CT、MRI仿真操作系統在實驗教學中的應用

趙鶴亮 洪 波 趙新斌 張惠英

(河北聯合大學附屬醫(yī)院CT室，①放射科 河北唐山 063000)

醫(yī)學影像技術的教學，主要目的是幫助學生學會CT及MRI等影像設備的相關檢查，熟練其操作的步驟和成像的過程，明確成像參數在影像檢查結果質量方面存在的影響。同時要幫助學生掌握不同病理情況下使用不同參數組合的方法，讓影像檢查結果以其最敏感的方式顯示病變。以上都是在教學中保證基本質量的要求。要達到這些目標，就要選擇最有效方法。實驗教學就是一種解決的途徑，它是將理論知識與臨床實驗的教學完美結合，通過高仿的計算機系統為學生講解和操作臨床影像設備。實驗教學的質量直接影響學生的就業(yè)機會和工作實踐能力［1］。但是，該教學也存在較大的缺陷，醫(yī)學影像設備需要高投入，限制了對CT和MRI的操作室的建立，最終不能正常地開展影像檢查的操作課程，無法將教學與技能訓練完全的結合起來。這些都對學生的影像技術學習不利，使其不能較好地學習知識、了解原理，更是減少了實訓的機會。所以如何可以解決這些教學難題，達到滿意的實驗及實訓效果，筆者采用計算機仿真分析的方法來進行教學實驗設計［2］。近來得到了國內同行的廣泛關注。

1 影像實驗的教學要求

針對我國對影像專業(yè)所設定的培養(yǎng)方案、教學大綱以及實驗目標等方面的要求，所要研發(fā)的相關軟件要定位在本科影像專業(yè)。不僅要在實驗室做到仿真掃描的操作，同時要幫助學生深入的理解影像技術相關理論知識。通過對我國目前應用的主流的CT和MRI品牌的調研。經過論證最后選定西門子公司1.5TMRI掃描儀和16層螺旋CT掃描儀作為仿真操作軟件的研發(fā)藍本［3］。編程軟件的選擇基于一定的要求，操作系統必須流暢運行，體積較小，穩(wěn)定安全，但是計算機硬件無需太高要求，適合所有的WINDOWS系統。軟件系統要求相對開放，幫助改善本專業(yè)的操作技術以及科研條件，定期對其進行升級以適應教學要求。

2 仿真操作系統研發(fā)

2.1 探究內容 ①主要的研究內容是國內近期主流影像設備的基本操作原理、界面以及成像參數等，此外還有參數間關系、參數選擇在影像質量上的影響，最后明確系統模式及其功能。②在主流設備基礎上確定系統的框架、編寫流程等，以期系統的仿真達到最優(yōu)的效果。③針對人體的不同部位，并根據其在影像圖片的不同適用范圍及要求等方面，采集不同的圖像建立準確的影像數據庫，為教學提供詳細的影像資料。④明確人體部位與操作界面、參數等的詳細對應關系。

2.2 設計原則 ①智能化原則:設計的系統要自動判別掃描時設定的參數及選項。若出現參數以及選項的遺漏、設定參數出現錯誤等現象，要在其保存協議過程中拒絕預掃描，待其修改錯誤后才可實施操作。②科學性原則:要求設計整體新穎，具有縝密的構思，準確地突出教學目的，完全符合影像學的要求。此外，系統可以隨時升級以便滿足影像設備的進展和更替。③實用性原則:該仿真操作系統在開發(fā)時要求的語言模式是英漢雙語，同時適應于本科教學和大中專的教學要求;配合實訓操作加強成像原理知識的理解;在WINDOWS系統下建立影像設備，將兩者的操作界面完美結合，在個人的電腦上對該操作進行設備的模擬，以便實時調用數據庫中的資料，使得教學達到實訓效果。為學生畢業(yè)后自主接受繼續(xù)教育提供了可能［4］。

2.3 系統結構

2.3.1 CT系統。①初始界面:錄入患者的基本信息以及其檢查的部位。②掃描設定面:對定位像的掃描參數、掃描程序進行設定。③操作界面:選取該次掃描的范圍以及檢查的部位。④參數設定主界面:設定具體的掃描參數以及掃描方法，同時幫助掃描程序的啟動。⑤重建界面:將薄層圖像調入，能夠應用常見重建技術，實施多平面重建技術、曲面重建技術、最大密度成像技術、容積再現技術等主流技術的操作。

2.3.2 MRI仿真系統。①主界面:該界面有11項功能模塊，進行信息采集、部位選擇、體位、設定掃描的參數、保存以及激活等功能。②操作界面:幫助對掃描部位以及范圍進行準確的確定，采集信息，處理定位像。③顯示圖像界面:掃描后采集的圖像，并且處理采集圖像。④重建界面:重建三維圖像。

2.4 技術要求 完善主界面以及從屬界面間的鏈接，同時將數據進行保存、顯示以及調用等。確保臨床操作維持在高度的仿真，并且結合探索以及理論知識的切入點。幫助學生完全地掌握影響相關基礎知識，正確地對選項以及參數進行設定。同時順利地對掃描協議進行保存，將仿真的掃描進程完成啟動，這樣才是實現了理論與實際的密切結合。該仿真系統時多參數選擇的設計方法，能夠在人體全部部位進行多功能的模擬掃描。同時其功能模塊在設定選項和參數等方面均符合臨床的真實要求。依照教材的影像學知識進行一定的簡化，按照常規(guī)的掃描參數進行范圍的選取。而且每項參數均與實際情況有準確的鏈接。

3 實驗教學應用

該仿真教學在影像實訓中是一種新型的新模式，在我院的本?？茖W生的教學中廣泛的開展使用，得到了師生的肯定。其主要的特點有以下幾個:①將大型、復雜的影像設備簡化，其操作流程、參數設定以及成像過程等均以仿真的技術操作，完全無需限制人數以及環(huán)境等，幫助學生較早地接觸設備，提高感性的認識，深刻地了解影像知識以及關鍵點。②真實感較強，提高學生對學習以及操作的興趣，為其以后的臨床事業(yè)打下較好的基礎。③仿真系統的圖片中包含大量的人體部位準確斷層圖片，但是研究含有質量較低的圖片，可以幫助學生進行圖像質量的判斷與評價。④常規(guī)的實驗教學需要大投資，而仿真系統卻耗材極低，在反復利用的基礎上節(jié)省很多的經費。

［1］孫述和，謝青松，董付國，等.操作系統實驗教學研究與探索［J］.計算機教育，2012，(1):93

［2］李 碌，武海澄，劉正敏，等.永磁型MRI系統中磁體的仿真分析與優(yōu)化［J］.計算機仿真，2005，22(7):239

［3］汪百真，俞曼華，張俊祥，等.CT、MRI仿真操作系統的研發(fā)及在實驗教學中的應用［J］.蚌埠醫(yī)學院學報，2013，38(2):219

［4］黃 磊，翟 健，陳基明，等.基于Web技術的MRI仿真訓練系統在Mm開放實驗教學中的應用［J］.電化教育研究，2012，3(227):72