醫(yī)學圖像處理課程的教學經(jīng)驗探討

涂泳秋

摘要：本文分析探討了醫(yī)學圖像處理課程的特點，結(jié)合醫(yī)藥院校學生的實際情況，從課堂教學所用教案及實驗教學所選軟件和內(nèi)容兩個方面對醫(yī)學圖像處理課程教學方法進行了探討。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學圖像；多媒體；Photoshop；MatLab

《醫(yī)學圖像處理》是以《數(shù)字圖像處理》為基礎，結(jié)合醫(yī)學院校的特點和教學要求，以醫(yī)學圖像為處理方向，開展的一門課程。作為一門醫(yī)科院校的工科課程，《醫(yī)學圖像處理》課程的對象是醫(yī)學院校的工科學生，是生物醫(yī)學工程、計算機科學等專業(yè)的必修課程。該門課程教授的是指將醫(yī)學圖像信號轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號用計算機技術(shù)對其進行處理的算法和過程，要求學生既掌握基礎的醫(yī)學常識又有教深的計算機編程的經(jīng)驗。由于專業(yè)與課程的特殊性，導致該課程在教學過程中存在些許問題和困難：如學生沒有較強的基礎理論知識，聽課過程中遇到困難，容易失去學習興趣，不能掌握專業(yè)知識，或者只懂理論而不知道如何在計算機上編程實現(xiàn)應用。經(jīng)過多輪的教學和不斷的探索，將已有的一些經(jīng)驗做一個小結(jié)，以期對提升教學效果有所幫助。

1 多媒體動畫教案的優(yōu)勢和應用

《醫(yī)學數(shù)字圖像處理》課程需要重點講解的內(nèi)容包括：圖像運算、圖像灰度變換、直方圖處理、圖像的空域增強及頻域增強、圖像分割、圖像配準、圖像復原、圖像壓縮編碼、形態(tài)學處理等內(nèi)容。圖像處理課程涉及面廣、跨度大、內(nèi)容多，且具有較強的工程性，在教學上存在一定難度。多媒體動畫教案的應用能將學生難以理解的抽象內(nèi)容及復雜的變化過程,通過動態(tài)模擬和局部放大的手段,動態(tài)直觀地展現(xiàn)在學生面前，將抽象的算法轉(zhuǎn)換為淺顯生動的形象[1]。

例如進行圖像增強時常采用均值濾波和中值濾波算法，僅用數(shù)學公式教導的辦法，因其較抽象導致效率低且效果不好，將算法步驟先用動畫直觀展現(xiàn)出來，再結(jié)合數(shù)學公式解釋闡明，大大降低了學習難度，保證了學生的學習興趣。又例如頻域濾波法中的高通濾波算法可增強圖像的高頻分量而濾除圖像的低頻分量從而達到突出圖像邊緣的目的。這一算法是基于傅里葉變換及信號處理等抽象理論發(fā)展出來的，理解起來有一定的難度，在課堂上，首先給學生展示一張腦部CT圖片及其對應的頻域圖，對應高通濾波算法逐漸改變?yōu)V波范圍使原來的圖像相應發(fā)生改變，讓學生對腦部CT圖片在計算機上進行逐步動態(tài)銳化，銳化后腦膜輪廓清晰可辨，達到了增強圖像邊緣的目的。利用多媒體教學，可以直觀地看到圖像在處理前后的明顯變化，便于學生接受,增強了學生對重要概念的理解，提高了教學質(zhì)量和課教學效率。多媒體的動態(tài)教學需要貫穿這個課程始終，例如講解圖像灰度變換時可以開窗算法為例，輔以顯影效果不甚理想的醫(yī)學圖片如細胞顯微圖等講解利用代數(shù)運算對圖像進行處理的方法，并將處理后得到的增強圖片與原圖像加以比對，讓學生真切地看到圖像處理的作用，了解其價值和意義。此類例子還有很多，通過具體的醫(yī)學圖像實例進行直觀生動的課堂演示，可以提高學生的學習興趣讓他們積極參與到教學過程中來，成為教學中的主體。

多媒體動畫教案在教學中的作用不言而喻，因此制作合適的教案是能否成功完成教學任務的關(guān)鍵。經(jīng)過多輪的摸索總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)教學案例的選擇要結(jié)合實際，除了讓學生掌握理論外，還要讓他們知道學到的知識可以用到什么方面、怎么用。

2 實驗教學工具與內(nèi)容的選擇

目前，醫(yī)學圖像處理教學選用比較多的軟件有PhotoShop、Matlab和VC等。在實際教學中需根據(jù)學生的特點選擇不同的醫(yī)學圖像處理教學軟件，比如我們學院生物工程專業(yè)學生編程基礎較弱，在學習醫(yī)學圖像處理時選擇的是PhotoShop和Matlab，通過PhotoShop軟件向?qū)W生展示各種醫(yī)學圖像處理算法的實現(xiàn)效果[2]，而使用Matlab編程工具實現(xiàn)各種圖像處理算法，另外調(diào)用Matlab圖像處理工具箱中的系統(tǒng)函數(shù)可以實現(xiàn)醫(yī)學圖像的增強、分割等基本圖像處理功能，可以讓學生掌握一些基本的醫(yī)學圖像處理編程方法。而對于計算機專業(yè)的學生，由于他們系統(tǒng)地學過計算機課程，因此在醫(yī)學圖像處理實驗教學時就采用VC編程實現(xiàn)各種圖像算法。首先提供給學生一個用VC編寫好的圖像處理平臺代碼，然后交給學生如何在該平臺上增刪改他們所需要的圖像處理算法。盡管直接使用VC++編寫醫(yī)學圖像程序通常代碼都比較長，學生比較難掌握，但是采用VC編程相對MatLab編程而言更容易實現(xiàn)可視化界面，編寫出的程序可以模仿PhotoShop軟件的部分功能，極大地提升了學生的學習興趣。除此之外還可以使學生了解醫(yī)學圖像處理的每一個細節(jié)，徹底領悟醫(yī)學圖像處理各種實現(xiàn)算法的精髓，從而加深對抽象的醫(yī)學圖像處理理論的理解。

在實驗內(nèi)容的選擇上多選用驗證性算法，以期讓學生通過實驗鞏固和加深對醫(yī)學圖像分析的各種常用算法的理解與掌握在我們的教學中；為了提高學生對實驗的重視程度和實驗積極性，將實驗考核成績引入總成績，占到總成績的10%-20%。

3 小結(jié)

本文對醫(yī)學圖像處理課程的特點，課堂教學方法及實驗教學工具和內(nèi)容的選擇進行了探討。由于醫(yī)學圖像處理課程難度大，理論性和實踐性均很強，教師在教學時需根據(jù)醫(yī)學院校學生理工基礎弱，編程能力差的特點選擇合適教學方法幫助學生克服困難，提升教學效果。

參考文獻

[1] 楊建茹, 陳躍. 多媒體教學在醫(yī)學圖像分析課中的作用[J].醫(yī)學教育, 2000,(1):45-46.

[2] 韓貴來.醫(yī)學圖像處理課程教學方法探討[J].時代教育，2011，(4):14.