人工智能知識(shí)在新疆本科影像學(xué)教學(xué)改革中的作用*

甘曉晶 田蔚莉 余瑩瑩 周 誠(chéng)

（新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像中心 新疆烏魯木齊 830054）

引言

教育教學(xué)是立足于實(shí)踐，著眼于未來(lái)的一項(xiàng)重要事業(yè)，其主要的任務(wù)是為社會(huì)培養(yǎng)出更加專業(yè)性的人才。人工智能的誕生與發(fā)展，已經(jīng)越來(lái)越多地運(yùn)用于各行各業(yè)。但在現(xiàn)今我國(guó)各醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域很少涉及，人工智能技術(shù)可彌補(bǔ)當(dāng)前教育過(guò)程中存在的弊端，對(duì)于實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化，推動(dòng)教育發(fā)展改革具有重要的價(jià)值。醫(yī)學(xué)影像對(duì)于臨床疾病的診斷、治療效果的評(píng)估、療效預(yù)測(cè)等方面都具有非常重要的意義，也是臨床診治過(guò)程中必不可少的診斷輔助工具，對(duì)于帶動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展是非常必要的。

一、人工智能簡(jiǎn)述

人工智能又名AI，是一門新興技術(shù)，主要運(yùn)用于研究、開發(fā)運(yùn)用于模擬、延伸與拓展人智能的理論、方法、技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)的一門新技術(shù)科學(xué)。同時(shí)，人工智能也隸屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)，其期望對(duì)智能的實(shí)質(zhì)進(jìn)行掌握，并生產(chǎn)出類似于人類智能反應(yīng)的職能機(jī)器設(shè)備。此項(xiàng)領(lǐng)域主要涉及機(jī)器人、語(yǔ)言、圖像識(shí)別、語(yǔ)言處理及專家系統(tǒng)等。自人工智能出現(xiàn)至今，人工智能理論及技術(shù)發(fā)展日趨完善，其應(yīng)用范圍也持續(xù)擴(kuò)大，給社會(huì)帶來(lái)了福音。在人工智能發(fā)展過(guò)程中，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)儆谳^為重要的一部分，其主要經(jīng)過(guò)熟悉、分析并學(xué)習(xí)人類豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，善于解決醫(yī)學(xué)診療期間存在的難題，同時(shí)依據(jù)不同領(lǐng)域主治醫(yī)師、專家的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)患者病情進(jìn)行推斷，給予患者更加符合自身實(shí)際情況的解決方案，對(duì)于患者的治療工作開展具有積極意義[1]。

二、醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀分析

從多年發(fā)展歷史來(lái)看，醫(yī)學(xué)影像學(xué)的主要教學(xué)方式仍然以傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，教學(xué)地點(diǎn)局限于校園課堂，課程內(nèi)容枯燥、抽象。此教學(xué)模式的弊端主要在于，對(duì)于書本知識(shí)和考核成績(jī)重視度過(guò)高，不關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程；同時(shí)教學(xué)課程具有固定性，教師授課與學(xué)習(xí)的自主性受到影響，知識(shí)講授以“填鴨式”教育為主，不同學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力與接受能力存在一定的差異性。部分教師不了解全體學(xué)生學(xué)習(xí)的具體情況，僅著重地講解常出現(xiàn)的問(wèn)題、知識(shí)等，同時(shí)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)知識(shí)漏洞時(shí)，無(wú)法及時(shí)地與教師和其他同學(xué)交流，師生交流較少，因而限制教學(xué)效果。當(dāng)前背景下，影像醫(yī)學(xué)教學(xué)因欠缺互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，造成圖像資源不豐富，學(xué)生對(duì)于圖像的理解能力與分析能力較弱，常會(huì)出現(xiàn)與臨床脫節(jié)的現(xiàn)象[2]。

上述教學(xué)模式已無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)于本科教育教學(xué)的需求，因此需要究其問(wèn)題采取針對(duì)性解決措施，才能讓問(wèn)題得到更全面地解決，讓教育模式順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)。

三、人工智能運(yùn)用于醫(yī)學(xué)影響專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

醫(yī)學(xué)影像專業(yè)教育將人工智能知識(shí)加入教學(xué)中，可讓教育方式、教學(xué)理念持續(xù)地更新，可有效地提升教學(xué)內(nèi)容的豐富性，對(duì)于提升本科學(xué)生專業(yè)能力、轉(zhuǎn)變臨床思維方式、提高思維能力具有重要的價(jià)值。

1.人工智能可提升教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效率

當(dāng)前，在人工智能持續(xù)加速發(fā)展過(guò)程中，其技術(shù)手段也不斷地創(chuàng)新并取得新成就。人工智能具有很好的可重復(fù)性和持續(xù)性，去除影像診斷中人為的差錯(cuò)因素，在短時(shí)間內(nèi)給予患者較為準(zhǔn)確的診斷報(bào)告，對(duì)于提升影像學(xué)工作效率提升具有重要的價(jià)值。同時(shí)，人工智能獲取的信息資源較豐富，能夠在教學(xué)過(guò)程中，給予學(xué)生更加順應(yīng)時(shí)代背景、信息量豐富、圖文并茂的影像學(xué)教學(xué)資料，不但能夠吸引學(xué)生的注意力，還能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)度，提升教學(xué)質(zhì)量。與此同時(shí)，人工智能可輔助教師完成復(fù)雜、煩瑣的教學(xué)課程，對(duì)教學(xué)過(guò)程給予極高的關(guān)注度，提升教學(xué)效率和教育水平[3]。

2.人工智能可整合并完善影像學(xué)教育資源與專業(yè)知識(shí)

醫(yī)學(xué)影像學(xué)現(xiàn)可劃分為兩個(gè)領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)影像診斷及醫(yī)學(xué)影像技術(shù)。前者將培養(yǎng)臨床診斷醫(yī)師作為主要目的，內(nèi)容則以臨床基礎(chǔ)課程、基礎(chǔ)影像學(xué)診斷為主，為教學(xué)增添新的科學(xué)內(nèi)容至關(guān)重要。影像學(xué)診斷技術(shù)是借助科學(xué)技術(shù)發(fā)展而得以改革的，所以新技術(shù)必須作為教學(xué)過(guò)程的一部分，并且將其完善于對(duì)學(xué)生教學(xué)期間，能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的知識(shí)結(jié)構(gòu)與實(shí)際臨床實(shí)踐相一致，將教學(xué)與臨床應(yīng)用相結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中取得真正的進(jìn)步，避免學(xué)生的知識(shí)無(wú)法運(yùn)用于實(shí)際工作中。醫(yī)學(xué)影像學(xué)學(xué)科知識(shí)中主要含有DR、MRI、CT等，并且可涉及機(jī)體全身各器官組織，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像主要將同一系統(tǒng)的影像授課劃分為B超、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等，但是不同疾病由于受到檢查設(shè)備差異的影響，是由不同的老師負(fù)責(zé)講解。例如，循環(huán)系統(tǒng)診斷主要著重于MRI、CT等，但是不會(huì)涉及B超部分，B超知識(shí)又需要老師單獨(dú)介紹。這樣可能會(huì)造成學(xué)生對(duì)于一種疾病學(xué)習(xí)時(shí)，不明白各診斷方式的優(yōu)劣勢(shì)，無(wú)法將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效整合。人工智能的運(yùn)用則可將大量影像資源進(jìn)行完善、整合，構(gòu)造各系統(tǒng)圖譜，并且利用視頻、聲像等形式對(duì)不同疾病患者就診實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行模擬，從而讓學(xué)生能夠更加直觀地了解疾病，并且增加實(shí)景感受。同時(shí)，人工智能還能將各影像學(xué)診斷方式進(jìn)行完善和補(bǔ)充，對(duì)其成像原理、診斷疾病的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確闡釋，讓學(xué)生能夠在最短時(shí)間內(nèi)掌握最準(zhǔn)確的知識(shí)，達(dá)到實(shí)踐與理論相結(jié)合的目的，讓學(xué)生能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行更加系統(tǒng)化的了解[4]。

3.人工智能能夠發(fā)散學(xué)生創(chuàng)新思維，提升其自主學(xué)習(xí)能力

在人工智能背景下，學(xué)生死記硬背、機(jī)械地記憶信息已無(wú)法滿足當(dāng)前教育發(fā)展的需求。因此教學(xué)理念也需要更加注重“授之以漁”而非“授之以魚”，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新思維改變。第一，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更加具有真實(shí)性的環(huán)境，給予更加豐富的教學(xué)資源，讓學(xué)生能夠在此學(xué)習(xí)氛圍內(nèi)主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中，師生可經(jīng)過(guò)在線學(xué)習(xí)、一對(duì)一情境教學(xué)等方式，讓學(xué)生的獨(dú)立自主解決問(wèn)題的能力得到提升，并且教師也可參與其中，及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行溝通，并了解其學(xué)習(xí)中薄弱之處進(jìn)行指導(dǎo)，從而提升師生交流與溝通的能力，相較于“填鴨式”知識(shí)宣教具有更加顯著的效果。第二，現(xiàn)今人工智能技術(shù)各類學(xué)習(xí)軟件、平臺(tái)紛紛涌現(xiàn)，可豐富學(xué)生多元化學(xué)習(xí)需求，不同學(xué)生可通過(guò)自我對(duì)知識(shí)的掌握度進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容自我規(guī)劃、學(xué)習(xí)風(fēng)格等設(shè)置，并且還能通過(guò)課前預(yù)習(xí)、查閱文獻(xiàn)等開展自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何明確疾病在影像學(xué)上的異常征象表現(xiàn)，掌握診斷、鑒定基本技術(shù)，并且還能經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搜索各種病例信息，解決多種疑問(wèn)，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第三，人工智能輔助教學(xué)還能讓醫(yī)學(xué)理論知識(shí)與課堂密切聯(lián)系，以免出現(xiàn)教、學(xué)分離情況，同時(shí)還能通過(guò)與真實(shí)患者互動(dòng)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。提升學(xué)生對(duì)于不同系統(tǒng)影像學(xué)知識(shí)的掌握度，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力[5]。

4.人工智能可建設(shè)專業(yè)師資隊(duì)伍，提高教學(xué)質(zhì)量水平

當(dāng)處于人工智能時(shí)代時(shí)，教師的任務(wù)已從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，但是其在教育教學(xué)的地位仍然處于較高水平。為了更好地將人工智能知識(shí)添加進(jìn)教育教學(xué)過(guò)程中，教師需要主動(dòng)地轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，創(chuàng)新教學(xué)理念，積極地更新人工智能方面的知識(shí)，豐富自己在人工智能知識(shí)運(yùn)用于臨床方面的知識(shí)。人工智能具體知識(shí)的學(xué)習(xí)、掌握，可以用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻、文字、圖片等資源進(jìn)行匯總，創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)式平臺(tái)等方式。同時(shí)，結(jié)合線上與線下教學(xué)模式，督促學(xué)生在課后自主完成線上學(xué)習(xí)并總結(jié)遇到的問(wèn)題，在線下學(xué)習(xí)時(shí)解決此類難題，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量[6]。

四、人工智能在醫(yī)學(xué)影像專業(yè)教學(xué)中存在的不足

人工智能運(yùn)用于疾病診斷中的頻率不斷提升，并且在世界頂級(jí)期刊發(fā)表的高水平文章已超過(guò)400篇，主要涉及MRI、CT等診斷方式、腦動(dòng)脈瘤、新冠肺炎等疾病，可提升診斷效率，節(jié)約人力物力，縮短患者診斷時(shí)間，提升工作效率，其優(yōu)勢(shì)性值得肯定。但是，仍然存在一定的弊端，人工智能在實(shí)際工作中的應(yīng)用存在缺陷，投入資金高，在基層醫(yī)院普及度低，并且尚處于不斷地完善過(guò)程中，不能僅依靠人工智能診斷結(jié)果進(jìn)行疾病診斷，仍然需要將影像學(xué)專家意見作為診斷依據(jù)。目前，新疆許多大型醫(yī)院都引入了不同功能的人工智能軟件，并同這些人工智能軟件公司合作進(jìn)行一些科研項(xiàng)目，基層部分縣級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)也引進(jìn)了X光片診斷的人工智能系統(tǒng)，可有助于提升診斷準(zhǔn)確率。但是，人工智能知識(shí)目前在新疆醫(yī)學(xué)院校本科影像學(xué)教學(xué)中極少涉及，需要提高人工智能在學(xué)校教學(xué)中的重視度[7]。

五、人工智能背景下醫(yī)學(xué)影像教育模式運(yùn)用

目前，國(guó)家對(duì)于新疆鄉(xiāng)村醫(yī)療幫扶力度擴(kuò)大，在鄉(xiāng)村醫(yī)療中投入大量資金，主要用于購(gòu)入大量CT、MRI等設(shè)備，運(yùn)用于群眾各類疾病診斷過(guò)程中，并且可達(dá)到較好的診斷效果。諸多鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院已可實(shí)施疾病CT檢查，但是受到影像學(xué)診斷人員匱乏的影響，同時(shí)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院的診斷人員并未具備專業(yè)影像學(xué)資格證，僅能完成基礎(chǔ)影像學(xué)檢查操作工作，無(wú)法結(jié)合影像學(xué)資料得出準(zhǔn)確診斷結(jié)果，診斷結(jié)果的判斷仍然需要縣級(jí)醫(yī)院影像學(xué)專業(yè)醫(yī)師進(jìn)行，讓縣級(jí)醫(yī)院工作壓力增大，并且還延長(zhǎng)患者就診的時(shí)間，恐耽誤其病情診斷和治療。但是，現(xiàn)今人工智能在臨床中的優(yōu)勢(shì)較為突出，運(yùn)用于基層肺結(jié)核平片篩查診斷中，可有效地緩解新疆基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診斷壓力。

當(dāng)前，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的重要任務(wù)為培育影像技術(shù)人才，涉及醫(yī)學(xué)工作技術(shù)人員等。而計(jì)算機(jī)輔助診斷在影像學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)為可讓數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像更加簡(jiǎn)單化，包括對(duì)乳腺疾病進(jìn)行診斷等。但是，人工智能輔助技術(shù)在影像學(xué)方面主要源自于計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像處理發(fā)展，而人工智能領(lǐng)域進(jìn)展重點(diǎn)是輸出計(jì)算機(jī)能力與圖像處理。因此，影像學(xué)技術(shù)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)期間，不但需要注重影像學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、影像器械應(yīng)用、維護(hù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等方面知識(shí)的學(xué)習(xí)，其學(xué)習(xí)知識(shí)體系與人工智能技術(shù)應(yīng)用要求具有一致性，影像學(xué)技術(shù)學(xué)生所具有的醫(yī)學(xué)知識(shí)是計(jì)算機(jī)技術(shù)人員不具備的，可作為計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像結(jié)合的紐帶，在正確地掌握計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)期間，還能與醫(yī)院進(jìn)行更加有效的溝通，提出人工智能在醫(yī)院實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中的發(fā)展情況及存在的弊端問(wèn)題，從而提升人工智能在影像診斷領(lǐng)域中的發(fā)展速度。同時(shí)，曾經(jīng)影像學(xué)技術(shù)專業(yè)人員大多選擇在醫(yī)院參與相關(guān)工作，部分學(xué)生選擇進(jìn)入醫(yī)療器械公司從事設(shè)備維修工作。現(xiàn)目前，伴隨著人工智能技術(shù)的不斷崛起，給在校影像學(xué)技術(shù)學(xué)生就業(yè)方向進(jìn)行拓展，同時(shí)對(duì)于影像學(xué)技術(shù)專業(yè)的科研創(chuàng)造一定的基礎(chǔ)[8]。

結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促使影像學(xué)技術(shù)水平的提升。在臨床醫(yī)學(xué)中，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑給影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)良好的發(fā)展機(jī)遇，給臨床診斷、影像學(xué)教育教學(xué)等均帶來(lái)極大的優(yōu)勢(shì)。在影像學(xué)技術(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)期間，予以傳統(tǒng)教學(xué)模式，由教師完成“填鴨式”知識(shí)教育，存在一定的弊端，無(wú)法根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣等進(jìn)行個(gè)體化差異劃分，讓學(xué)生既無(wú)法更加準(zhǔn)確地掌握影像學(xué)診斷技術(shù)知識(shí)，也無(wú)法將理論知識(shí)與實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合，從而導(dǎo)致正常診斷工作開展存在缺陷。為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，將人工智能知識(shí)與影像學(xué)技術(shù)知識(shí)相結(jié)合，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，為學(xué)生適應(yīng)工作與開拓科研思路打下良好基礎(chǔ)，并且還能拓展學(xué)生從事工作的就業(yè)面，為基層培養(yǎng)出更多高精尖人才，同時(shí)有利于推動(dòng)影像學(xué)自身發(fā)展技術(shù)水平。