腫瘤放射治療仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐

摘要：腫瘤放射治療學(xué)是腫瘤治療學(xué)的重要部分，隨著放射治療設(shè)備、放射治療技術(shù)的不斷發(fā)展，放射治療學(xué)從理論到實(shí)踐都發(fā)生了巨大的變化。放射治療虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)更生動(dòng)直觀的向?qū)W生傳遞放射治療知識(shí)，提高教學(xué)效果，給學(xué)生搭建從理論到實(shí)踐的橋梁，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及綜合分析解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：腫瘤放射治療學(xué)；醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室；教學(xué)效果

Abstract：The tumor radiation therapy is an important part of cancer therapeutics， as the continuous development of radiation therapy equipment， radiation therapy technology， the society for therapeutic radiology from theory to practice， great changes have taken place.Radiotherapy virtual simulation experiment teaching is more vivid and intuitive passing radiotherapy knowledge to the students， improve the teaching effect， for students to build a bridge from theory to practice， to improve students' autonomous learning and comprehensive analysis and problem solving skills.

Key words：Tumor radiation therapy； Medical simulation laboratory； Teaching effect

腫瘤放射治療是一門理論與實(shí)踐聯(lián)系非常緊密的學(xué)科，以腫瘤基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、放射生物學(xué)、放射物理學(xué)、解剖學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)為基礎(chǔ)，既要重視理論知識(shí)的掌握，又要勤于實(shí)踐[1]。我校作為高等醫(yī)學(xué)院校，集臨床、教學(xué)、科研于一體，為醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)及臨床學(xué)習(xí)提供了優(yōu)越條件，但是實(shí)際的臨床工作非常繁重，學(xué)生人數(shù)眾多，制約了學(xué)生臨床工作的實(shí)踐。建立開放式、共享性醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)教學(xué)資源集約化的主要途徑[2]。醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是腫瘤放射治療實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種新的教學(xué)體系，可極大地推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)，有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。據(jù)此，本文結(jié)合我校腫瘤放射治療的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)踐做一探討。

1醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式大多仍然遵從傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，現(xiàn)有的教學(xué)模式都是教師先講解實(shí)驗(yàn)原理和步驟，學(xué)生再一步一步照做，學(xué)生被動(dòng)接受很少能夠主動(dòng)思考，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性與創(chuàng)造性，也不會(huì)激起學(xué)生的濃厚興趣，更不會(huì)深刻理解掌握教學(xué)內(nèi)容[3]。對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因?qū)嶒?yàn)資源緊張、實(shí)驗(yàn)精密儀器昂貴等生均實(shí)驗(yàn)設(shè)備擁有量低，采用示范教學(xué)的方法，不利于學(xué)生培養(yǎng)。對(duì)于臨床的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，基于臨床的特殊性，學(xué)生更多的是在聽和看老師的臨床操作，只有很少的一部分學(xué)生可以參與到臨床實(shí)踐中來(lái)，且?guī)缀鯖]有獨(dú)立思考及主動(dòng)完成的機(jī)會(huì)，因?yàn)榕R床的操作是不允許絲毫的差錯(cuò)，這就造成了理論與實(shí)際的的脫節(jié)。

2醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室（The virtual/simu lationlaboratory，VL），主要指在各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通過(guò)采用多種虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得實(shí)驗(yàn)者能夠在接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，完成預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[4]。目前國(guó)內(nèi)外倡導(dǎo)開放性教學(xué)的理念，2008年Dave Cormier教授首先提出了大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive open online course，MOOC）的概念[5，6]，因其覆蓋學(xué)生面廣，推動(dòng)自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)資源非常豐富的特點(diǎn)被大為推廣。醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，以學(xué)生為主導(dǎo)，先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作后再進(jìn)入實(shí)際操作，不但能提高實(shí)驗(yàn)效果，還可節(jié)約資源，具有安全、開放、共享的特點(diǎn)，目前各醫(yī)學(xué)院校的仿真實(shí)驗(yàn)室主要有機(jī)能學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、形態(tài)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、人體解剖學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、分子生物與免疫學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、臨床診斷學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等[7]，但放射治療仿真實(shí)驗(yàn)室欠缺。

3腫瘤放射治療仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

3.1軟件硬件設(shè)施 紅蜘蛛多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件，教學(xué)電子白板，仿真實(shí)驗(yàn)室三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（TreatmentPlanningsystem，TPS），教師用機(jī)一臺(tái)（帶云儲(chǔ)存功能），仿真實(shí)驗(yàn)室三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)學(xué)生用機(jī)若干臺(tái)。

3.2建設(shè)的目標(biāo) 利用交互式全仿真的放療實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，選用醫(yī)生工作站軟件模塊進(jìn)行腫瘤靶區(qū)勾畫和相應(yīng)的正常組織勾畫，選用計(jì)劃設(shè)計(jì)制作模塊進(jìn)行放療計(jì)劃制作、優(yōu)化、評(píng)估。利用教師機(jī)、紅蜘蛛教學(xué)軟件播放模式演示腫瘤放射治療計(jì)劃制作、優(yōu)化、評(píng)估過(guò)程及相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)通過(guò)本放射治療仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生獲得上機(jī)訓(xùn)練機(jī)會(huì)，學(xué)生自己動(dòng)手，親自勾畫各個(gè)部位靶區(qū)以及正常組織器官，進(jìn)一步熟悉各個(gè)部位的解剖結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步了解GTV（Gross Tumor Volume）、CTV（Clinical Target Volume）、PTV（Planning Target Volume）等放療中有關(guān)的概念和知識(shí)[8]。熟悉計(jì)劃的制作、評(píng)估、優(yōu)化等過(guò)程，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。放射治療仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為同學(xué)們今后閱讀影像圖片、開展放療工作等有很大的引導(dǎo)作用。通過(guò)此平臺(tái)應(yīng)用，積累教學(xué)、培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，形成完整的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法體系。

4腫瘤放射治療仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐

4.1實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法的講解 首先通過(guò)講授及演示的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及流程進(jìn)行講解。

4.2放射治療靶區(qū)的勾畫 學(xué)生自行從學(xué)生用機(jī)導(dǎo)入預(yù)先存入的CT定位掃描圖像，依次對(duì)腫瘤靶區(qū)（GTV、CTV、PTV）及正常組織器官進(jìn)行命名并勾畫。

4.3放射治療計(jì)劃的制作 根據(jù)當(dāng)次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容如三維適形放療（Three Dimensional Conformal Radiation Therapy，3DCRT）或調(diào)強(qiáng)放射治療（Intensity-modulated radiation therapyIMRT）的不同[9，10]，制作不同的放療計(jì)劃，如進(jìn)行等中心點(diǎn)選擇，射野方向選擇，射野權(quán)重以及擋鉛調(diào)整等。

4.4評(píng)估 學(xué)生利用仿真三維計(jì)劃系統(tǒng)提供的等劑量曲線，DVH工具，可以方便直觀地發(fā)現(xiàn)所作計(jì)劃的優(yōu)劣，不斷地調(diào)整優(yōu)化計(jì)劃。帶教老師提供此例病人計(jì)劃的達(dá)標(biāo)的物理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，既是學(xué)生計(jì)劃設(shè)計(jì)的目標(biāo)，也是老師最后對(duì)學(xué)生計(jì)劃制作完成驗(yàn)收的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，順應(yīng)了傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教學(xué)改革的需要，充分實(shí)現(xiàn)了\"教師指導(dǎo)，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)\"的新模式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和提高了學(xué)生的臨床實(shí)踐能力。特別是放射治療仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生閱讀影像圖片、開展放療工作等有很大的引導(dǎo)作用。通過(guò)此平臺(tái)應(yīng)用，積累教學(xué)、培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，形成完整的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法體系。對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

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