醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實驗室的建設(shè)思考

涂珮琪

根據(jù)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，要求畢業(yè)生熟悉掌握各類醫(yī)學(xué)影像設(shè)備檢查實踐技能。實踐技能的培養(yǎng)由于經(jīng)費限制和學(xué)校實驗場地限制，而多要在醫(yī)院進行，由此帶來了種種弊端。利用虛擬仿真技術(shù)在計算機上真實模擬出價格高昂的各類大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，能在校園機房中輕松實現(xiàn)，彌補實驗場地受限等缺陷。本文依據(jù)中山大學(xué)新華學(xué)院建設(shè)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實驗室的建設(shè)過程提出思考。

隨著我國國家建設(shè)的高速發(fā)展，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)對醫(yī)學(xué)技術(shù)類學(xué)科人才的需求持續(xù)上升，醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)科以病人病理生理資料的采集、評估、診斷、非藥物和手術(shù)治療的措施、方式方法為研究對象。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)所需專業(yè)知識的增加以及專業(yè)分工的細化，醫(yī)學(xué)技術(shù)教育發(fā)展有著廣闊的前景。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為多學(xué)科交叉融合典型代表，是醫(yī)學(xué)技術(shù)的重要方向及前沿引領(lǐng)技術(shù)，伴隨著我國醫(yī)學(xué)、科學(xué)技術(shù)飛速進步助推著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)呈現(xiàn)井噴式的快速發(fā)展。如今大部分醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)設(shè)立在高職院校下，只有少部分本科院校開設(shè)此專業(yè)，但是社會對人才的學(xué)歷要求呈逐漸上升的趨勢，許多一線城市對醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才的學(xué)歷早已在本科之上，如今社會面臨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才緊缺的局面。中山大學(xué)新華學(xué)院（以下簡稱：本校）響應(yīng)國家號召，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才，不僅抓住了機遇也帶來了挑戰(zhàn)。

1 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實驗室的必要性

1.1 虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真也稱為仿真技術(shù)或模擬技術(shù)。它是用一個虛擬系統(tǒng)模仿一個真實系統(tǒng)的技術(shù)，通過虛擬創(chuàng)建能夠讓人體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以再現(xiàn)真實現(xiàn)實世界，也可以是一個虛擬構(gòu)想的世界。它可以讓用戶借助視聽覺和觸覺等多種感官與虛擬世界進行交互溝通，也就是說它是以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個三維虛擬世界，并能夠?qū)崟r反映實體對象變化與相互作用。

近年來，我國大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)，建設(shè)多個國家級虛擬仿真教學(xué)中心。從 2013 年教育部啟動虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)開 始，目前已批準建立了三批次共 300 個國家級虛擬仿真實 驗教學(xué)中心，覆蓋了全國 27 個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）以及軍隊。300 個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心分布在193 所普通本科院校。

1.2 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標

本校對醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的學(xué)生主要是往應(yīng)用型人才方向培養(yǎng)。需全面發(fā)展德智體美勞，適應(yīng)我國醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)不斷發(fā)展需要，擁有終身學(xué)習(xí)、科學(xué)思維、善于實踐、敢于創(chuàng)新、溝通交流和社會適應(yīng)等綜合能力，掌握一定的醫(yī)學(xué)理論與基本技能，掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，具有利用醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)解決基本的臨床實際問題的能力，能在醫(yī)療衛(wèi)生單位從事醫(yī)學(xué)成像、介入放射學(xué)以及相關(guān)工作的應(yīng)用型人才。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生通過學(xué)習(xí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)的基礎(chǔ)知識與基本原理，通過醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查技術(shù)的基本操作技能訓(xùn)練，需要掌握一定的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識;掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)的相關(guān)運用與知識;掌握現(xiàn)代影像學(xué)設(shè)備及成像的原理;熟練掌握醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查方法;了解影像設(shè)備的發(fā)展趨勢;熟悉有關(guān)放射防護的方針、政策和方法;掌握科學(xué)研究的基本方法;了解與醫(yī)學(xué)相關(guān)的人文科學(xué)知識;了解影像醫(yī)學(xué)的各專業(yè)分支的理論前沿和發(fā)展動態(tài)。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)要求畢業(yè)生熟悉醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查實踐技能，熟練掌握常規(guī)放射學(xué)、CT、MRI、超聲學(xué)、核醫(yī)學(xué)、介入放射學(xué)及放療技術(shù)等的操作技能，熟悉影像學(xué)設(shè)備的日常維護及常見問題處理。以上技能需長期熟悉操作以及拆裝醫(yī)學(xué)影像設(shè)備才能練成，而醫(yī)學(xué)影像設(shè)備經(jīng)常伴隨著價格高昂、占地面積大、存放場地特殊等性質(zhì)，使得通常無法采購放置在校園內(nèi)，即使去醫(yī)院見習(xí)也只能走馬觀花。此專業(yè)辦學(xué)四年以來，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師表示對于機器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和詳細的操作方法難以做到形象講解，學(xué)生表示只靠課堂教學(xué)難以深刻理解，更多還是需要實踐實習(xí)。可見在此專業(yè)教學(xué)中不可拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)方法，更要勇于尋找新思維高科技的教學(xué)手段。

1.3 虛擬仿真實驗在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢

如今虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，例如藥學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、檢驗醫(yī)學(xué)、護理學(xué)等，可有效地協(xié)助醫(yī)生制定更全面的診療方案?，F(xiàn)時國內(nèi)在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)范疇中的虛擬仿真技術(shù)已日漸成熟，將虛擬仿真技術(shù)實驗有機結(jié)合到醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)中，采用虛擬代替復(fù)雜實物，取代傳統(tǒng)的實驗操作的方式，可彌補許多傳統(tǒng)教學(xué)無法達到的效果：取代昂貴的大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，可大幅減少實驗教學(xué)設(shè)備的經(jīng)費預(yù)算;可避免有強輻射設(shè)備放置實驗室而帶來的環(huán)評風(fēng)險;可避免學(xué)生在醫(yī)院見習(xí)影響正常醫(yī)療工作的缺陷;可避免學(xué)生在醫(yī)院中因操作不當(dāng)損壞儀器設(shè)備的風(fēng)險;可避免學(xué)生在醫(yī)院因操作不當(dāng)儀器設(shè)備而受傷的風(fēng)險;可實現(xiàn)學(xué)生一人一終端的學(xué)習(xí)方式，彌補在醫(yī)院見習(xí)中十幾人圍著一臺設(shè)備而看不清的缺陷;降低學(xué)生在前往醫(yī)院見習(xí)過程中的意外機率。醫(yī)院是個不容錯誤的神圣的場所，然而醫(yī)院也是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)人才的重要場所，我們在培養(yǎng)人才的過程中，錯誤在所難免，但我們必須竭盡所能地減少錯誤。新形式的虛擬仿真實驗教學(xué)可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生輕松安全的完成實踐學(xué)習(xí)。劉寧[2020]等人在虛擬教學(xué)法在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)應(yīng)用中的研究顯示，采用虛實結(jié)合教學(xué)方式的學(xué)生比傳統(tǒng)教學(xué)方式的學(xué)生考試成績更高，教學(xué)滿意度也更高。由此可見，將虛擬仿真技術(shù)實驗加入到醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，是切實可行的方法，不僅可以降低教學(xué)成本、有效提高教學(xué)效率，還可以提升教學(xué)效果。

1.4 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)虛擬仿真實驗平臺

目前，應(yīng)用于影像技術(shù)人才培養(yǎng)的仿真實驗平臺主要分為兩大類：一類是場景與結(jié)構(gòu)仿真。這種方式適用于流程與設(shè)備結(jié)構(gòu)的教學(xué)，相應(yīng)的圖像是通過事先存儲于服務(wù)器中的案例庫，然后再調(diào)用的模式，此種模式在操作擺位與流程教學(xué)方面形象且逼真。另一類為數(shù)值模擬技術(shù)，在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中的應(yīng)用為醫(yī)學(xué)影像成像原理與技術(shù)仿真，它起源于20世紀50年代，最早用于氣相流體模擬以及核彈爆炸實驗?zāi)M等，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)擴展到力學(xué)、電磁學(xué)等多個領(lǐng)域。

在本校的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實驗室的建設(shè)過程中，經(jīng)過多方屢次論證，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合現(xiàn)時成熟的虛擬仿真技術(shù)，初期建設(shè)中首先采取上述第一類仿真實驗平臺，配置如下表的若干個虛擬仿真教學(xué)軟件：

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)學(xué)科下的三個虛擬操作實驗教學(xué)軟件以目前醫(yī)院常見的三大醫(yī)療影像設(shè)備為原型，軟件內(nèi)詳細模擬了每種類型設(shè)備從晨檢開機到病人擺位再到檢查結(jié)束的操作方法，給學(xué)生形象地展示了一名醫(yī)學(xué)影像技術(shù)人員的工作流程，讓學(xué)生真正踏進醫(yī)院機房前就對流程有充分的認識，減少犯錯誤的機會。

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)科下的兩個設(shè)備拆裝部件認知虛擬仿真教學(xué)軟件采用了較為經(jīng)典的兩種醫(yī)療影像設(shè)備，軟件中分別詳細展示了DR與CT整臺設(shè)備的各個部件，可將每個部件單獨顯示出來進行360度旋轉(zhuǎn)查看，有助于提高學(xué)生對設(shè)備的深刻認知。

虛擬仿真教學(xué)軟件必不可少的是考核模塊，若缺乏有效的考核方式，則無法掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以上每個軟件中都帶有考核模式，教師制定好考核的設(shè)備及人體部位發(fā)送到學(xué)生端，學(xué)生的每步操作，后臺自動記錄錯誤的步驟以及最終的分數(shù)發(fā)送給教師，教師也可返回給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)錯誤加深記憶，讓學(xué)習(xí)效果發(fā)揮到最大。

2 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)作為國家近年來大力發(fā)展的計算機技術(shù)之一，其作為橋梁有機地結(jié)合了醫(yī)學(xué)技術(shù)類學(xué)科與高等教育。虛擬仿真實驗教學(xué)具備很多傳統(tǒng)教學(xué)沒有的優(yōu)勢，但也存在無法取代傳統(tǒng)教學(xué)的方面，高校合理地安排傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬教學(xué)，彌補了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)在實現(xiàn)實踐技能中的種種困難，使得教學(xué)效果發(fā)揮到最大化。

（作者單位：中山大學(xué)新華學(xué)院）