醫(yī)學影像物理學教學點滴

楊華洲

（銅仁職業(yè)技術(shù)學院，貴州 銅仁 554300）

醫(yī)學影像物理學是影像技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門必修課。筆者多年來把教育學、教育心理學理論應(yīng)用于該課程教學，得到學生、同行和領(lǐng)導的好評與肯定，取得了較好的教學效果，現(xiàn)將教學體會做一總結(jié)。

1 因材施教，篩選教學內(nèi)容

采用由人民衛(wèi)生出版社出版、普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、衛(wèi)生部“十一五”規(guī)劃教材、吉強與洪洋主編的4版《醫(yī)學影像物理學》作為教材。該教材包括X射線物理，X射線影像，超聲波物理，超聲成像，磁共振物理，磁共振成像，核醫(yī)學物理，核醫(yī)學影像，電離輻射的生物效應(yīng)、損傷與防護，涵蓋物理學、影像技術(shù)、計算機技術(shù)等知識，內(nèi)容豐富，且有配套的CAI課件光盤和學習指導。我校為高職院校，生源有高中畢業(yè)統(tǒng)招、中職推優(yōu)、中職單報高職，學生素質(zhì)參差不齊，學習基礎(chǔ)和學習能力相對較弱。醫(yī)學影像物理學課程每周4學時，如果從緒論到最后一章全部講授，學生往往感到學習難度太大，學習起來很吃力，教學效果不佳。我校學生的就業(yè)方向是鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院或私立醫(yī)院，通過與放射科醫(yī)生交流，結(jié)合這類醫(yī)院影像設(shè)備配置情況，我們挑選緒論、X射線物理、X射線影像、超聲波物理、超聲成像作為教學內(nèi)容，電離輻射的生物效應(yīng)、損傷與防護等放在輻射防護課程講授。這樣的安排使學習難度大大降低，讓基礎(chǔ)薄弱和學習能力相對較弱，甚至沒有學習過高中物理的學生，都能夠跟上教學節(jié)奏，較好地掌握這部分知識，取得滿意的教學效果。

2 循序漸進，突破教學難點

教材中有的知識點是直接得出結(jié)論，學生初次接觸，學習起來有些困難。根據(jù)循序漸進原則，可補充一些深入淺出的推導過程，遵循學生認識規(guī)律，逐步引出結(jié)論，降低學習難度，突破教學難點[1]。比如，質(zhì)量衰減系數(shù)的引入。教材中說由于線性衰減系數(shù)與吸收物質(zhì)的密度呈正比，而物質(zhì)密度會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，因此，線性衰減系數(shù)也隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，為了消除這種與物質(zhì)密度的相關(guān)性，引入質(zhì)量衰減系數(shù)（μ/ρ）。質(zhì)量衰減系數(shù)的定義為線性衰減系數(shù)除以物質(zhì)密度，質(zhì)量衰減系數(shù)表示X射線光子與每單位質(zhì)量厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率。質(zhì)量衰減系數(shù)和靶粒子截面之間的關(guān)系是μ/ρ=σ（n/ρ），質(zhì)量衰減系數(shù)是靶粒子截面與單位質(zhì)量物質(zhì)中的靶粒子數(shù)的乘積。對此，學生會產(chǎn)生疑問：為什么質(zhì)量衰減系數(shù)是線性衰減系數(shù)μ與密度ρ的比值？為什么質(zhì)量衰減系數(shù)表示X射線光子與每單位質(zhì)量物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率？為什么質(zhì)量衰減系數(shù)是靶粒子截面與單位質(zhì)量物質(zhì)中的靶粒子數(shù)的乘積？筆者在教學過程中本著循序漸進原則，在學生已經(jīng)學習線性衰減系數(shù)的基礎(chǔ)上，對質(zhì)量衰減系數(shù)的引入進行推導，即：

∵μ=σn，n為每單位體積中的靶粒子數(shù)

又 ∵ρ=m/V 可得 V=m/ρ；當 m=1 kg 時，V=1/ρ（m3）

∴每單位質(zhì)量（比如1 kg）應(yīng)有1/ρ個單位體積

∴每單位質(zhì)量的靶物質(zhì)有（1/ρ）·n個靶粒子

∴由μ（μ表示X射線光子與每單位厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率）的定義類似得出σ·[（1/ρ）·n]表示X射線光子與每單位質(zhì)量厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率：σ·[（1/ρ）·n]=（σn）/ρ=μ/ρ

∴μ/ρ表示X射線光子與每單位質(zhì)量厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率，稱為質(zhì)量衰減系數(shù)

∴（μ=σn描述了線性衰減系數(shù)等于靶粒子截面與單位體積中的靶粒子數(shù)的乘積）質(zhì)量衰減系數(shù)和靶粒子截面之間的關(guān)系為：μ/ρ=σ·（n/ρ），該式表明，質(zhì)量衰減系數(shù)是靶粒子截面與單位質(zhì)量物質(zhì)中的靶粒子數(shù)的乘積

推導結(jié)束后，還進行總結(jié)：截面σ定義為一個入射粒子與單位面積上一個靶粒子發(fā)生相互作用的概率，是1對1的作用概率；線性衰減系數(shù)μ=σn定義為X射線光子與每單位厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率，是1對n的作用概率；質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ=σ·（n/ρ）定義為 X射線光子與每單位質(zhì)量厚度物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率，是1對n/ρ的作用概率。

之后再講為什么引入質(zhì)量衰減系數(shù)：（1）由于線性衰減系數(shù)與吸收物質(zhì)的密度呈正比（μ=σn，物質(zhì)密度越大，每單位體積所含物質(zhì)越多，即每單位體積的粒子數(shù)n越大，因而μ越大），而物質(zhì)密度會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，所以μ會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化。（2）為了消除這種與物質(zhì)密度的相關(guān)性，故引入質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ（線性衰減系數(shù)除以物質(zhì)密度）。（3）經(jīng)典力學中，質(zhì)量是衡量，同樣質(zhì)量的同一物質(zhì)在不同溫度、壓強下，密度不一樣，體積也不一樣，但同樣質(zhì)量的同一物質(zhì)中所含粒子數(shù)是一樣的。正因為每單位質(zhì)量靶物質(zhì)中的粒子數(shù)不隨密度變化而變化，而質(zhì)量衰減系數(shù) μ/ρ=σ·（n/ρ），表明質(zhì)量衰減系數(shù)是靶粒子截面與單位質(zhì)量物質(zhì)中的靶粒子數(shù)的乘積，所以質(zhì)量衰減系數(shù)不隨物質(zhì)密度變化而改變。因此，不管物質(zhì)的熱力學狀態(tài)（溫度、壓強）如何，其質(zhì)量衰減系數(shù)都是相同的，所以在許多情況下，使用質(zhì)量衰減系數(shù)比線性衰減系數(shù)方便。

如此講解，學生便能輕松掌握質(zhì)量衰減系數(shù)，否則會因理解困難而產(chǎn)生畏難情緒，進而喪失學習興趣，影響學習效果。

3 直觀性原則，加深感性認識

學生在學習影像物理學前沒有接觸過影像設(shè)備，也沒有見過影像圖像。抽象地講解概念，學生會覺得枯燥，不利于知識掌握，可利用直觀性原則[2]，加深感性認識。筆者將X射線管、X光機、CR、DR、CT、B超等設(shè)備及其X射線影像、超聲成像的照片制作成PPT課件，又去醫(yī)院找到一些影像片。課上把照片或影像片展示給學生，加深學生感性認識，便于學生更好地掌握知識。

4 利用記憶規(guī)律，合理組織教學

筆者在組織教學時運用記憶規(guī)律，比如：教育心理學認為，識記材料的意義性是指識記材料蘊含的事物內(nèi)在聯(lián)系以及與識記者知識經(jīng)驗的聯(lián)系，這種聯(lián)系越多，表明識記材料的意義性越強，識記效果越好[3]。在講解IP使用注意事項時，對教學內(nèi)容進行整合，按IP的使用順序進行描述，具體如下：

（1）攝影前：用光照射消除任何可能存在的潛影（因為PSL物質(zhì)對紫外線、γ射線、α射線、β射線的敏感度遠高于普通X射線膠片）。

（2）攝影后：①避光。由于攝影后IP上的潛影會因光照射而消退，所以必須避光。避光不良或漏光的IP上的圖像會因貯存的影像信息減少而發(fā)白，這與普通膠片正好相反（普通膠片漏光是影像變黑）。②攝影后8小時內(nèi)讀取處理。由于PSL物質(zhì)會消退，例如，將成像板在讀取信息前貯存8小時，PSL強度可降低25%，因此CR系統(tǒng)都有自動補償裝置，可以在一定范圍內(nèi)補償這種衰減，但為了防止信息丟失，臨床上一般要求在攝片后8小時內(nèi)讀取處理。③重復使用時，注意避免IP擦傷。整合后的內(nèi)容關(guān)性更強，學生記得更快、更牢。

艾賓浩斯遺忘曲線顯示，遺忘是先快后慢的，及時復習有利于識記材料在急速遺忘前獲得必要的鞏固[4]。分散復習的效果優(yōu)于集中復習[5]。因此，筆者在講新課前會對前次課程內(nèi)容進行提問；課后布置一定量的作業(yè)，以此督促學生課后及時復習，而不是期末考試前才“臨時抱佛腳”。

作為一名教師，教學時除研究如何將該課程內(nèi)容講清、講透外，還應(yīng)學習教育學、教育心理學理論，并將其運用于課程教學之中，以取得更好的教學效果。