醫(yī)學(xué)院?！逗酸t(yī)學(xué)儀器》課程的教學(xué)探討

王璐瑤

（蘇州大學(xué) 醫(yī)學(xué)部放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)學(xué)院，江蘇 蘇州）

一 引言

核醫(yī)學(xué)是核技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，作為一門新興學(xué)科，已成為醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的重要部分。其包括臨床核醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)，臨床核醫(yī)學(xué)又分為診斷和治療兩大方面，其中診斷核醫(yī)學(xué)（核醫(yī)學(xué)顯像）為臨床核醫(yī)學(xué)最主要的工作內(nèi)容，以體內(nèi)顯像為重點(diǎn)。核醫(yī)學(xué)具有多學(xué)科交叉特點(diǎn)，綜合了核物理、核電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、核化學(xué)和放射化學(xué)、放射性藥物學(xué)和生物學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，它與工程技術(shù)有著十分密切的關(guān)系。

核醫(yī)學(xué)顯像基于放射性核素示蹤技術(shù)，可無創(chuàng)、定量、動態(tài)顯示出放射性核素在生物體內(nèi)的分布，從而反映出生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和生理活動，洞悉到細(xì)胞分子水平的病變，因此在腫瘤、神經(jīng)疾病和心血管疾病的早期診斷、治療規(guī)劃、療效監(jiān)測與評估有獨(dú)特的應(yīng)用價值。其與臨床常見的解剖結(jié)構(gòu)影像技術(shù)如X-ray、核磁共振、超聲等相互補(bǔ)充，大大改善了對疾病的診療效果。故核醫(yī)學(xué)顯像作為分子成像技術(shù)的重要組成部分，已是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代的發(fā)展重點(diǎn)。

《核醫(yī)學(xué)儀器》課程是醫(yī)學(xué)院校核醫(yī)學(xué)方向的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，講解醫(yī)學(xué)中的核儀器基礎(chǔ)知識。開設(shè)本課程是為學(xué)習(xí)核醫(yī)學(xué)的主干課程《臨床核醫(yī)學(xué)》奠定基礎(chǔ)。通過理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)示教，使學(xué)生了解核醫(yī)學(xué)顯像核素伽馬能譜的形成原理，熟悉核醫(yī)學(xué)顯像儀器的工作原理及核醫(yī)學(xué)圖像的數(shù)據(jù)處理，為以后從事臨床診斷打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該課程涉及的基礎(chǔ)理論概念較多，綜合了核物理、放射化學(xué)、藥學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)等多門類學(xué)科知識，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力，對此課程的學(xué)習(xí)缺乏興趣。

本文從課程大綱設(shè)計以及教學(xué)方法兩方面入手，進(jìn)行課程的教學(xué)探索，以培養(yǎng)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的理工素質(zhì)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情。

二 以應(yīng)用為目的教學(xué)大綱設(shè)計

我們明確醫(yī)學(xué)院校的《核醫(yī)學(xué)儀器》基礎(chǔ)理論教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的核醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)應(yīng)用能力。因此，我們設(shè)計了如下的課程大綱及教學(xué)內(nèi)容：

（1）核醫(yī)學(xué)基本概念、顯像核素及γ能譜：學(xué)習(xí)核醫(yī)學(xué)定義及工作內(nèi)容；對同位素示蹤和核醫(yī)學(xué)顯像核素有一定的認(rèn)識，掌握顯像核素的幾種來源；并掌握γ射線與物質(zhì)作用的三種形式（光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對生成），對γ能譜特別是光電峰有全面的認(rèn)識，掌握能量分辨率的概念和脈沖幅度甄別選擇光電峰。

（2）伽馬相機(jī)、單光子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像設(shè)備（SPECT）、正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層成像設(shè)備（PET）：系統(tǒng)掌握臨床常見核醫(yī)學(xué)顯像儀器伽馬相機(jī)、SPECT和PET的工作原理，結(jié)構(gòu)，核醫(yī)學(xué)圖像重建的原理和主要的兩種算法思路（反投影與濾波反投影、迭代重建），以及空間分辨率、靈敏度、對比度等關(guān)鍵性能指標(biāo)的物理意義以及臨床價值。

（3）核醫(yī)學(xué)圖像處理：掌握核醫(yī)學(xué)顯像儀器的主要數(shù)據(jù)采集方式（靜態(tài)掃描，動態(tài)掃描，門控掃描，表模式/幀模式，斷層掃描，全身掃描，雙核素掃描）；了解核醫(yī)學(xué)圖像的融合、數(shù)據(jù)的顯示和處理。

授課初期，我們會給學(xué)生們講解解學(xué)大綱中的“掌握、熟悉、了解”三個層次的認(rèn)知要求。并以作選擇題為例，幫助學(xué)生更好地理解這三個認(rèn)知要求：遇到問題能分析出正確答案，表明“掌握”；基于列出的各個選項(xiàng)能找到正確答案，表明“熟悉”；在各個選項(xiàng)之間猶豫、拿捏不定、反復(fù)考慮后找出正確答案，就只是“了解”[1]。每個章節(jié)講解時，我們都會先告知該部分的教學(xué)要求，明確列出要點(diǎn)有哪些，每個要點(diǎn)的認(rèn)知要求是什么。這樣，學(xué)生能帶著目的去學(xué)習(xí)，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

三 教學(xué)方式的改革

核醫(yī)學(xué)儀器屬于工科知識，醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)比較枯燥，難于理解，因此，需要研究適合醫(yī)學(xué)生認(rèn)知的課堂教學(xué)辦法。

（一） 因材施教

核醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生缺乏線性代數(shù)、物理、計算機(jī)、電子、信號處理等與本課程相關(guān)的知識體系，而核醫(yī)學(xué)儀器課程包含了大量的物理概念以及各種各樣的算法，教學(xué)中很容易讓學(xué)生感到枯燥，且理解困難而失去學(xué)習(xí)興趣。

針對此問題，我們采取注重醫(yī)工結(jié)合的教學(xué)，從臨床切入來講解新知識，例如，在講解PET這一部分時，從典型的PET臨床應(yīng)用案例出發(fā)，讓學(xué)生了解到PET儀器在癌癥、心血管及神經(jīng)疾病方面早期診斷的能力，首先讓學(xué)生建立起PET這一典型的核醫(yī)學(xué)儀器的臨床價值的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)PET原理的興趣。

同時，在給醫(yī)學(xué)生灌輸相關(guān)的理工類基礎(chǔ)知識時，我們會將難點(diǎn)分解到相關(guān)幾個章節(jié)講解，而不是集中一次講完，且會不斷重復(fù)，根據(jù)認(rèn)知過程逐漸深入。將難點(diǎn)分散和重點(diǎn)重復(fù)的兩種方法結(jié)合起來有較好效果[1]。以核醫(yī)學(xué)圖像重建原理的講解為例，如果在一次課中講完，學(xué)生難以接受和理解。于是在講伽馬相機(jī)部分時，通過準(zhǔn)直器的學(xué)習(xí)讓學(xué)生理解投影的概念，接著從伽馬相機(jī)的平面圖像講解平面投影，當(dāng)課程進(jìn)行到下一部分SPECT時，再從面投影拓展到三維投影。

（二） 注重基于問題教學(xué)模式的應(yīng)用

從問題出發(fā)的教學(xué)，不同于以課堂灌輸為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，其以學(xué)生為中心，能吸引興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮出主觀能動性和創(chuàng)新性，是“科學(xué)發(fā)展觀”下培養(yǎng)高素質(zhì)人才的教育理念[2]，其同樣適用于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的理工科素質(zhì)。

針對醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，我們在課堂中貫徹基于問題的學(xué)習(xí)。授課時，我們先通過設(shè)置問題來激發(fā)學(xué)生的好奇心和積極性，引導(dǎo)學(xué)生對該問題進(jìn)行思考、討論和分析，再講解原理，最后總結(jié)。這種方式激發(fā)學(xué)生興趣的同時，引導(dǎo)學(xué)生在問題提出的基礎(chǔ)上總結(jié)分析，通過讓學(xué)生獨(dú)立思考、發(fā)散思維[3]，幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)知識，在改善教學(xué)質(zhì)量方面具有重要實(shí)際應(yīng)用意義[4]。例如：

（三） 吸引學(xué)生注意力的問題

核醫(yī)學(xué)儀器基于放射性核素示蹤技術(shù)和輻射探測技術(shù)，對靜脈注射或口服注入生物體內(nèi)的放射性藥物在體內(nèi)的空間分布信息進(jìn)行成像[5]，能無創(chuàng)、定量、動態(tài)地反映生物體內(nèi)的新陳代謝情況[6]。任何疾病的發(fā)生、發(fā)展，本質(zhì)上都是從生命活動的異常開始，逐步積累、加劇，最終引起器質(zhì)性損傷的過程。因此，許多疾病在器質(zhì)性損傷的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變之前，就已經(jīng)能夠被核醫(yī)學(xué)儀器檢測出來[5]。為了讓學(xué)生更好地理解以PET、SPECT為代表的功能影像與CT、MRI為代表的解剖結(jié)構(gòu)影像的區(qū)別，在課上我們首先給出了兩組人腦的影像學(xué)圖像，請同學(xué)們思考哪一組反映的活體影像，哪一組反映的是非活體影像，然后通過講解功能影像的概念，以及放射性核素示蹤技術(shù)，讓學(xué)生清楚地辨別出不同成像模式下的圖像，也深刻理解功能影像的獨(dú)特優(yōu)勢，在臨床中進(jìn)行疾病早期診斷的價值。

（四） 引導(dǎo)學(xué)生加深理解的問題

在講PET章節(jié)時，我們提出核醫(yī)學(xué)影像儀器哪些可以做多核素成像應(yīng)用的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，通過回顧前面章節(jié)伽馬相機(jī)和SPECT的內(nèi)容，與正在學(xué)習(xí)的PET成像原理進(jìn)行對比，加深對核醫(yī)學(xué)儀器中兩種成像原理的理解，有助于學(xué)生將新舊知識融會貫通，加深對知識的全面理解，形成系統(tǒng)化的核醫(yī)學(xué)儀器知識體系。

（五） 教學(xué)信息化

核醫(yī)學(xué)儀器課程中的很多內(nèi)容比如探測理論及算法等都相對抽象，而醫(yī)科類學(xué)校學(xué)生的理工知識相對較弱，這些內(nèi)容對于他們而言，往往難以理解或掌握。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)上有困難時，容易因畏難、感覺枯燥而失去學(xué)習(xí)興趣。針對這種情況，我們運(yùn)用多媒體課件，以文字為基礎(chǔ)，在重點(diǎn)內(nèi)容以不同顏色示意，并配合圖像、動畫，將一些重要理論及算法原理用鮮明且具體化、形象化的形式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生理解和掌握，以改善教學(xué)效果。

例如，我們在講核醫(yī)學(xué)斷層成像的圖像重建算法時，如果采用文字?jǐn)⑹觯瑢W(xué)生聽起來沒印象、沒概念，算法在他們頭腦中難于理解。采用多媒體教學(xué)，通過圖解的視覺刺激，可非常直觀、清楚地看到反投影算法進(jìn)行圖像重建時高本底噪聲產(chǎn)生的過程，幫助了學(xué)生加深理解這一算法的原理和局限；并通過動畫示意反投影重建加上濾波后是如何消除邊緣模糊干擾的過程，讓毫無信號處理基礎(chǔ)的學(xué)生也能對上述知識理解。再例如，在講解伽馬相機(jī)探測器的結(jié)構(gòu)時，首先給學(xué)生們放了一段視頻，視頻中展示了注入人體的放射性藥物發(fā)射出的γ光子，被探測器最前方的準(zhǔn)直器限束后，只有沿著準(zhǔn)直孔飛行的γ光子打在晶體上；隨后，γ射線與晶體產(chǎn)生相互作用，主要發(fā)生光電效應(yīng)將能量沉積下來轉(zhuǎn)換為可見光光子；可見光光子再進(jìn)入到光電倍增管，先是到光陰極上打出光電子，再經(jīng)過8～12個打拿極的連續(xù)倍增，產(chǎn)生一個放大的電流脈沖；最后脈沖信號被輸入到計算機(jī)處理，最終形成核醫(yī)學(xué)圖像。學(xué)生跟隨著視頻，理解了伽馬探測器對γ射線的探測過程以及探測器各主要結(jié)構(gòu)和作用。

（六） 突出能力培養(yǎng)

作為一門理論與應(yīng)用相結(jié)合且多學(xué)科交叉的專業(yè)基礎(chǔ)課程，核醫(yī)學(xué)儀器主要目的是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的核醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)應(yīng)用能力，我們認(rèn)為應(yīng)將其理論的學(xué)習(xí)與臨床應(yīng)用關(guān)聯(lián)起來，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的應(yīng)用能力，是課堂教學(xué)是否成功的關(guān)鍵[7]。因此，我們教學(xué)中會突出理論教學(xué)與應(yīng)用的結(jié)合，在臨床常見核醫(yī)學(xué)顯像儀器伽馬相機(jī)、SPECT、PET三部分內(nèi)容理論講解時會在課件中貫穿一些臨床影像實(shí)例及應(yīng)用案例，幫助學(xué)生強(qiáng)化應(yīng)用意識和培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力。例如：在將PET儀器原理前，先給出PET在癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、療效評估、基礎(chǔ)研究、藥物開發(fā)的典型應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生首先認(rèn)識到PET的臨床價值，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代的重要手段，繼而對PET產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，跟著我們?nèi)ダ斫釶ET的成像原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是如何實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞分子水平的病變信息的高靈敏度獲??；在講解PET系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)時，會從一些臨床案例出發(fā)與學(xué)生一起討論儀器所需的性能指標(biāo)，比如腦成像應(yīng)用時，我們會更關(guān)注空間分辨率的指標(biāo)，動態(tài)成像時需要靈敏度高，使得學(xué)生更好地理解這些指標(biāo)的物理意義以及會對應(yīng)用產(chǎn)生的影響；在理論講解完后，會再引入臨床應(yīng)用案例作為總結(jié)，讓理論的學(xué)習(xí)回歸應(yīng)用，以應(yīng)用實(shí)踐為落腳地。

課程與職業(yè)發(fā)展的關(guān)系是當(dāng)今大學(xué)生們關(guān)心的熱點(diǎn)問題之一[8]。因此，我們在課堂上加了對核醫(yī)學(xué)行業(yè)的相關(guān)介紹，讓學(xué)生了解精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代下，核醫(yī)學(xué)顯像為代表的分子影像技術(shù)是當(dāng)今乃至未來的發(fā)展重點(diǎn)，并介紹了核醫(yī)學(xué)儀器在中國、歐美、日本的應(yīng)用狀況及醫(yī)療器械公司情況，讓學(xué)生了解到在中國廣泛推廣核醫(yī)學(xué)技術(shù)的時代已經(jīng)到來，且設(shè)備國產(chǎn)化率持續(xù)上升，但從業(yè)人員巨大缺口是發(fā)展瓶頸，且發(fā)展不平衡。在臨床常見核醫(yī)學(xué)顯像儀器伽馬相機(jī)、SPECT、PET三部分內(nèi)容理論講解時還會加入這些儀器技術(shù)的國內(nèi)外最新發(fā)展趨勢和前沿應(yīng)用，如飛行時間技術(shù)（TOF）、最先進(jìn)的多模態(tài)分子影像設(shè)備PET/MR。通過這些與行業(yè)、發(fā)展方向相關(guān)的講解，有利于開闊學(xué)生的視野，對于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)術(shù)水平也十分有益[8]。

四 結(jié)語

核醫(yī)學(xué)儀器是醫(yī)學(xué)院校核醫(yī)學(xué)方向的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及多學(xué)科知識?；谔岣邔︶t(yī)學(xué)生的課程教學(xué)水平，本文對課程的教學(xué)進(jìn)行了探索研究。明確教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的核醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)應(yīng)用能力，使醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后能進(jìn)入醫(yī)院從事核醫(yī)學(xué)臨床相關(guān)工作，以必需、夠用為度設(shè)計了課程大綱。并針對醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的理工知識相對較弱的情況，在教學(xué)方式上進(jìn)行了改革，通過基于問題的學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生思考和分析以及信息化的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的求知欲，幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)知識；并突出能力培養(yǎng)，注意將理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合、與行業(yè)相關(guān)聯(lián)，同時增加了技術(shù)的發(fā)展方向和前沿應(yīng)用介紹，開闊了學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。我們在《核醫(yī)學(xué)儀器》課程的教學(xué)探索可使醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生掌握所需的核醫(yī)學(xué)儀器知識，從而為其以后的核醫(yī)學(xué)臨床工作打下良好的基礎(chǔ)。