醫學影像技術成像原理范文

時間:2023-08-14 17:39:04

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醫學影像技術成像原理

篇1

關鍵詞:波利亞;解題思想;解題表;一元一次方程

中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2013)09-0007

一、波利亞的數學解題思想簡介

波利亞認為:“學校的目的應該是發展學生本身的內蘊能力,而不僅僅是傳授知識。”在數學學科中,波利亞認為能力就是指學生解決問題的才智,這里所指的問題,不僅僅是尋常的,它還要求人們具有某種程度的獨立見解、判斷力、能動性的創造精神。他發現,在數學上要想獲得重大的成就或發現,就應該注重平時的解題。因此,波利亞曾指出:“中學數學教學的首要任務就是要加強解題的訓練。”而這種“解題”并不同于“題海戰術”,波利亞主張在解題教學中要善于選擇一道有意義但又不太復雜的題目去幫助學生深入挖掘題目的各個側面,使學生通過這一道題,就如同通過一道大門進入一個暫新的天地。他所提出的“怎樣解題”表只是“題海游泳術”的綱領,他認為解題應該作為培養學生的數學才能和教會他們思考的一種手段和途徑。

二、波利亞解題表簡介

波利亞的解題思想集中體現在解題表上,該解題表主要分為四個部分,分別為理解題目、擬定方案、執行方案、回顧反思。具體的步驟及問題如下表:

三、一元一次方程實際問題教學的重要性

方程是貫穿中學數學教學的一條重要紐帶,而一元一次方程作為最基礎的方程,是教學的重點,也是教學的難點。掌握一元一次方程應用題解題方法是中學生學好方程的關鍵,也是學好數學的一個關鍵環節,能使學生在更深層次上理解數學,進而學好數學。剛剛從小學升入初中的學生,通過對應用題的學習,對數學概念的形成,數學命題的掌握,數學方法和技能的獲得都將起到重大的作用。一元一次方程的應用是讓學生通過審題,根據應用題的現實意義,找出等量關系,列出有關方程。一元一次方程的應用題,為學生初中階段學好必備的代數、幾何的基礎知識與基本技能,解決實際問題起到啟蒙作用,對其他學科的學習也將起到積極的促進作用。在提高學生解決問題能力,培養學生對數學的興趣等方面有獨特的意義。

如何能讓學生對一元一次方程實際問題形成一種規范的解題思路,培養學生良好的解題習慣,拓展學生的解題思維呢?本文以實例為載體,以波利亞的解題思想為理論基礎對該問題進行了研究。

四、波利亞解題表在求解一元一次方程實際問題中的應用

在接下來的研究中,本文選擇了一道一元一次方程中常見的“相遇問題”作為研究的載體,希望對一元一次方程實際問題的解題教學起到“拋磚引玉”的作用。

例:甲、乙兩人從A、B兩地同時出發,甲騎自行車,乙騎摩托車,沿同一條路線相向勻速行駛,出發后經3小時兩人相遇。已知在相遇時乙比甲多行駛了90千米,相遇后乙經1小時到達A地。問甲、乙行駛的速度分別是多少?

1. 理解題目

理解題目就相當于我們平時所說的審題,它是成功解決問題的前提。研究表明,善于解題的人用一半的時間來理解題目。因此,在解題中善于理解題目顯得尤為重要。而理解題目包括對題目的表層理解和深層理解。表層理解表現為對問題的字面含義進行解釋。而深層理解則要在此基礎上抓住題目的關鍵信息,并能用自己的話解釋題目的已知條件、分析出題目隱含條件、探索出從已知到未知的可能途徑。那么,如何達到深層理解呢?可以根據波利亞解題表進行自我提示實現。

以上面的例題來看,在理解該題時,我們可以自我提問:這是一個什么類型的問題?題設是什么?結論是什么?題設與結論有什么聯系?關鍵信息在哪里?我可以通過畫圖描繪題設與結論嗎?

自我提示可以誘導我們發現這是一道和一元一次方程有關的“行程問題”,本題涉及路程、速度、時間三個基本量,它們之間有如下關系:速度=■。題目主要告訴了我們甲乙相遇的時間及相遇時二者所行駛的路程之間的大小關系,結論要求我們求甲乙的速度。可以畫出草圖幫助分析:

通過圖1我們可以看出,甲乙分別從A、B出發,經過3小時在C點相遇,且有數量關系BC=AC+90。如果設其中一個的速度為x,則可以利用該數量關系結合速度=■求出另一個的速度,所以只需要設其中一個未知數即可。

此外,通過進一步挖掘題目信息,題目還有一個非常關鍵的信息就是相遇后乙經1小時到達A地,從圖1來看就是乙從C到A所需時間為1小時,而乙從B到C的時間是3小時且勻速行駛,則說明BC=3AC。

2. 擬定方案

理解題目后,接下來要確定解決問題的策略,即擬定方案,它決定著問題解決的方向與成敗。波利亞建議分兩步走:第一,努力在已知與未知之間找出直接聯系;第二,如果找不出直接的聯系,就對原來的問題做出某些必要的變更或修改,如引進輔助元素。這兩步可以通過自我提示實現。譬如,看著未知數、回到定義去、重新表述問題、考慮相關問題、分解或重新組合、特殊化、一般化、類比等,積極誘發念頭、努力變化問題。

對于上面的例子,關鍵是尋找等量關系,如果設甲的速度為x千米/時,可以自我提問:可以通過哪一個關系建立等量關系?不難發現,根據理解題目得到的信息,可以得出AC=3x,BC=3x+90,而乙行駛BC這段距離所用時間為3小時,可以得出乙的速度為 ■千米/時。而乙從C到A所用的時間為1小時,故AC的距離用乙的速度和行駛時間可表示為:AC=■?1=■,從而可以建立等量關系3x=■,如下圖2所示:

此外,根據理解題目得出的結果,發現BC=3AC,從而可以通過BC建立等量關系,可以得出等式3x+9=3?3x如下圖3所示:

本題分別從AC和BC建立了等量關系,那么進一步自我提問:還可以從哪一段建立等量關系呢?不難發現還可以從AB建立等量關系,從而得到等式:■(3x+9)+3?3x=3x+(3x+9)

綜合以上的分析,本題共得到了三種基本解題方案,分別為:

方案一:通過AC建立等量關系,3x=■

方案二:通過BC建立等量關系,(3x+9)=3?3x

方案三:通過AB建立等量關系,■(3x+9)+3?3x=3x+(3x+9)

對比三種方案,可以發現方案二最簡單,故教師在進行解題教學的時候要善于引導學生挖掘題目中的隱含條件,發散學生的思維,尋求最簡便的解決方案。

3. 執行方案

方案擬定之后,相當于解題已經完成了一大半,但是往往要檢驗這個方案是否是清晰合理及最簡便的。不加以判斷地執行這樣的方案是愚蠢的,所以我們為了使自己確信每一個細節都符合這個框架,不得不細心檢查,對每一步演算和推理進行檢驗,直到每一點都非常清晰,不再有任何可能隱藏的錯誤或含糊之處。諸如以下這些自我提示是有幫助的:解題的每一步理由充分嗎?解題過程是否遵循數學原理或規律?解題的結果是否符合實際或原來想法?等。

以上例來說,往往很多學生容易得到方案一,這時大多數學生就開始解方程得到答案,忽略了檢驗和進一步思考這一步。這樣,學生的思維得不到進一步的發展,題目如果稍加變化可能又不會做。這時候可以進一步自我提問,如:我得到的方案一的方程是最簡單的嗎?還有其他的方法嗎?剛才是利用AC建立的等量關系,還可以通過其他的線段建立等量關系嗎?BC和AC之間又有怎樣的關系呢?通過這樣不斷的自我提問,就很容易得到方案二,而且發現方案二的方程更簡單。

確定方案之后,下一步就是解方程,根據解出的結果就可以求出甲、乙的速度,這一步是比較容易的。

4. 回顧反思

對于解題來說,完成了解題過程,并不意味著一次“解題學習”活動的結束,對解題的真正學習是“解題回顧”。這好比采蘑菇,在你找到第一朵蘑菇后,要環顧四周,因為它們總是成堆生長的,用推廣題的方法,可以解決更多的問題。眾多研究表明,回顧與反思是數學思維活動的核心。但目前的普遍情況是,與前面解題步驟相比,“解題回顧”是最容易被忽視的階段。

所謂解題回顧,不僅要回顧有關知識、解題方法以及理解題意的過程,而且更要回顧:一開始是怎樣探索的,走過哪些彎路,產生過哪些錯誤,為什么會出現這些彎路和錯誤;是否還有其他解題策略;改變部分條件,會得出什么結論;這些結論或解題策略對于另外一些問題有什么意義等等。這些回顧能引領我們反思、評價整個解題結果與過程,能促使我們一題多解、舉一反三,能啟發我們總結歸納相關知識、解題策略等,并形成解題經驗。

波利亞的解題思想啟示我們,解題的關鍵在于理解題目,要學會深度挖掘題目的條件。此外,還要學會反思,真正做到“做一題,會一類”。

解題的目標不僅在于解題結果,解題本身是一個有意義的學習過程,深入挖掘波利亞解題表中蘊含的解題思想,在解題中學習解題,能促使我們學會解題,并最終解放題海戰術。

參考文獻:

[1] G?波利亞著,涂泓,馮承天譯.怎樣解題[M].上海:上海科技教育出版社,2007.

[2] 涂榮豹.數學解題的有意義學習[J].數學教育學報,2001(4).

[3] 歐慧謀、黃紅梅、歐貽麗.用波利亞解題表在解題中學解題[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版),2011(10).

篇2

【關鍵詞】醫學影像系統 差異化競爭

醫學影像系統是醫院醫療系統中不可分割的一部分,作為代表民生重要福利的行業,醫療正在隨著科技的發展而成為社會各個階層矚目的焦點,一些新型病癥的出現讓人們開始迫切地需要一種能夠探究疾病成病原理的重要手段,而醫學機構和組織也急需要進一步對相關病癥進行深入研究,利用前沿科技作為基輔的影像醫學自然引起了人們的關注和追捧,因此我國醫療影像系統和相關設施設備在市場上的需求也急劇增長。可以說,醫學影像系統開發成為了醫療領域必然也是必須研究的課題。

一、醫學影像技術的現狀

一百多年以前,倫琴發現了X射線,從而為后來醫學影像的發展奠定了核心基礎,這么多年以來,醫學影像的發展速度非常迅猛,除了將X線應用到醫學影像中以外,一些非X線的成像技術也逐漸被一一開發,包括人們耳熟能詳的B超、核磁共振(MR)、PET(正電子發射斷層掃描)、SPECT(單光子發射計算機斷層照相機)等等。

1. 1常規X線成像

X線成像作為發展最早、最基本的成像方式,一直以來都是應用最多、推廣范圍最廣的技術,但科技發展讓數字化技術成了X線成像的新突破,包括影像板技術(CR)和電子板成像技術(DR)。影像板技術是讓影像板取代了傳統的X線膠片成為了影像載體,影像板通過X線照射感光后經過激光掃描就得到了數字化的影像,其主要特點是便于進行攜帶、儲存,且影像板可以重復利用。電子板成像技術是指曝光利用多個微小的X線感光元件排列形成的電子成像板,可直接形成數字化影像。

1. 2CT成像

CT成像早在1972年就被應用在了臨床診斷和治療上,其基本原理是利用X線束從多個不同的角度對需要進行檢查的人體部位(且要求具有一定厚度的層面)掃描,探測器在接收到信號之后將其轉變為可見光,再通過光電轉換器將光信號轉換為電信號,最后轉換為數字信號進行儲存和進一步處理。現今螺旋CT技術的應用讓傳統CT成像在質量、速度和成像方式等多個方面都上了一個新臺階,也讓CT診斷技術有了長足進步。

1. 3 磁共振成像

磁共振成像技術主要應用于腦血管疾病、關節病、脊髓病等病癥上,該技術在這些病癥上的獨特優勢令其成為近年來發展最快、技術成果最多的成像技術。成像速度從最初的幾分鐘每層到后來的幾十分之一秒每層,再到后期的3D、4D處理影像和核磁共振透視等,目前的磁共振成像因為抗血管生成因子輔助MR功能成像等多個新技術的持續開發與應用,已經將磁共振成像僅用于大體解剖水平向分子水平甚至基因邁進。

1. 4正電子發射斷層掃描(PET)

PET技術是指利用人體或生物代謝所必需的某一種物質,例如蛋白質、葡萄糖、核酸等,用短壽命的放射性核素進行標記,通過觀察該物質在代謝過程中的聚集和分解等活動情況來反映生物代謝的情況,以此為依據進行診斷。一般臨床應用較多的是氟代脫氧葡萄糖,用于觀測惡性腫瘤方面具有較高的準確性和針對性。

1. 5圖像儲存與傳輸技術(PACS)

PACS技術是醫學影像數字化的典型代表,主要分為圖像獲取系統、控制系統、顯示工作站三大部分,如果只是醫院或者科室內幾臺放射設備的聯網則稱為mini PACS(微型),若是整個放射科的設備聯網則被稱為radiology PACS(放射科),另外還有全院PACS,其未來還有可能發展至區域乃至全球PACS。

除以上幾類醫學成像外,還有超聲成像、介入放射學等也是醫療領域應用較多、發展較為成熟的醫學成像技術。每一種成像技術都根據自身不同的成像原理應用于相同或不同的醫學領域,隨著科技的不斷發展,這些成像技術還會有顯著的進步甚至會有新的成像技術誕生。

二、醫學影像數字化帶來的挑戰

經過多年的發展,醫學影像為國家醫療實力的提升提供了卓越的貢獻,顯著提高了人們的醫療水平,互聯網和科技的發展讓醫學影像數字化成為了必然趨勢,但同樣醫學影像數字化也帶來了許多現實性的挑戰。

2. 1思維方式的變化

對于傳統的醫學影像工作人員而言,對于醫學影像的思維方式很多還停留在二維圖像、單純診斷以及反映真實大體機體狀態等層面上,事實上醫學影像已經從反映大體病理轉向了分子和基因水平,圖像維度也早已從二維發展為了三維甚至四維,從單純診斷發展成為了以診斷為輔助的治療方向。因此利用醫學影像進行診斷和治療的醫務人員乃至科研人員應當及時完成思維方式的過渡和轉變,用動靜結合、宏微觀結合、結構功能結合等多個方面來看待和學習研究醫學影像,將醫學影像前沿技術應用到醫療中去,發揮其應有的醫學價值。

2. 2工作流程變化

在上文所提到的圖像儲存與傳輸技術(PACS)不僅已經實現了過去膠片向數字化信息的轉變,更是醫學影像數據信息從“硬拷貝”向“軟拷貝”的轉變。在形成醫學報告時,未來甚至現在的工作流程必然會發生相應的變化,而已經習慣于傳統閱片形式的老醫生們在操作流程上會不夠順利,加上對電腦技術的應用不熟練,更難以實現“純熟經驗”與現代先進技術的融合。

2. 3醫學影像技術手段的選擇和費用問題

相對于傳統的X線檢查、超聲波檢查、CT檢查等方式,現下的CR、DR、螺旋CT、磁共振成像(MRI)、PET、PACS等技術雖然能夠獲取更多地醫療信息數據,圖像更為清晰,使診斷更為精準和方便。但對于一些較易觀察和診斷治療的病癥如急性腦出血等利用CT技術就已足夠,其相對螺旋CT等技術所消耗的醫療費用更低,檢測結果由一張或幾張圖像反映反而要優于其他方式形成的幾百張圖像分析。因此影像學醫師不僅要熟知各類技術的應用操作方法,也要學會分辨病變的特征,采取最合理的檢查手段,縮短診斷時間的同時也降低費用消耗。

2. 4保密與安全性問題

對于傳統的醫學影像技術而言,所有針對病患的醫學數據信息都是處在相對封閉的環境中,由醫學影像設備進行儲存,或者所有實質性的資料、電子信息資料等都由檔案科一并封存歸檔。但現代的醫學影像設備尤其是諸如PACS等技術設備實現了設備之間的聯通功能,相當于打破了傳統的封閉式管理和儲存方式,這種功能雖然相對外部社會只是屬于醫院的內部使用,但不能否認其有被盜取、損壞的可能性。因此,在使用醫學影像設備時必須利用數字認證或其他保密手段以確保醫患的隱私權不被侵犯。

2. 5影像科管理問題

由于各類醫學影像技術還在不斷地被開發和更新,醫療機構對于設備以及人員的如何配置成為影響醫療機構技術水平高低以及資產合理利用與否的關鍵問題。經調查發現,與其他科室相比較,醫學影像科是占醫療機構固定資產三分之一的大科,人員與設備重組和搭配關系到醫療機構科室建設以及相關技術教研工作。如果不能正確合理進行配置,很容易造成人員或設備浪費,且對于醫療機構來說,控制項目費用成本也是維持機構生存的重點之一。

三、醫學影像系統的差異化競爭

差異化競爭包括多個方面,例如市場差異化、價格差異化、功能差異化、包裝差異化等等,醫學影像作為一種產品,且是未來市場前景強大的產品,要想以自身獨特的個體特征贏得市場自然也不能排除利用差異化競爭策略進一步打開市場。根據現代醫學影像系統數字化、網絡化、標準化、小型化、診斷與治療相結合等特征,其差異化競爭策略主要應從以下幾點入手考慮:

3. 1市場定位的差異化

當下絕大多數正規醫療機構都已經配備了基本的醫學影像系統和相關設備,如X線成像設備、CT成像設備、磁共振成像設備、超聲波成像設備等,雖然PET、PACS等技術仍然是醫療機構購置熱點,但我們必須清晰地認識到市場已經由生產者主宰轉變為了消費者主宰,醫學影像系統的開發在滿足民生醫療基本需要的大眾化需求之后,更應該轉向攻克一些頑固病癥所在的個性化市場,也就是由大眾化市場向定制市場以及細分市場進軍,利用更有個性特征的市場群進行醫學影像系統的功能性提升。

3. 2模版開發的差異化

雖然不同醫療機構所開設的科室基本相同,但不同醫院所擅長的醫學領域并不一定相同,且對于不同的醫療機構,醫學影像系統所具備的應用功能也不同,有以醫療為目的的,也有以研發為目的的,還有以教育為目的的。因此,醫學影像系統必須對不同的應用功能有針對性地進行開發應用。醫學影像系統通過對系統流程的更改,可以令線上編輯處理、圖像數據上傳速度等功能進行改善,同時為避免大部分系統模板存在功能單一、分類混亂等問題,還應該拓寬思路和方法,研究開發更多特色功能和高級功能。

3. 3產品種類和層次的差異化

目前所開發的、經由醫療機構普遍應用的多是一些發展較為成熟的醫學影像系統設備,即使是一些利用了前沿科技所開發出來的產品正常情況下在一般的醫療機構中應用價值并沒有很明顯的體現,一方面是由于一般性的醫學影像系統能夠滿足人們日常醫療所需,另一方面也是由于缺乏具有與設備相匹配知識及操作水平的醫療人員所造成的。因此未來醫學影像系統的開發必須打破概念模糊、定位不清晰、產品種類多但技術不精的難點,從產品本身性能以及市場定位層次出發提升醫學影像系統的核心競爭力。

與普通影像設備不同,醫療影像系統屬于專業性較強、功能性明顯的系統技術,因此醫療影像系統在宏觀層面來看不僅要平均著力,提升民生醫療水平,也要從微觀層面體現其在細分市場和客群之中的價值,既要做大做全,也要做優做細,不僅是為了產業盈利性質,更是為了社會安全和進步。

篇3

【關鍵詞】醫學影像;臨床醫療;重要性

從1895年倫琴發現X線成像至2010年的時間里,醫學影像學的發展可謂是日新月異,并且從事研究醫學影像學的人員分別于1910、1952、1979和2003年四次獲得諾貝爾物理學獎或諾貝爾醫學生物獎,由此可見醫學影像學在臨床醫學中的地位和作用是無可比擬和不能替代的。

一、醫學影像中的X線成像

1.1 X線成像的基本原理

X線之所以能使人體在熒光屏上或膠片上形成影像,是基于X線具有穿透性、熒光性和感光性,再加之人體組織之間的密度或厚度差異,即人體對X線的吸收程度不同,這樣穿過人體并攜帶人體信息的X線即在熒光屏或X線照片上形成明暗或黑白對比不同的影像,這種影像是以密度來反映人體組織結構的解剖及病理狀態。

1.2 X線圖像的特點

顯示的結構層次比較豐富,有利于整體上觀察受檢部位的組織結構,具有較高的空間分辨率,但其缺點是密度分辨率低,無法區別組織密度差別小的結構,在密度分辨率方面無法與CT、MRI相比。

1.3 X線診斷的臨床應用

X線診斷是重要的臨床診斷方法之一,是影像學的基礎,已經積累了非常成熟的經驗,也是臨床上使用最多和最基本的診斷方法,特別是在骨骼、胸部及胃腸道應首先選用X線檢查。

二、醫學影像中的計算機體層成像(CT)

2.1 CT成像的基本原理

CT成像的基本原理是用X線束對人體檢查部位一定厚度的層面進行掃描,由探測器接受透過該層面的X線,轉變為可見光之后,由光電轉換器變為電信號,再經模擬/數字轉換器轉為數字信號,輸入計算機處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體稱為體素。掃描所得的信息經計算機處理獲得每個體素的X線衰減系數或吸收系數,再排列成矩陣即數字矩陣,數字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經數字模擬轉換器把數字矩陣中的每個數字轉換為黑白不等灰度的小方塊,即像素,并按矩陣排列,即構成CT圖像,故CT圖像是數字化圖像,是重建的斷層圖像。

2.2 CT成像的特點

CT圖像是由一定數目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構成,這些像素反映的是相應體素的X線吸收系數。CT圖像可以用組織對X線的吸收系數來說明其密度高低的程度,具有一個量的概念,即用CT值來表示,其單位為Hu,CT值表示組織結構的相對密度。

2.3 CT的臨床應用

CT的診斷價值高已得到普遍承認,并被廣泛應用于臨床,但CT設備比較昂貴,檢查費用偏高,對某些部位的檢查,還有一定限度,所以目前尚不易將CT檢查作為常規診斷手段,應在了解其優勢基礎上,合理選擇應用。CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高,對顱腦外傷、顱內占位、腦血管病變以及椎管內腫瘤、腰椎間盤突出等病診斷效果好。螺旋CT掃描可以進行腦血管造影即CTA,在一定程度上可取代常規的腦血管造影。

三、醫學影像中的磁共振成像(MRI)

3.1 磁共振成像原理

磁共振成像(MRI)是根據生物體磁性核(氫核)在磁場中表現出的共振特性進行成像的高新技術,它的物理基礎為核磁共振理論,其本質是一種能級間躍遷的量子效應,實驗結果表明,利用磁共振現象可以研究物質的微觀結構。磁共振現象產生有三個基本條件:具有磁性的原子核、外界靜磁場和適當頻率的射頻脈沖。據此,人們以不同的射頻脈沖序列對生物組織進行激勵,從而使原子核產生共振,向外界發出電磁信號,并用線圈技術檢測其弛豫或質子密度,就出現了MRI。

3.2 磁共振成像的特點

3.2.1 多參數成像一般醫學成像技術都使用單一的成像參數,例如,普通放射、CT成像參數僅為X射線吸收,超聲成像只依據組織界面所反射的回波信號等;MRI成像可充分利用適當射頻脈沖序列,進行MRI掃描,以獲取更多有用的診斷信息。

3.2.2 任意方位成像CT主要為橫軸位斷層,冠狀位和矢狀位斷層比較困難。MRI掃描在患者不變的情況下,通過選擇梯度場進行橫軸位、矢狀位及任意方位成像,這樣對病變的顯示極為有利。

3.2.3 能夠人體能量代謝進行研究T1和T2弛豫時間及其加權像本身反映質子群周圍的化學環境,即生理和生化信息的空間分布。正是因為大腦灰質中的氫幾乎都存在于水中,而白質中的氫大量存在于蛋白質中,所以二者在磁共振圖像上出現明顯對比。

3.3 磁共振成像的局限性

3.3.1 成像速度慢第三代CT每幅圖像時間為幾秒鐘,螺旋CT僅為1 s左右,MRI,常規自旋回波序列一幅T1WI和T2WI的成像時間分別為15~30 s和25~35 s。

3.3.2 對鈣化灶和骨皮質病灶不夠敏感鈣化灶在發現病變和定性診斷方面均有很大的作用。在MRI上鈣化通常表現為低信號,另外,由于骨質中氫原子的含量較低,骨的NMR信號比較弱,使得骨質病變不能充分顯示,對骨細節的觀察比較困難。

3.3.3 圖像易受多種偽影影響MRI的偽影主要來自設備、運動和金屬異物3個方面,常見的有化學偽影、卷褶偽影、截斷偽影、非鐵磁性偽影和鐵磁性金屬偽影等。

四、MRI診斷的臨床應用

MRI診斷應用于臨床時間雖短,但已顯示出它的優越性,在神經系統應用較為成熟。三維成像和流空效應使病變定位診斷更為準確,MRI明顯優于CT。在縱隔MRI上,能夠很好地觀察腫瘤與血管間的解剖關系。對心臟大血管的形態與動力學的研究可在無創的檢查中完成。對腹與盆腔器官,MRI也有相當價值。在惡性腫瘤的早期顯示,對血管的侵犯以及腫瘤的分期方面優于CT。MRI對骨髓病變相當敏感,對關節及軟組織創傷或病變也很有優勢。功能磁共振成像就是人體行動功能活動的同時成像,有利于代謝功能方面進行研究,給惡性腫瘤的早期診斷帶來希望。

綜上所述,各種影像學檢查方法各有其特點及局限性。在臨床工作中,應根據病情需要有針對性地選擇檢查項目,既能解決臨床問題,又能避免浪費,節省醫療開支,臨床醫生應根據患者病情需要有的放矢地選擇不同的醫學影像學檢查方法,使其在不同疾病的診斷治療中發揮最有效的作用。

【參考文獻】:

[1]高元桂.磁共振成像診斷學[M].北京:人民為生出版社,1997:98.

篇4

關鍵詞:國際教育認證;醫學影像學;教學模式;人才培養

中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)09-0178-02

一、引言

探索新的課堂教學方法和實踐教學模式,是醫學影像學本科提高教育教學水平、提升學生掌握醫學影像學知識、提高診斷能力和解決實際醫學問題的關鍵,也是醫學影像學教育教學改革的重點。在目前的影像學教學模式和方法中,病例教學法和啟發式教學在醫學影像學的教學中被普遍采用,直觀的病例影像增強了學生的認識能力和認片能力,能進一步提高學生的診斷能力和臨床應用能力。而在新的形勢下,醫學影像學傳統的教學模式:老師在課堂上講片子,學生在課后進行實習觀片書寫報告[1],已無法適應目前的培養體系和培養目標。醫學影像學數字化的建設,已要求課堂教學模式進行徹底的改革。

在國際教育認證背景下,以學生為中心、以培養目標為導向,突出學生學習積極主動性的教學模式已被多數教學型醫院所采用。在教師的指導下,以學生為中心、以目標為導向,以問題為核心的研究性學習教學方式,更加突出學生的主體地位,注重學生實踐能力的培養,這樣有利于提高學生的分析能力和解決問題的能力。在醫學影像學的教育教學過程中,更新教學理念,注重學生應用能力和診斷能力的培養,開展自主學習成為當前醫學高等教育改革的熱點。

筆者結合所在醫院的科研與教學工作,聯系醫學影像學的教學實際以及新形勢下對影像學人才的要求,以專業素質和研究型、應用型人才的培養為核心,以提高影像學教育教學質量為目標,對課程體系和課程設置進行優化,改革教育教學方法,對現有的教學模式進行改革,培B應用型醫學影像專門人才,形成以“以學生為中心、以培養目標為導向”的新的教學模式,探討其在培養應用創新型醫學影像學人才中的實踐教學模式。旨在培養學生主動思考、運用知識探究和解決問題的能力。提出的培養具有國際化視野的實踐創新型醫學影像學人才的教育教學持續改進體系和機制,為新形勢下醫學教育的教學改革、專業課程體系建設提供了有益的參考。

二、醫學影像學教育教學現狀分析

目前,醫學影像學的教育教學方法,還是按照教科書的順序,教師對主要組織系統的成像原理、CT、MRT成像方法進行詳細講解,對比分析各組織系統的正常影像、異常影像及其在臨床應用中的方法和原理。但在日常的教學中,很少涉及影像學的臨床表現及其在臨床診斷中的應用,而缺乏實踐教學意義。由于醫學影像學是一門分析影像圖像并給出診斷結果的學科,如果在實踐教學中,缺乏影像圖像的情況下,學生對知識的理解會出現較大的偏差,更多的內容學生無法理解,需要學生花更多的時間去死記硬背,更談不上對影像圖像的表現及其在臨床診斷中的應用。所以,學生會感到影像學學習困難、枯燥,從而無法提起學習興趣[8]。這樣的教學模式和方法不利于學生對知識原理的掌握,學生對疾病的成像及其診斷缺乏系統認識,也不利于學生掌握正確的診斷方法。

造成這種現象的原因主要有兩點:一是這種教學模式與醫學影像學有限的課時有關,在課堂教學過程中,教師只是對基本的成像原理和應用進行講解,很少對疾病的臨床應用和其他的成像特點進行講解;另一方面醫學影像學的教學內容較為抽象,沒有影像圖像就無法對疾病的形成和發展有一個系統的認識,其診斷水平也無從談起。醫學影像學本身課程的理論及其專業性強,學生除需要掌握醫學的基本知識外,還需要掌握較多的臨床醫學、計算機等多方面的知識,再加上教學內容的抽象,學生缺乏實際的實踐經驗。因此,有必要對醫學影像學課堂教學進行相關改革,提高教學質量。正確轉變認識,授課過程中適當地添加疾病的其他影像表現,并進行各種圖像間的比較,這對提高核醫學的教學效果及學生的臨床技能非常有必要。

三、應用型本科院校醫學影像學教學模式

(一)以學生為中心的影像學教學體系

在國際教育認證背景下,培養應用創新能力強的醫學影像學高素質人才,需要突出以學生為中心的理念,以人才培養目標為指引目標,在教學實踐中不斷完善和改進影像學教育教學體系,優化影像學實踐教學體系,培養具有國際化視野的應用型、實踐創新型醫學影像學人才,是構建影像學專業教學體系所要達到的目標,并且這種人才培養體系在實施過程中要具有可度量的具體指標,能夠用于評價學生對培養目標的達成度。構建適應國際教育認證體系的醫學影像學教育教學體系,突出以學生為中心的理念,在課堂教學、實踐教學模式、精品課程建設中等突出人才培養目標的達成度,培養學生的應用實踐能力和創新能力,幫助學生在思維方式和影像診斷方法方面得到系統訓練,提高醫學影像學教育教學的質量。

通過醫學影像學專業教育教學的實踐,在醫學影像學專業課程體系建設上,首先構建以學生為中心的專業基礎課程體系和專業核心課程培養體系,包括系統的基礎課程群,涉及主要組織系統的成像原理、成像方法、影像診斷報告的書寫、影像圖像的臨床表現及其在臨床診斷中的應用,使學生掌握基本的理論和方法;其次是以培養目標為導向的醫學影像學實踐教學平臺建設,包括影像學課程的自主學習平臺、影像圖像診斷與實訓平臺,注重培養學生的應用實踐能力,加強學生對影像圖像臨床表現的鑒別能力和實際醫學疾病的診斷能力;通過前兩個階段的學習和實踐,通過持續改進的考核和反饋機制,對學生的學習成果進行展示和考核,并對學生的學習過程進行定量的反饋和評價,對課堂教學模式、實踐培養體系進行持續的改進,并進一步對培養目標進行持續修訂。

(二)以培B目標為導向是醫學影像學人才培養體系的根本

1.醫學影像學的培養目標是對該專業畢業生在學習實踐過程中,所達到的理論水平、診斷水平及其臨床應用水平進行的定量評價和總體描述,對學生畢業后能夠達到的職業層次和專業成就的總體性評價,通過對課堂教學模式、實踐培養體系進行持續的改進,培養目標要適應國際教育認證對學生的具體要求,并滿足學生的個性發展要求。

2.畢業要求是對該專業的畢業生畢業時應該掌握的知識、原理、技能和診斷能力及其臨床應用能力的具體描述,通過三個階段的學習和實踐,重點掌握主要組織系統的成像原理、成像方法、影像診斷報告的書寫、影像圖像的臨床表現及其在臨床診斷中的應用,掌握基本的診斷方法和診斷技巧,達到培養方案中的畢業要求。

(三)持續改進是醫學影像學人才培養體系的支柱

只有不斷評價教育教學工作的效果,發現教學過程中的問題,并對教育教學環節出現的問題進行及時的改進和完善,用持續改進理念來推動教育教學體系的建設。

四、結論

在醫學影像學的教學過程中,應突出醫學生的主體地位,以學生為中心,轉變教學思維方式,以專業醫學素質和應用型人才的培養為核心,以提高影像學教育教學質量為目標,對課程體系和課程設置進行優化,改革教育教學方法,更新教學內容。有效提升教學質量是一個循序漸進的過程,對醫學影像學課程內容的有效調整,重點培養學生解決問題的能力,培養應用型醫學影像專門人才,并借助發達的多媒體技術,才能有效地提高教學質量,培養出高質量的影像醫學人才。

參考文獻:

[1]莊治國,吳曉芬,殷焱,許建榮.PACS在醫學影像學教學中的應用[J].醫療設備信息,2007,22(9):58-59.

Discussion on Teaching Mode of Medical Imaging in the Background of International Education Accreditation

LI Lin,WANG Cheng-wei,LIU Qi

(The First Affiliated Hospital of Shihezi University Medical College,Shihezi,Xinjiang 832000,China)

篇5

物理學的很多新理論都為醫學影像檢查技術帶來了革新,X射線、激光、電子顯微鏡、核磁共振等技術為醫學研究及臨床應用提供了新的方法和手段,對現代生命科學的發展作出了突出的貢獻.借助于某種能量與生物體的相互作用,提取生物體內組織或器官的形態、結構以及某些生理功能的信息,為生物組織研究和臨床診斷提供影像信息。

20世紀中葉,一批物理學工作者進入醫學領域,從事腫瘤放射治療及醫學影像的研究.并于1958年成立了美國醫學物理學家協會,1963年成立了國際醫學物理學組織.并將具有定量特征的物理學思想和技術引入到臨床的診斷和治療中.物理學與醫學的結合不僅促進了醫學的發展,也對物理學的發展起了推動作用.

1 聲學的應用

超聲成像90年代以來,由于數字化處理的引入,高性能微電子器件及超聲換能器的出現,以及各種圖像處理技術的應用,超聲成像的新技術、新設備層出不窮。超聲不但能顯示組織器官病變的解剖學改變,同時還可應用Dopper技術檢查血流量、血流方向,從而辨別器官的病理生理受損性質與程度。超聲診斷采用實時動態灰階成像,在掌握正確劑量的前提下,可連續對器官的運動和功能實施動態觀察,而不會產生像X射線成像那樣的累積效應及危險的電離損害。由于超聲診斷具有無損傷性、檢查方便、診斷快速準確、價格便宜、適用范圍廣泛等優點,得以在臨床中迅速推廣。超聲波成像的物理基礎是超聲醫學的基礎,超聲成像是利用超聲波遇到介質的不均勻界面時能發生發射的特性,根據檢測到的回波信號的幅度、時問、頻率、相位等,得到體內組織結構、血液流速等信息.

2 光學的應用X射線成像

X線實際上是一種波長極短、能量很大的電磁波。醫學上應用的X線波長約在0.001--0.1nm之間。X射線穿透物質的能力與射線光子的能量有關,X線的 波長越短,光子的能量越大,穿透力越強。X顯得穿透力也與物質密度有關,密度大的物質對X線的吸收多,透過少;密度小則吸收少,透過多。利用差別吸收這種性質可以把密度不同的骨骼與肌肉、脂肪等軟組織區分開來,者正是X線透視和攝影的物理基礎。X射線成像包括X射線透視和攝影、X射線計算機體層成像. X射線計算機體層成像是以測定人體內的衰減系數為基礎,采用一定的數學方法,經計算機處理,重新建立斷層圖像的現代醫學成像技術[1].X射線的幾種特殊檢查技術,分別是X射線的造影技術、X射線的斷層攝影、數字減影.

3 電磁學的應用磁共振成像

MRI成像的先決條件MRI成像的先決條件是被成像樣品中的原子核必須具有磁性,而這種磁性源于原子核本身的自旋運動.因此,對原子核等微觀粒子的自旋屬性進行的深入研究是量子力學取得的重要成果之一,客觀上也是MRI得以產生的知識前提.磁共振成像利用了人體內水分子中的氫核在外磁場中產生核磁共振的原理.由于人體不同的正常組織、器官以及同一組織、器官的不同病理階段氫核的弛豫時間有顯著不同,利用梯度磁場進行層面選擇和空間編碼就可以獲得以氫核的密度、縱向弛豫時間 、橫向弛豫時間作為成像參數的體內各斷層的結構圖像.近年來產生很多新的成像序列和技術方法.如擴散加權成像是通過測量人腦中水分子擴散的特性來反映組織的生化特性及組織結構的改變,在臨床上可用于急性腦梗塞的早期診斷[2].螺旋漿掃描技術,明顯消除患者因運動或金屬異物造成的偽影, 可生成高分辨率、無偽影、具有臨床診斷意義的理想圖像。

4 原子核物理學的應用放射性核素成像

放射性核素成像的物理基礎放射性核素具有放射性,利用放射性核素作蹤劑,結合藥物在臟器選擇性的聚集和參與生理、生化功能,達到診斷疾病的目的。檢察方法 有4種:掃描機、照相機、單光子發射計算機體層和正電子發射計算機體層(PET).核素檢查中產生的正電子只能存在極短的時間,當它被物質阻止而失去動能時,將和物質中的電子結合而轉化成光子,即正負電子對湮沒.轉變為兩個能量為0.551 MeV的光子,并反沖發出.放射性核素在正常組織和病變組織分布不同,產生的光子強弱也有不同,PET成像技術通過探測光子對的差別形成影像.

5 結語

影像物理學在影像檢查技術中的意義非常重要,對影像檢查技術的發展影像深遠,隨著影像物理學的不斷發展,新的影像技術不斷出現,必將對疾病的診斷總出更大的貢獻。

參考文獻

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【關鍵詞】高清晰度影像設備;復合應用;專家系統;網絡傳輸;便攜式

正子發射電腦斷層掃描(PET/CT,Positron emission tomography with computerized tomography),單一光子發射電腦斷層掃描(SPECT/CT,Single photon emission computed tomography with computerized tomography),醫學影像存儲與傳輸系統(PACS)。

現代醫學的發展要求高清晰度影響設備的精確性越來越高,圖像越來越清晰,這就要求影像設備亦向著高端方向發展。全民醫療過程中,中小型醫院對高清晰度影像設備的需求巨大,甚至在人民生活水平日益提高的情況下,家庭對高清晰度影像設備也會出現需求,這樣,高清晰影像設備也要向小型化、便攜式發展。因此,在未來的高清晰度影像設備的發展中,將沿著兩條路線發展,高端和普及同時并進。

影像設備要發展,一方面是探索新的成像技術,來取代現行的技術,以期提高成像精度,圖像顯形的清晰度,便于提供準確可靠的診斷結果,方便對病人實行救治。另一方面,與追求新技術懷有同樣的目標,則是努力改進、整合現行的各種成像技術。復合應用就是建立在對已發現成像技術的改進之上的,通過對兩種以上的顯形成像技術的綜合應用,來取得更加精準的影像結果,是當前的高清晰度影像設備重要發展方向。

過去普遍應用的影像設備是基于X射線、伽馬射線、磁共振、超聲波、光學攝影等單一成像原理設計制造的。每一種成像原理都有其優點和缺點,所以影像設備的使用都有各自的優越性和局限性。復合應用則是綜合應用兩種以上的技術,對人體進行掃描成像,可以規避弊端,發揚長處,提供更加精確的影像。目前,已經應用的正子發射電腦斷層掃描(PET/CT,Positron emission tomography with computerized tomography),單一光子發射電腦斷層掃描(SPECT/CT,Single photon emission computed tomography with computerized tomography)是比較成熟的復合應用高清晰度成像設備。其中,正子發射電腦斷層掃描PET/CT始于2000年業界對PET和CT設備的整合。PET/CT不僅能夠繼承PET高靈敏度、高特異性、高安全性、全身顯像的優點,解決同步掃描的問題,同時,通過CT掃描得到密度圖,用于散射校正,可以極大地提高精度和診斷準確率。目前最先進的設備可以達到52環PET同64層CT整和(如西門子公司的Biograph64),通過同心電圖的同步(術語叫門控),以及考慮到心率不齊的手動ECG編輯重建,可以用于心臟機能和惡性病變的精確定位,己經是可以將診斷精確到分子水平的尖端成像技術。但是,目前復合應用成像技術也存在一些缺點,有待提高。依舊是在PET/CT成像技術中,檢測輻射量明顯高于單純的PET檢測,安全性相對差;要求檢查者擁有豐富經驗,對操作要求高;作一次的費用很昂貴,推廣難。要改變這種困境,就要不斷的探索新的技術,來改善掃描中的輻射,減少對患者的損壞,提高安全性。

同時,計算機技術的發展,專家系統的完善,網絡的可靠傳輸,都使得小型化高清晰度影像設備的發展成為可能。相關技術的發展,為醫學影像存儲與傳輸系統(PACS)的發展提供了基礎。PACS不僅能傳輸和存儲圖像,還能實現圖像實時傳輸,方便了網絡醫療,提高醫療水平,節約成本,并且方便快捷。醫療信息聯網,方便醫師做出更全面的診斷,這樣中小型的高清晰影像設備就可以大幅提高診斷準確性。

這樣,未來高清晰度影像設備的發展,將形成以新技術的運用和對原有技術的提高為推動力的大型高端影像設備,依托與計算機、網絡技術與大型影像設備鏈接的中小型高清影像設備兩個分支。但是,毋庸置疑未來的高清影像設備,將具有更加精確的識別能力,更加清晰的顯行能力,更具智能化,也能夠更好的服務于救治患者。

參考文獻

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[2]孫作忠,王華娥,宋鋼,等.核醫學影像設備現狀及新技術應用簡介[J].中國輻射衛生,2004,13(4):315.

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        醫學影像

        (3)超聲造影增強程度對前列腺癌的診斷價值及其影響因素研究 張恒 孫錦平 王勇

        (5)超聲診斷繼發性腹腔妊娠1例 安泉 安豫

        (6)老年急性腦出血患者52例ct特征及臨床診斷 李月強

        (8)螺旋ct冠狀動脈成像中圖像質量的影響因素分析 欒德才

        (11)ct檢查對腔隙性梗塞質量控制的探討 唐國強 邱雄

        (12)三維螺旋ct在結直腸腫瘤診斷中的臨床應用分析 陶立武 單樹國

        微縮成像與特種照相

        (14)光譜成像及分析技術鑒別假幣的研究 蔡能斌 劉夫軍 溫思博 黃曉春

        (17)瓷磚表面防曬類護膚品指印的紫外光譜特性研究 劉芳 許小京 俞濤 郭晶晶 高樹輝

        數碼影像

        (22)淺談職務攝影責任 張藝

        (25)攝影曝光原理紀要(一) 李名爵

        (29)數碼影視后期技術展望淺談 何祥瑜

        (30)新媒體語境下3d動畫結合幻影成像系統的媒介融合實踐與智能推介研究(二) 余春娜

        遙感與航空攝影

        (32)基于顯著性邊緣特征的圖像匹配 韓輝

        (35)基于分段多項式模型的星載線陣ccd影像定向 賈博 姜挺 江剛武 余岸竹

        (39)一種基于遙感影像的道路損毀評估方法 靳彩嬌 張永生 張宇馳 李潤生 張帆

        (42)基于視覺認知的遙感影像數據壓縮算法 魏超 蘇曉軍 李延杰 李潤生

        技術開發與研究

        (44)溴化銀晶體生長的影響因素 陳朝 東繼蓮 董艷楠 閆海永

        (47)基于i2c總線cmos成像系統的設計與實現 熊遠 趙海盟 楊福興 晏磊

        (52)淺談數據庫水印技術 趙學軍 薛懋楠 楊勤璞 于凱敏 張樂

        (54)色彩工效學與人機界面色彩設計探析 周曉蓉

        無

        (56)海量遙感影像數據管理的獨具匠心 無

        (57)樂凱膠片國家科技支撐計劃重點項目通過驗收 無

        (57)書法家吳紫棟書法展青年藝術家愛瑪斯科特·史密斯畫展在津展出 無

        (57)易視激光影像技術:讓表面變身觸摸屏 無

        (58)追求差異化競爭諾基亞押注地圖測繪和影像技術 無

        (58)pacs系統在醫學影像教學中的應用 無

        (59)博士林明森:立足海洋遙感事業推進海洋衛星發展 無

        (60)多地湖泊變“溜冰場”衛星遙感監測冰情 無

        (61)分享醫學影像學領域前沿助力學術論著發表 無

 &nbs

p;      (62)新型醫學影像技術圖像更佳輻射更少 無

        (64)《影像技術》征稿啟事 無

        (f0002)溪閣清秋圖 無

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關鍵詞:醫學圖像分析;實踐教學;教學改革

一、課程背景

醫學圖像分析是一門醫學影像與信息學圖像處理相結合的課程。主要學習如何采用圖像處理方法對醫學圖像數據進行增強、勾畫、分割、識別等操作[1]。主要授課對象為醫工結合專業如生物醫學工程、醫學信息工程等的本科生或研究生。其主要教學目標是讓學生掌握醫學圖像的采集原理,各種不同類型的醫學圖像的特點,不同醫學圖像主要面臨的問題,不同醫學圖像遇到的問題的傳統解決方法,并啟發學生思考新的解決思路[2]。近幾年,由于計算機運算速度的進步以及機器學習算法的快速發展,醫學圖像分析發展迅速,在醫學臨床上應用越來越廣,例如肺結節的識別、腦灰質白質的分割以及輔助診斷等。總之,醫學圖像分析在臨床上扮演著越來越重要的角色。目前醫學圖像分析在產業界的發展迅速,相關企業不斷涌現,國內目前相關企業超過100家,融資上億的企業近20家。因此,該課程的重要性也逐漸突顯。醫工結合是醫學與工科學科結合而產生的未來醫學的重要發展方向。近幾年,綜合類大學紛紛創辦醫學院,其中醫工結合是這些綜合類大學醫學院的重要方面,而醫學圖像分析又是目前醫工結合的優秀范例[3]。然而,目前醫學圖像分析課程的教學存在重視理論講述,忽略實踐操作的現象。同時醫學圖像與傳統自然圖像存在著較大差異,例如信噪比低、圖像維度更高、與自然圖像紋理顯著不一致等問題。因此,醫學圖像分析與傳統圖像處理課程存在較大差異。筆者在教學過程發現,學生在學習該門課程后,存在理論與實際脫節的情況。大部分學生反饋在進行課程學習之后,嘗試將學會的圖像處理方法用于實際醫學圖像分析時,遇到各種問題,例如:由于數據維度不一,傳統二維自然圖像處理方法無法用于三維或者四維的醫學圖像中;由于信噪比的問題,傳統自然圖像處理方法運用到醫學圖像上后效果不佳。因此,醫學圖像分析的教學應該與傳統自然圖像的處理課程有所區分,需要針對醫學圖像進行分析與教學。

二、現存教學問題分析

在教學完成后,通過學生反饋,獲得的教學反饋問題如下:(1)課程中講授的圖像處理方法多基于二維圖像,但醫學影像中存在大量其他維度影像,如腦電信號為一維圖像,CT、磁共振為三維圖像,PET、功能磁共振為四維圖像,不知如何處理;(2)課程講授中出現的自然圖像大多分辨率較高,而醫學圖像分辨率較低,將算法運用于圖像分析后效果不佳;(3)構建輔助診斷模型時,自然圖像樣本量較大,而醫學影像樣本量相對較小,同時數據維度更高,構建出的模型效果較差。如圖1所示,筆者分析與總結現存教學問題之后,認為主要是以下三個原因導致出現了上述教學問題。

(一)自然圖像與醫學圖像存在差異

如表1所示,傳統自然圖像與醫學圖像存在較大差異,目前醫學圖像分析課程講授的大部分課程內容與傳統圖像處理一致,涉及的醫學圖像多為與自然圖像性質相近的二維X光圖像或單層CT圖像。這種差異導致課程所學算法難以直接用于醫學圖像的分析與處理。

(二)學生缺乏對醫學圖像特性的了解

學生在學習課程的時候對醫學圖像的采集過程以及圖像特性不了解,導致難以對現有圖像處理方法進行改進或者提出新的圖像處理方法以適用醫學圖像。圖2所示為一個典型的三維大腦MRI醫學圖像,該圖像具有分辨率低、維度高等特點。

(三)缺乏與臨床影像科醫生的交流

本門課程的教學主要由圖像處理相關老師完成,臨床醫生沒有參與教學。這種缺失進一步導致學生對醫學圖像以及醫學圖像在臨床上遇到的實際問題缺乏了解,難以提出真正解決臨床實際問題的醫學圖像處理方法。

三、教學改革方案

鑒于目前醫學圖像分析課程教學存在的問題,筆者結合綜合類大學醫學院基礎條件,提出以下五方面的教學改革措施,并設計了一套醫學圖像分析教學流程。

(一)增加醫學成像原理教學

醫學成像原理是一門講解各種醫學影像的采集原理、采集方法的課程。該課程可幫助學生深入理解醫學圖像的由來,從圖像成像原理的部分深入理解各種醫學圖像的特性,例如腦電信號的位置坐標系統、磁共振圖像的無標度特性、PET圖像如何從四維圖像轉變為三維圖像等。學生通過該部分理論的學習,了解不同醫學圖像的特點。

(二)圖像處理老師與臨床影像科醫生攜手教學

綜合類大學醫學院教學相對于其他學院的一大重要優勢在于學院具有大批一線臨床工作者。相對于學校教師而言,一線臨床工作者對于目前醫學影像在臨床實踐中需要解決的問題更為熟悉。臨床醫生參與教學,可進一步讓學生了解自己所學知識可用于解決哪些臨床實際問題。在了解到這些的基礎上,學生能夠理清今后工作中的實際問題,對實際問題有了進一步的了解后才能思考如何對所學理論方法進行融會貫通,并在此基礎上進行創新改進。

(三)增加醫學影像采集教學環節

在完成醫學成像原理的理論教學之后,為進一步讓學生理解醫學影像采集原理及其特點,結合醫學院條件,可安排學生進行各種醫學影像采集的實踐操作。在影像采集實踐操作過程中,學生不僅能深入理解各種醫學影像的成像原理,還能進一步了解到各種圖像常見噪聲的來源與特點,例如磁共振圖像的運動偽影的由來及其特點。學生在進行圖像處理算法學習之后,能夠針對性地對各種不同噪聲進行處理分析,或者在了解噪聲特點的情況下,能夠針對性地提出圖像處理算法降低噪聲的影響。

(四)結合

Octave進行實踐算法教學傳統圖像處理是一門理論性較強的課程,近些年,該門課程的教學更多地提倡理論與實踐融合。Octave是一個類似MATLAB的數學計算軟件,其語法模仿了MATLAB。MATLAB是目前世界上最常用的數學分析軟件之一,其具有強大的圖像處理能力,是目前科研界常用的圖像處理平臺。Octave在繼承MATLAB語法的同時,還具有免費開源的優點。在講授完圖像算法理論之后,將要求學生基于醫學影像采集環節得到的醫學影像數據,基于Octave進行編程實踐,在實踐過程中學生將切實感受到各種圖像處理算法的作用,以及在醫學影像數據上與自然圖像不一致的效果,從而激發學生繼續探索,對算法進行改進以適用醫學影像數據。

(五)改變課程考核方式

基于實踐教學的醫學圖像分析課程在考核環節應該更加注重考核實踐操作[4]。筆者在教學過程中,最終考核環節題目設置為:基于課程講授以及實踐教學,提出一個醫學圖像問題,并給出解決方法。答題模板如表2。學生通過回顧與總結本門課程中的醫學圖像實踐采集環節與后續圖像處理算法理論,思考一個現實生活中會遇到的醫學圖像問題,最后選用合適的圖像處理方法或者對現有的圖像處理方法進行改進來解決該問題。上述考核方式注重考核學生“提出問題”與“解決問題”的能力。

(六)醫學圖像分析的實踐教學流程總結

前面筆者提出了不同的醫學圖像分析課程的實踐教學環節,最后對全部環節進行一個總結,提出一套醫學圖像分析的實踐教學流程,如圖3所示。希望上述教學模式能給具備相應條件的綜合類大學醫學院的醫學圖像分析課程教學提供一定的幫助與啟示。

結語

通過總結與分析醫學圖像分析課程教學中遇到的問題與學生反饋,結合本單位的實際情況與優勢,本文提出在醫學圖像分析課程教學中增加諸多實踐環節,以提升學生對本門課程的認識,增強對醫學影像原理及問題的深入理解,在此基礎上培養與提高學生“提出問題”的能力。在圖像處理教學環節,提出基于Octave的實踐教學環節,在圖像處理理論學習的同時,增強學生理論結合實踐的能力。最終通過實踐考核,考核學生“提出問題”與“解決問題”的能力,通過提出并解決醫學圖像相關問題達到對本門課程教學內容的深入理解,從而培養出能夠學以致用,并能解決實際臨床醫學影像問題的學生。

參考文獻:

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[2]陳躍,楊建茹.醫學圖像分析實驗教學改革的研究與實踐[J].中華醫學教育雜志,2004(03):45-46.

[3]黃忠江,姜增譽,陳文青,張智星.基于人工智能的醫學圖像分析在腦腫瘤中的應用進展[J].中國醫學影像學雜志,2021(6):626-630.

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Discussion on Improving the Professional Knowledge of Bio-medical Engineering Students

BAO Xuan, CAI Li

(Anhui University of Chinese Medicine, Hefei 230012, China)

Abstract: This article takes the Bio-medical Engineering of Anhui University of Chinese Medicine Specialty as an example to discuss how to undergraduate professional knowledge from five aspects consist of orientation of market demand, basis of professional characteristics,post function as the goal, teacher's ability as a support and students' ability as a fundamental.Enable students to achieve full employment and perfect career.

Key words: bio-medical engineering;professional knowledge;medical imaging technology

作為一個理工醫相結合的高度綜合性邊緣交叉學科,生物醫學工程崛起于上世紀60年代,并從80年代開始,全球生物醫學工程醫療器械類產品銷售額每年保持6-10%的增長率,因而被譽為產業界的“常青樹”,是國民經濟可持續發展的生長點。如此大的規模和市場,對人才的需求自然不言而喻。所以,大多醫科類院校都開設生物醫學工程專業,由于是新開設的專業,難以在較短時間內形成一套系統的人才培養模式。這就造成了經濟社會的求賢若渴、高校教育的捉襟見肘、專業人才的鳳毛麟角互相矛盾的局面。所以,有針對性地作好思想教育疏導工作,并循序漸進地指導學生根據主客觀條件進行未來職業規劃,發揮學生主觀能動性,圓其成才夢,是新設專業的班主任、輔導員和任課教師以及學校各有關部門必須面臨的重要課題。

經過調查研究,學生在不同階段身心狀態的突出表現為:初期缺乏對專業的認知,導致思想困惑迷茫;中期課程學習任務繁重,導致心理壓力加大;后期就業前景不明朗,導致缺乏學習動力[1]。為了幫助學生消除以上的顧慮,本文以安徽中醫藥大學生物醫學工程專業為例,對如何使學生對于未來求業擇業有一個清晰而理智的認識作了探討。

1 以專業特點為基礎,培養什么人才

安徽中醫藥大學生物醫學工程專業(醫療器械方向)是一個集數學、物理學、計算機科學、信息技術以及醫學科學于一體的新興專業。所學跨學科的課程,既有醫學成像原理和電離輻射防護的知識,又有圖像重建算法和圖像后處理內容;既有理科工科知識,又有醫科內容。合理的教學計劃和科學的培養方式以具有堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識、熟練的實驗操作技術,可以從事各類醫學影像設備的研制、開發、技術支持的復合型高級專業技術人才為培養目標,使畢業生具備在醫學影像技術及相關領域,從事產品研發、設計制造、經營管理、技術服務、教育培訓等工作的能力。

此外,當今的醫學影像學科向數字化、網絡化、融合化、標準化的方向發展,高級人才也要與時俱進,掌握專業國內外學術發展動態,富有科學思維能力,勇于在專業前沿領域探索與創新,應具有使用新型功能設備和應用新穎科學技術的能力。

2 以市場需求為導向,需要什么技術

醫學影像技術主要是指為開展醫療或醫學研究,以非侵入方式獲得人體某部分內部組織影像的技術與處理過程,為臨床疾病診斷提供重要參考依據[2]。其中出現最早的裝置是X線機,隨著影像技術在不斷地探索中改進,超聲、磁共振、單光子等斷層成像技術和系統的大量涌現,為醫生在出示診斷中提供更為詳細、精確的信息依據,涵蓋了解剖、病理、功能、代謝等多個領域,更早、更準確地發現病變,也為臨床制訂治療方案、評價治療效果提供幫助。具體體現在:現代醫學影像率先建設并實現了數字化與網絡化體系,成為數字化醫院建設的基礎和重點;數字成像技術將數據遠距離傳輸,實現遠程診斷;從傳統的顯示宏觀結構發展到反映分子、生化水平的變化,為徹底治愈某種疾病提供了可能;從單一的診斷學過渡到了診斷與治療并舉的臨床學科[3];從簡單的信號傳導跟蹤到實現定量成像;電阻抗成像作為無創無放射損傷的成像技術,既能顯示形態改變又能反映功能變化;利用多模成像技術實現對疾病的早期診斷和活體病理成像;單光子發射成像和正電子成像根據醫學的放射性核素示蹤原理實現影像;無創、無害性的檢查技術不斷發展,輻射劑量的控制逐步得到強化等等[4]。時至今日,醫學影像的應用領域已經遍布人體主要的器官和疾病類型,從神經疾病、代謝紊亂到心腦血管疾病、傳染疾病,腫瘤診治方面的應用也有相當進展。醫學影像技術逐漸成為臨床研究的可靠工具和活力平臺。

3 以崗位職能為目標,從事什么工作

總結近些年生物醫學工程專業本科生的就業去向分析可知,從事本專業相關工作的畢業生主要集中在三大領域,綜合性醫院、醫療器械企業和醫療器械監督管理部門。

3.1 綜合性醫院的放射科、放療科、設備科、核醫學科

從事醫學影像設備的應用、管理和維護工作,主要涵蓋以下4個方面內容:①具有常規放射學、超聲醫學、核磁共振及CT等系統理論知識與操作技能;②具有臨床醫學、基礎醫學及電子學等有關理論知識;③在疾病診斷中比較熟悉各種影像診斷技術的應用;④比較熟悉醫學影像學各專業分支前沿技術及發展趨勢[2]。其中,理論知識內容在本科教學過程能夠充分體現,而技術應用及操作技能則必須在各功能科室第一線長期工作并積累經驗才能夠獲得,兩者是相互制約相互促進的關系。對前沿技術的關注是醫學影像技術工作者對自我提升的一個必然要求,也是為良好開展工作必須做到的知識儲備。

3.2 中外醫學影像設備研發機構和生產經營企業、教育培訓機構

相關工作崗位主要包括市場和銷售、研發和技術支持,產品注冊和產品質量檢測。前兩者對從業者個人能力的整體水平要求較高,如溝通交際和處事應變能力,從事產品營銷和市場推廣等工作;中間兩者看重專業素質,從事產品研制、開發設計、維修保養等工作;后兩者主要是在品管部門,需要熟悉產品質量監管相關的法律法規,從事質量檢測、控制和監督工作,了解產品注冊要求和撰寫標準并能獨立完成產品注冊、申報、體系認證等工作。

3.3 醫療器械監督管理部門

主要工作職責包括:組織擬訂醫療器械注冊管理制度并監督實施;組織擬訂醫療器械標準、分類規則、命名規則和編碼規則;擬訂醫療器械注冊許可工作規范及技術支撐能力建設要求并監督實施;組織擬訂醫療器械生產、經營、使用管理制度并監督實施,擬訂醫療器械互聯網銷售監督管理制度并監督實施;組織開展醫療器械不良事件監測和再評價、監督抽驗及安全風險評估;擬訂問題醫療器械召回和處置制度等[5]。

4 以教師能力為依托,具備什么知識

生物醫學工程本身是一門多交叉學科,教師具有多元化的學科背景對于研究和教學是至關重要的。在注重多種知識和技能的復合的同時,將生物醫學與藥學、化學、統計學、材料學、電子信息學等相關學科有機結合起來,努力將其他學科的思維方式引入到生物醫學領域中來,并將這種優勢帶到學生的學科設置以及綜合實驗當中,去啟發學生的思維。理工科背景的教師深入臨床接觸病例,醫科背景的教師參加理工科理論培訓,任課教師深入行業調研,企業專家走進校園,充分利用不同學科、不同領域間的優勢進行教學和科研,為共同促進學科發展起到了強大的推動作用。

5 以學生能力為根本,鍛煉什么技能

理工醫相結合是生物醫學工程的專業特色,在知識結構上培養既懂醫學又掌握工程技術的復合型人才,也是社會的需求。學生主要學習電子學、機械學、光學、計算機,醫學等基礎理論知識、醫學電子儀器的系統設計、醫學影像設備的系統設計以及產品質量檢測標準和風險評價方法,接受典型醫療器械應用的訓練,系統地掌握生物醫學工程領域寬廣的基礎理論知識和專業技能,成為具有較強實際動手能力的應用型人才。他們的特點應該是具有較強的技術思維能力,擅長技術的應用,能夠解決實際中的具體技術問題,他們是現代醫療技術的應用者、實施者和實現者[6]。

篇10

關鍵詞:高校;影像專業;拓展學習

醫學影像學存在人體解剖學、基礎醫學、臨床醫學及計算機電子科學等多種學科方向的交叉,在臨床輔助治療和介入療法上具有很高的醫學價值,同時,醫學影像技術的理論性和實用性結合非常緊密,是拓展學習衍生范圍很廣的學科,下文將詳細討論在醫學影像專業可供學生挖掘的拓展學習方法。

一、多媒體信息源擴充學習內容

拓展學習途徑分三種,其一是擴充學習內容;其二是創新學習方式;其三是優化學習方法,其最終目的就是要深入立體地理解各個理論知識之間的推導關系、應用價值以及潛在的發展創新方向。應用在高校醫學影像學的學習中,擴充學習內容的主要方式就是尋找本校教學環境意外的學習渠道。比如通過網絡課堂在線學習、電子圖書館文獻查閱、高校聯盟和校企合作等。網絡課堂在線學習體現在各門戶網站教育欄大學公開課、相關知識紀錄片和以理論關鍵詞發散的周邊知識媒體資源。比如網易公開課就有眾多名校的醫學影像技術操作的現場演示視頻,中央電視臺《健康之路》欄目和涉及醫學相關周邊知識的視頻資料,都是基于校內資源之外的知識渠道。涉及到文獻檢索類型的拓展學習,就能接觸到不少學科前沿的發展和創新,比如醫學影像設備的多種具體型號,不同型號的細微區別,公司的生產信息等等;再比如說一些醫師多年的實驗記錄、調研結果和會議報告等,這些雖然與直接的理論知識沒有太大的關系,但行業的發展包括其周圍商業市場的發展,對于在校學生來說,拓展學習的目的就是擺脫學校的固有模式,去多了解一些與行業有直接關系或間接關系的一切信息。另外,高校聯盟是校際交流的較為流行的知識平臺,一般以夏令營或者冬令營的模式為主,也有全國性或省級競賽等,來自不同學校的同學,可能自身學習的教材都村子一定的版本差異,是經驗交流最人性化的一次機會。最后,校企合作的學習模式就具有一定的職業規范性了,通常以見習或者實習為主,在校企合作過程中,學生拓展學習的內容會更具體,這個實習生應該是感受頗深的,但對于暫時沒有獲得實習機會的在校學生,自己主動找機會去認識企業單位,也是很好的突破方向之一。總結來說,擴充學習內容的主要學習思維就是兼聽則明,廣為受教。

二、主人公心態創新學習方式

高校學習強調自主性。所謂自主性,是區別于應試教育的個性學習方式,具體的體現形式是學生通過深刻分析自身的特點,為自己私人創造的獨有的學習模式,這個模式可以兼容自己的興趣愛好、課程安排和休息時間。簡而言之,就是將學習融入自己的個人特色。例如在椎間孔狹窄的病變中,了解臨床癥狀、病理、影像表現、鑒別診斷只是課本上的理論要點,喜歡自己動手實驗的同學可以課后自己設計檢查方法,并在帶教老師指導下實際操作,了解平片中正位、斜位在不同椎體檢查中的選擇,以及CT、MRI在檢查中的具體應用,激發自身的學習積極性,獲得實踐經驗,拉近自身與臨床的距離。再例如結合自己的時間,在自己每天感覺精神最飽滿的時候去分析具有邏輯性的醫學影像成像原理,在睡前去記憶一些理論的要點和專有名詞,或者有的同學會選擇大聲朗讀來增強記憶,有的同學擅長尋找學習伙伴來相互鼓勵,相互督促,相互探討,相互考核。創新學習方式不是一味地標新立異,用來自己展現個性的借口,而是因材施教的學生層面的領悟。能夠在很強的執行力下堅持好自己的學習方式,根本在于對于專業學習的主人公心態。只有認為自己是學習的主人,才能控制好自己的學習節奏,在疲勞時允許適當放松,在懈怠時能夠積極調整,在效率低下時能夠自我激勵。

三、科學統籌優化學習方法

廣義上上文提到的學習方式,包括擴充學習內容的方式,都應該在優化學習方法的理論范疇內。但這里討論的學習方法是一個相對狹義的命題, 即針對醫學影像學這門專業的課程內容,具有普適性效率最高的學習流程。學習醫學影像學關鍵在于掌握三個方向的融合,其一是基礎醫學,就是一些常見人體的骨關節結構和各大系統的組成部分;其二是實際的電子物理成像原理和計算機操作的一些技巧;其三是臨床醫學的相關病理病變原因、過程和結果,通過這三個方向的執果索因和相互論證就是影像學完整的知識系統。在此過程中,科學統籌是目前為止筆者認為最值得提倡的優化學習方法的一個學習理念,具體來講就是理性做好知識模塊的劃分和串聯的一種學習思維,這種思維能夠明顯提高學習效率,減少不必要的認識誤區。比如說醫學影像學的每個章節前都有一段概述,在概述中主要是介紹該章內容的重點和特點,學好概述對掌握全章節主要內容十分重要。每一章都介紹各種檢查方法的禁忌癥和適應癥,以及一些基本病變的影像學表現,這些內容是診斷的基礎,也是臨床對各種檢查方法選用的憑據。在學習的過程中如果能在筆記中提綱契領,然后關上課本自己根據綱目舉一反三,那將是科學統籌學習思維達到效果的體現,同時也能有效避免醫學影像學知識脈絡復雜而造成的煩躁的學習情緒。

四、結語

醫學影像學的發展歷程目前為止發展歷程不過百余年,也就近三十年的發展速度迅速提高,未來醫學影像技術的發展方向尚未十分明確,不過值得肯定的是,拓展學習能夠讓學生對該項技術的發揮有一定程度的把握,甚至還能起到引導作用,而這,也是目前全國高校素質教育體系下所追求的結果。

參考文獻:

[1] 袁力,劉林祥,李月卿,馮圣平,袁聿德. 發展中的醫學影像學技術與21世紀醫學影像學技術高等教育[J]. 醫學影像學雜志. 2006(01) .