數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐

薛敏娜

（天津醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，天津 300222）

數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)踐

薛敏娜

（天津醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，天津 300222）

分析數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)背景，介紹數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)思路和方法、實(shí)踐教學(xué)中采取的方法、虛擬教學(xué)考核與評(píng)價(jià)及虛擬教學(xué)建設(shè)成效。

醫(yī)學(xué)影像；模擬DR機(jī)；數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)

目前，在醫(yī)學(xué)影像數(shù)字X線教學(xué)領(lǐng)域，學(xué)生實(shí)訓(xùn)通常采用的是真實(shí)或從醫(yī)院淘汰下來的X光設(shè)備，維修及維護(hù)費(fèi)高、工作狀況不好，有輻射，帶有一定的危險(xiǎn)性，在實(shí)際的教學(xué)實(shí)訓(xùn)中，往往只是走走形式，學(xué)生很難演練全套流程[1]。我校以課崗對(duì)接崗位核心課程X線檢查技術(shù)為依據(jù)，基于X線檢查技術(shù)崗位工作流程，開展校企合作，開發(fā)數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)。

1 數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建思路

該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件部分包括一臺(tái)模擬DR機(jī)，全面模擬X光機(jī)的全部功能，學(xué)生可進(jìn)行真實(shí)X光機(jī)上的所有操作。軟件部分包括4個(gè)模塊（影像技術(shù)練習(xí)、影像診斷練習(xí)、題庫練習(xí)和教學(xué)資源模塊）。學(xué)生通過此系統(tǒng)可全面熟悉、反復(fù)演練臨床X線教學(xué)中的所有環(huán)節(jié)。數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、崗位能力、自學(xué)能力和整體素質(zhì)均得到了明顯提升。

1.1 以真實(shí)職業(yè)崗位環(huán)境為依據(jù)，研發(fā)模擬DR實(shí)訓(xùn)設(shè)備

模擬DR機(jī)可全面模擬DR機(jī)的全部功能。學(xué)生利用它能進(jìn)行DR機(jī)上的所有操作，具有無輻射及危險(xiǎn)環(huán)節(jié)，安全可靠，維護(hù)成本低廉的特點(diǎn)。系統(tǒng)包括一臺(tái)模擬DR機(jī)、教師機(jī)、學(xué)生機(jī)。學(xué)生可在模擬DR機(jī)上按照規(guī)范的崗位工作流程操作，教師利用教師機(jī)對(duì)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中的所有操作對(duì)話進(jìn)行記錄、流程進(jìn)行錄像；觀察學(xué)生在學(xué)生機(jī)上的操作，包括參數(shù)的選擇、膠片圖像后處理，實(shí)訓(xùn)完成后對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

1.2 以崗位工作任務(wù)為導(dǎo)向，課崗對(duì)接，系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件功能

對(duì)模擬DR機(jī)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的操作軟件。教師機(jī)功能包括病例管理、考核管理、用戶管理、成績(jī)管理及資源管理；學(xué)生機(jī)包括4個(gè)模塊：影技練習(xí)模塊、影像診斷練習(xí)模塊、考核模塊和教學(xué)資源模塊。學(xué)生可在這4個(gè)模塊分別進(jìn)行模擬崗位操作練習(xí)，膠片閱讀及影像報(bào)告書寫練習(xí)、考試前練習(xí)，查閱教材、課件、錄像等教學(xué)資源。為學(xué)生搭建了一個(gè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、模擬真實(shí)環(huán)境的自學(xué)平臺(tái)。

1.3 面向?qū)ο?，開發(fā)適用于教學(xué)的影像信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

1.3.1 基于面向?qū)ο蟮亩鄬咏Y(jié)構(gòu) 系統(tǒng)軟件采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施。真實(shí)DR機(jī)中涉及的所有器件在軟件中都有相應(yīng)的對(duì)象，從軟件中的對(duì)象到現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際物體，逐級(jí)抽象細(xì)化。這樣在任何一個(gè)級(jí)別發(fā)生改變時(shí)，只需調(diào)整相應(yīng)的層次即可。

1.3.2 3層結(jié)構(gòu) 在數(shù)據(jù)庫方面，采用了3層結(jié)構(gòu)。在服務(wù)器端，底層采用SQL數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)庫的各種基本操作功能，如增、刪、查、改等；中間層，在數(shù)據(jù)庫層基礎(chǔ)上添加詳細(xì)的業(yè)務(wù)邏輯，如用戶登錄、權(quán)限認(rèn)證等，影像圖片的快速傳輸就建立在中間層上，非常高效?？蛻魴C(jī)的業(yè)務(wù)層和服務(wù)器的中間層直接聯(lián)系，采用.NET Remoting進(jìn)行通訊，非常靈活。

1.3.3 編碼 界面部分采用微軟.net平臺(tái)中的WPF結(jié)構(gòu)，用C#進(jìn)行編碼，大大提高開發(fā)效率。底層上，則采用C++編寫代碼，充分保證復(fù)雜圖像處理算法的執(zhí)行效率和內(nèi)存占用。

1.3.4 影像壓縮 系統(tǒng)中提供高清圖像的實(shí)時(shí)異地監(jiān)控功能。為了實(shí)現(xiàn)該功能，所有圖像壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到異地。圖像采用MP4格式壓縮，采用了開源的xvid的壓縮和解壓庫。

2 實(shí)踐教學(xué)中采取的方法

2.1 校企合作，開發(fā)模擬DR設(shè)備，創(chuàng)新醫(yī)學(xué)影像教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)境

我校與天堰醫(yī)教科技研發(fā)有限公司合作共同開發(fā)模擬DR教學(xué)系統(tǒng)。模擬DR設(shè)備仿真程度高，具有完全仿真的外觀、操作方式、圖像顯示等；在其上的操作和在真實(shí)設(shè)備上的操作完全一致；由于各個(gè)設(shè)備為模擬設(shè)備，因此不存在放射性危害，也不需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行放射防護(hù)改造，使用安全、維護(hù)成本低，安裝調(diào)試方便；模擬DR機(jī)上安裝高清攝像頭和超靈敏的拾音器和麥克風(fēng)，可記錄學(xué)生在實(shí)訓(xùn)工程中的所有操作對(duì)話，實(shí)訓(xùn)完成后教師可對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行系統(tǒng)的分析。這些均能創(chuàng)新醫(yī)學(xué)影像實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

2.2 以工作崗位為導(dǎo)向，建立智能化高、模擬效果好的教學(xué)模式

該系統(tǒng)軟件部分根據(jù)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)其功能進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。在影技練習(xí)模塊，學(xué)生可利用模擬工作過程的人機(jī)交互式技能訓(xùn)練模塊進(jìn)行操作練習(xí)、自我評(píng)價(jià)和考核；在影像診斷練習(xí)模塊進(jìn)行報(bào)告書寫練習(xí)及自我評(píng)價(jià)和考核，其中的自我評(píng)價(jià)是根據(jù)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)制定的；進(jìn)入題庫練習(xí)可以進(jìn)行與X線檢查技術(shù)課程及與資格證考試接軌的考試題庫練習(xí)、考核；在教學(xué)資源模塊，學(xué)生可以進(jìn)行數(shù)字化課程學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)智能化程度高、模擬效果好，具有良好的培訓(xùn)效果（見圖1）。

2.3 建立群體化教學(xué)機(jī)制，滿足不同階段學(xué)生實(shí)訓(xùn)崗位的需要

通過服務(wù)器—客戶端模式實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的群體化教學(xué)功能，適合醫(yī)學(xué)影像專業(yè)教學(xué)需要。系統(tǒng)可為全體學(xué)生設(shè)置賬號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的管理、監(jiān)督、考核等。

圖1 數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建模式

2.4 制定與職業(yè)崗位緊密對(duì)接的實(shí)訓(xùn)及考核標(biāo)準(zhǔn)，使實(shí)訓(xùn)及考核更加貼近職業(yè)崗位

根據(jù)X線檢查技術(shù)及診斷崗位規(guī)范化操作規(guī)程、行業(yè)質(zhì)量控制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資源建設(shè)；收集各個(gè)部位正常及異常DR圖像，為DR技術(shù)操作模塊及DR診斷訓(xùn)練模塊提供支持；編寫與《全國衛(wèi)生專業(yè)技術(shù)資格考試大綱（放射醫(yī)學(xué)技術(shù)）》配套的教材及試題庫，為學(xué)生參加考核、技能大賽及培訓(xùn)提供平臺(tái)。

3 考核與評(píng)價(jià)研究

建立醫(yī)學(xué)影像考核題庫，在虛擬教學(xué)軟件中設(shè)立考核模塊。據(jù)此進(jìn)行章節(jié)、期考及技能考核，學(xué)生的每一次練習(xí)均有日志記錄，系統(tǒng)可以自動(dòng)評(píng)分，學(xué)生也可進(jìn)行模擬考核，迅速了解自己的錯(cuò)誤并矯正。教師通過觀看記錄學(xué)生操作過程的錄像及時(shí)評(píng)價(jià)，使學(xué)生獲得及時(shí)反饋，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

4 建設(shè)成效

醫(yī)學(xué)影像數(shù)字X線虛擬教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建創(chuàng)新了醫(yī)學(xué)影像的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，建立了醫(yī)學(xué)影像人機(jī)互動(dòng)的實(shí)訓(xùn)和考核模式，根據(jù)崗位規(guī)范化操作規(guī)程、行業(yè)質(zhì)量控制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及考核標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建各模塊內(nèi)容及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)了公正、公平的客觀評(píng)價(jià)，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自學(xué)、模擬操作、模擬考核和自我評(píng)價(jià)[2，3]，使學(xué)生能靈活地將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使學(xué)生的成績(jī)、崗位能力、自學(xué)能力和整體素質(zhì)得到了明顯提升，值得繼續(xù)探索。

[1]郭華源.醫(yī)學(xué)影像集中存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2012（4）：37-39.

[2]李明珠,李彩娟，戰(zhàn)海艷.醫(yī)學(xué)影像診斷綜合實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化建設(shè)與管理[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2011（8）：65-67.

[3]王亞蓉，殷茜，段世軍，等.醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)用PACS系統(tǒng)資源庫的模式構(gòu)建與管理[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2011（5）：962-964.

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1671-1246（2014）05-0041-02