[摘要] 目的：探讨医学影像学数字化实验平台在教学中的优势。方法：以4大网络技术为主要载体和工具[P2P网络视频流媒体技术、协同交互技术（CSCW）、基于Web Service的虚拟展示技术、基于DICOM 3.0标准的影像传输与处理技术]将病例胶片转化为数字格式,把医学影像学理论课件和自制多媒体实验课件存储于服务器中，建立数字化实验教学平台。结果：建立具备仿真实验操作、病例图像检索与浏览、实验报告提交、教师批阅等功能的影像学资料库, 在客户端利用IE浏览器调阅相关资料进行实验教学。结论：改革影像学实习模式，调动学生的主观能动性,加强学生的实际动手能力。系统具有操作方便、直观、互动性好、安全可靠等优点。充分利用现代网络平台对医学影像学实习课进行教学，能够提高学生的实习效率。
[关键词] 仿真；数字化；医学影像学；实验教学；教学平台
[中图分类号] G423.06 [文献标识码]C [文章编号]1673-7210（2011）04（b）-122-03
Application research of digital simulation system in medical imaging teaching
LIANG Minghui, WANG Xiaodong, XIA Liding
Qiqihar Medical University Institute of Technology, Heilongjiang Province,Qiqihar 161006, China
[Abstract] Objective: To discuss the advantages of experimental platform of digital in the medical imaging teaching. Methods: The authors maked the four network technologies as major carriers and the main tool [P2P network video streaming media technology, computer supported collaborative work (CSCW), web service-based virtual display technology, standards-based DICOM 3.0 image transferring and processing technology] to change the case film into digital format. Courseware of medical imaging theory and self-made multimedia experimental courseware were stored on the servers, a digital platform for experimental teaching was created. Results: The author created the imaging database including simulation experiment operations, case retrieval and browsing, experimental report, teachers" examinations and other functions, and used the IE browser client access to relevant information for experimental teaching. Conclusion: The authors consider we should reform practice model of imaging, mobilize the students to enhance practical ability of students. The system bears the following advantages as easy to operate, intuitive, interactive, safe and reliable. To fully use modern medical imaging network platform for teaching practical lessons can improve their practice efficiency.
[Key words] Simulation; Digital; Medical imaging; Experimental teaching; Teaching platform
大型医学影像设备在21世纪发展迅速，医学影像学已成为医学领域中的重要学科之一，在临床医疗工作中离不开医学影像对疾病进行诊断。医学影像学拥有的理论体系是信息科学、物理学、医学、工程学等多学科相互交叉的学科。PACS系统的出现将医学影像学带入了数字化影像时代，把计算机网络技术应用到实践教学中，将医学影像技术以数字仿真形式传授给学生，将是未来主要的教学手段和教学改革方向。
医学影像学中影像技术是教学中的重要组成部分，医学影像学技术的核心是为临床提供含有最大信息量的图像，协助临床医生对疾病做出正确的诊断[1]，基础理论知识、基本实践技能，是学生掌握不同的影像技术的坚强后盾，为他们日后充分自如地在临床工作中更好地为患者服务、为临床工作服务打下基础[2]。实验教学作为实践教育的主要组成部分之一，对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力有着不可替代的作用。实验教学不仅能够理解巩固理论教学内容和增加感性认识，帮助学生感受、理解知识的产生和发展过程，而且能够学习和掌握必要的影像设备工程技术、影像成像原理、先进设备和学科的基本研究方法，培养学生的科学精神、动手能力和创新能力，是影像医学生从理论学习走向临床实践的一个过渡阶段。以计算机网络为实验环境，将X线原理实习课、CT原理实习课、MR原理实习课，大量、系统的经病理或临床证实的病例实现影像医学资源共享。采用学生互动、师生互动的网络形式，建立高效的运行机制，激励学生自主学习，自主设计实验，创造个性化学习的环境。
1 材料与方法
1.1材料
校园网主干为万兆，连接桌面信息点全部为百兆。全网采用的是锐捷产品，服务器近40台，采用2台8610交换机做核心设备，3台7606和2台57系列交换机作为汇聚设备，出口路由采用的是锐捷的NPE50-40可以提供≥200万并发NAT会话数量，2台1600防火墙分别放在出口和服务器群前面，保证了网络的安全。采用3台IDS设备很好的保证了对异常流量的监控，全网的GSN安全解决方式保证了用户网络的安全。客户机为30台联想台式计算机（CPU Intel Pentium4 516 主频2.93 GHz、二级缓存1 MB、800 MHz前端总线、内存256 MB、80 GB SATA硬盘、17英寸液晶显示器）；操作系统为Microsoft Windows XP。
1.2 方法
1.2.1 建立医学影像资源库
笔者主要通过附属医院和自己制作多媒体课件，共收集了200多种影像类别、300余病例、30 000余幅图像和医学物理学、医学影像物理学、医用电子学、影像设备学、物理学课程教学课件。在基础实践教学有X线原理实习课、CT原理实习课、MR原理实习课等。诊断实践教学有病例讨论课模块：神经系统病例讨论课，五官及颈部病例讨论课，呼吸系统病例讨论课，循环系统病例讨论课，消化系统病例讨论课，泌尿系统病例讨论课，生殖系统病例讨论课，骨、关节和软组织病例讨论课，乳腺、肾上腺及腹膜后肿瘤病例讨论课，介入放射学病例讨论课。教学互动形式活泼、操作方便。
1.2.2 实验系统网络技术
1.2.2.1 P2P网络视频流媒体技术通过直接信息交换，共享计算机资源和服务，对等计算机兼有客户机和服务器的功能，各对等计算机之间通过直接互联实现信息、处理器、存储甚至高速缓存等资源的全面共享，无需依赖集中式服务器支持，消除信息孤岛和资源孤岛。
1.2.2.2 计算机协同交互技术计算机网络和多媒体环境下，一个群体协同工作完成一项共同的任务，它的目标是要设计支持各种各样的协同工作的应用系统。CSCW技术在中心实验教学中的成功应用，为在时空上分散的师生提供了一个“互视”和“同步”的协同工作仿真环境，达到了良好的教学效果。
1.2.2.3 基于Web Service的虚拟展示技术Web Service 是将软件做成服务，遵从相应的标准，让不同的系统可以跨平台，彼此相互兼容，具有无缝通信和数据共享的能力。Web Service 技术通过结构化的XML文档，采用标准网络协议，能够方便快捷准确地传递信息、交换数据，实现信息资源的有效整合。基于Web Service的虚拟展示技术在中心实验教学中的应用，为学生提供了丰富的数字仿真医学影像知识，丰富的教学手段与内容。
1.2.2.4 基于DICOM 3.0标准的影像传输与处理技术DICOM 3.0是一个通用的标准，是允许医学图像在检查仪器、电脑和医院之间进行交换的一组规则，能满足高速传输图像、文字、表格、数据、动态图像以及声音的需要[3-5]。所有病例图像在其存储、传输以及显示的过程中都是完全遵循DICOM 3.0标准，可以达到完美的无失真效果，并能在客户端实现对图像进行自如的数字化操作。
2 结果
2.1 数字化实验系统平台组件
系统组件包括2个服务器房，多媒体电子阅片室（共30台计算机）。软件系统部署在服务器上，具备图像上传、图像管理、图像检索与浏览、实验报告提交、教师批阅等功能。实验课程以及与实验课程相关的《医学影像学》网络课件、医学影像学教学网站、医学影像网络教学资源库、自己制作的多媒体课件等均以数字信息的形式在网上发布。实验教学图像资源按设备分X线、CT、MRI、核医学、超声5个大类，各大类按人体系统分呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、骨关节、中枢神经、五官、内分泌9个部分；数据库内录入了3万多图像及文本资料。客户端通过IE浏览器访问服务器，实行内网完全开放、外网授权开放的管理办法，方便学生上网实验，该系统还具备其他多媒体教学系统、资源库的共同优点[6]。
2.2 数字化实验系统在教学中的应用
2.2.1 基础实验教学
学生在数字化实验系统教学平台进行基础实验时，操作简便，会使用计算机就会使用本系统，实现了培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的，实验中待测的物理量可以随机产生，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次操作，见图1。对实验误差也进行了模拟，以评价实验质量的优劣，见图2。
图1 仿真实验仪器连接操作
2.2.2 临床实践教学
系统平台临床实践部分由12个模块组成，涵盖了医学影像的各个范畴，收集了300余病例、30 000余幅图像里都是经过精选并经病理学检查证实的病例，重点以常见病多发病为主，罕少见病及误诊病例亦属重要组成部分，具有全文查找功能，分类索引功能和标题分类进行内容检索，见图3。以同病异影，异病同影，同病不同的检查手段，各自的影像特点，诊断与鉴别诊断要点加以描述比较，以图为主，描述为辅，以求达到图文并茂，简捷明了。在网上不但可自主实验，还可在学生与学生之间展开合作实验，如多名学生可远程共同完成某个病例的报告书写，而且学生与学生同时还可有老师参与的情况下开展一些探索性的实验，如总结某个病种的发病规律及影像学特点，见图4。
3 讨论
为实现教育部提倡的“自主型学习、创新型学习”宗旨，利用医学影像存档与通讯系统（Picture Archive and Communication System，PACS）进行医学影像学教学也成为医学影像学教学方法改革和创新的一种新的趋势[3，6]。笔者确立了“以医工结合为基础，以计算机网络为实验教学平台，将医学影像知识以数字仿真的形式传给学生”的教学改革新思路。通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，通过对实验环境的模拟，加强学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解，并加强对仪器功能和使用方法的训练，培养设计思考能力和比较判断能力，可以达到实际实验难以实现的效果，对不同年级不同专业的医学生有不同的实验方案与实验项目，同时学生还可在网上开展实验，实施个性化实验教学，对启迪学生科学思维和培养创新意识有积极的意义。该系统还具备其他多媒体教学系统、资源库的共同优点[7-8]。数字化实验系统充分发挥了学生为学习主体的功能，数字化仿真实验系统具有很强的实践性，将以前的学生跟着学校走的教学模式转换成学校跟着学生走的新模式，是将医学影像知识以数字化仿真的形式传给学生的教学改革新思路，通过这种形式，学生的影像知识得到了逐步提高。
[参考文献]
[1]李昆成.PACS在临床及教学工作中的应用[J].医疗设备信息,2005,2:1-4.
[2]唐艳隆.医学影像学实验教学改革探讨[J].中华现代影像学杂志,2007, 4(8):764-765.
[3]魏渝清,童娟,宋玲玲,等.利用医学影像存档与通讯系统进行医学影像学教学[J].贵阳医学院学报,2002,27(4):367-369.
[4]吴政光,浩纯,欧景才,等.基于PACS的交互式CR影像教学系统的创建与应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2007,5(3):35-37.
[5]孙勇,夏晓玲,濮进敏,等.昆明医学院临床医学本科实习生医学影像学局域网教学[J].昆明医学院学报,2007,28(3B):43-45.
[6]刘红梅,吴凤林,李颖嘉,等.医学影像学专业教学中PACS的应用与优势[J].西北医学教育,2008,16(1):189-190.
[7]黄祥国,徐芳.医学影像学教学科研图像资源库的构建策略[J].卫生职业教育,2006,24(8):34-36.
[8]吴政光,浩纯,欧景才,等.基于PACS的交互式CR影像教学系统的创建与应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2007,5(3)35-37.
（收稿日期：2011-02-15）