研究結(jié)果顯示，實驗組學(xué)生在顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識點課后考試成績均優(yōu)于對照組。虛擬CT 仿真平臺是模仿真正的CT 機，分為軟件部分和硬件部分。通過控制軟件部分來操縱硬件部分，軟件部分的每一步操作都和GE16 排真正的CT 機一樣，是一種闖關(guān)式操作，每一步必須完全操作正確才能進行下一步，使學(xué)生操作時感覺就像操作真正的CT 機一樣。此外，平臺的首頁還自帶醫(yī)學(xué)物理、影像設(shè)備以及影像檢查技術(shù)等全套的相關(guān)基礎(chǔ)知識。學(xué)生在實際操作中每一步遇到疑問都可以回頭查閱相關(guān)知識點，反復(fù)記憶直至完全掌握。

虛擬CT 仿真平臺有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實際的能力以及增加師生互動。本研究結(jié)果表明，實驗組學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實際的能力以及師生互動情況的評分均高于對照組。這說明在教學(xué)過程中應(yīng)用逼真的教學(xué)工具，形象、生動的教學(xué)方法以及營造適宜的教學(xué)場景，可以極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及理論聯(lián)系實際的能力，同時還可以增加師生互動，有利于培養(yǎng)師生感情。CT 虛擬仿真平臺與CT檢查技術(shù)的教學(xué)是一種完美的結(jié)合。教學(xué)過程首先由教師演示模擬平臺的每一步操作，邊模擬操作，邊進行理論知識講解。然后由學(xué)生每5 人為一個小組，分組進行反復(fù)的模擬操作，學(xué)生操作過程中遇到任何問題可以隨時向帶教教師發(fā)問。這種學(xué)習(xí)模式不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及動手能力，還可以使學(xué)生之間相互團結(jié)，增加師生互動。

虛擬CT 仿真平臺有助于為學(xué)生提前適應(yīng)日后工作崗位。該仿真平臺是一種新型的實訓(xùn)模型，本平臺有以下幾大特點：（1）不受時間和地點的限制，在任意時間、任意地點只需在手機端或電腦端輸入特定的網(wǎng)址就可進入平臺。（2）其本質(zhì)就像一臺簡易CT 機，參數(shù)設(shè)定、操作流程以及操作時注意事項都和真實CT 機一樣，可以幫助學(xué)生較早的接觸設(shè)備，提高敏感性認識，為以后更好地適應(yīng)工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)[7]。（3）該平臺每個掃描部位都包含大量影像圖片，學(xué)生在練習(xí)CT 操作的同時也可以提高相應(yīng)的診斷能力。（4）本平臺可供師生反復(fù)操作，投資成本低，節(jié)省了大量的物力和財力。

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及時代的進步，傳統(tǒng)的一些教學(xué)模式已無法滿足現(xiàn)代化教學(xué)的需要，為了提高教學(xué)效率，理論聯(lián)系實際是現(xiàn)代化教學(xué)的主流方向[8]。計算機虛擬顯示和仿真環(huán)節(jié)必將占有越來越重要的地位[9]。但是，實際教學(xué)中要做到理論聯(lián)系實際往往并不容易。尤其是影像技術(shù)教學(xué)，因為影像設(shè)備都是大型儀器，每日的患者檢查量又是如此多，一般的附院很難有專門的影像設(shè)備供學(xué)生操作。虛擬CT 仿真平臺完美的解決了這一難題，特別適合資源、經(jīng)費相對不足的省屬本科醫(yī)學(xué)院校CT 影像教學(xué)所需。學(xué)生通過對虛擬CT 的反復(fù)操作練習(xí)，可以熟練掌握相關(guān)的操作要點及注意事項，為以后走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。所以，虛擬CT 仿真平臺應(yīng)用于影像技術(shù)教學(xué)是可行的，值得廣泛推廣。