虛擬CT 仿真平臺(tái)在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

徐靜雅，吳樹(shù)劍，范莉芳

（1.皖南醫(yī)學(xué)院附屬弋磯山醫(yī)院影像中心，安徽 蕪湖 241002；2.皖南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，安徽 蕪湖 241002）

0 引言

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，主要是讓學(xué)生掌握DR、CT 及MRI 等影像設(shè)備的相關(guān)檢查方法及簡(jiǎn)單原理，熟練其操作的步驟和成像過(guò)程，明確各掃描參數(shù)給影像圖像質(zhì)量所帶來(lái)的影響[1]。但是影像技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中如果無(wú)法理論聯(lián)系實(shí)際，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生與教師配合的積極性不高，這將大大增加任課教師的教學(xué)難度[2]。而大型設(shè)備價(jià)格昂貴，想讓每名學(xué)生都有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作是不太現(xiàn)實(shí)的。虛擬CT 仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念是模仿GE 真實(shí)CT 機(jī)，以虛擬“闖關(guān)”操作的方式不限時(shí)間、不限場(chǎng)合、不限次數(shù)的呈現(xiàn)到學(xué)生面前，在學(xué)生的理論知識(shí)得以鞏固的同時(shí)，使學(xué)生掌握了CT 有關(guān)掃描參數(shù)、檢查技術(shù)操作流程和要點(diǎn)。

本平臺(tái)是一款兼有軟硬件的綜合性CT 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。使用時(shí)只需在IE 地址欄輸入：http://ct.wnmc.edu.cn/CT/就可進(jìn)入仿真教學(xué)平臺(tái)的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)硬件部分，學(xué)生操作起來(lái)就如同操作真實(shí)CT 機(jī)一樣。本研究旨在探討虛擬CT 仿真平臺(tái)在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用價(jià)值及可行性分析，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 資料

選取我校醫(yī)學(xué)影像學(xué)專業(yè)大三在讀生60 人（正在學(xué)習(xí)影像技術(shù)專業(yè)課）作為研究對(duì)象，其中男生28 名，女生32 名。

1.2 方法

本研究采用雙盲對(duì)照法，將研究對(duì)象隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各30 人。實(shí)驗(yàn)組采用傳統(tǒng)PPT 結(jié)合虛擬CT 的教學(xué)模式，對(duì)照組僅采用傳統(tǒng)PPT 教學(xué)。兩組學(xué)生在性別、年齡、平時(shí)成績(jī)等方面差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

本軟件設(shè)置了顱腦部、頭頸部、胸部、上腹部、下腹部、脊柱、四肢7 個(gè)CT 常見(jiàn)檢查部位的相應(yīng)模擬操作，以顱腦CT 掃描為例，采用講授式（Lecture-Based Learning,LBL）、團(tuán)隊(duì)（Team-based Learning,TBL) 教學(xué)法[3]來(lái)引導(dǎo)和組織學(xué)生學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)組教學(xué)首先由教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的PPT 講解，并且示范模擬CT 的每一步操作。然后由學(xué)生每5 人為一小組反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，遇到問(wèn)題可以隨時(shí)向老師提問(wèn)，也可以查閱平臺(tái)自帶的相關(guān)資料。對(duì)照組教學(xué)由同一名教師采用傳統(tǒng)的PPT 講解、學(xué)生提問(wèn)及教師解答的模式。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均接受4 個(gè)學(xué)時(shí)的授課。

1.3 實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備

基于Android 手機(jī)或者個(gè)人電腦的CT 仿真操作系統(tǒng)（如圖1），具有收發(fā)簡(jiǎn)單控制指令的NRF24L01 無(wú)線模塊和基于MSP430 微處理器控制模塊為核心的CT 教學(xué)硬件模型（如圖2）。其中仿真教學(xué)系統(tǒng)軟件部分所有界面全真模擬GE 公司CT 掃描設(shè)備操作界面背景顏色、按鈕排版及布局。

圖1

圖2

1.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

兩組學(xué)生在授課結(jié)束后，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一的模擬考試。試卷內(nèi)容包括顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識(shí)，每部分各10 分。同時(shí)進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷，問(wèn)卷內(nèi)容包括學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實(shí)際能力以及師生互動(dòng)情況。采用李克特5 級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，從“非常同意”到“非常不同意”分別賦予5-1 分[4]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

對(duì)收集的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布并且方差齊的均數(shù)采用（±s）表示，比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料：采用率和構(gòu)成比（%）表示，比較運(yùn)用χ2檢驗(yàn)。采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生課后考試成績(jī)比較

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)考試成績(jī)均優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表1。

表1 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后考試成績(jī)比較（分?jǐn)?shù)，±s）

表1 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后考試成績(jī)比較（分?jǐn)?shù)，±s）

組別 人數(shù) 掃描前 掃描中 掃描后 總分實(shí)驗(yàn)組 30 8.3±1.0 8.0±1.2 7.8±0.9 24.0±2.5對(duì)照組 30 7.3±1.2 7.4±1.4 7.1±1.2 21.9±2.7 t 值 3.71 2.03 2.61 3.12 P 值 0.001 0.046 0.01 10.003

2.2 兩組學(xué)生課后學(xué)習(xí)感受調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果比較

本次發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷共60 份，60 份問(wèn)卷全部回收，且均有效，有效問(wèn)卷回收率100%。調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果顯示兩組學(xué)生間比較在學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及師生互動(dòng)方面差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表2。

表2 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后學(xué)習(xí)感受（分?jǐn)?shù)，±s）

表2 兩組學(xué)生顱腦CT 掃描技術(shù)課后學(xué)習(xí)感受（分?jǐn)?shù)，±s）

組別 人數(shù) 學(xué)習(xí)興趣 理論聯(lián)系實(shí)際的能力 師生互動(dòng) 總分實(shí)驗(yàn)組 30 4.5±0.5 4.2±0.6 4.3±0.4 4.4±0.4對(duì)照組 30 3.5±0.7 3.3±0.5 3.6±0.6 3.5±0.5 t 值 6.44 6.25 5.22 7.98 P 值 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

3 討論

《醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)學(xué)》是一門多學(xué)科技術(shù)匯集和滲透融合的交叉學(xué)科[5]，同時(shí)又是影像技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課。所以，其重要性不言而喻。其中CT 檢查技術(shù)占影像檢查技術(shù)的大部分，各種檢查技術(shù)的原理及掃描操作方法緊密相關(guān)，所以學(xué)好CT 檢查技術(shù)對(duì)《醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)學(xué)》的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。但CT 設(shè)備價(jià)格昂貴、又有電離輻射[6]，所以讓每一位學(xué)生反復(fù)操作真實(shí)CT 機(jī)是不太現(xiàn)實(shí)的。基于此，本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的具有“軟硬件結(jié)合”特點(diǎn)的綜合性CT 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)能將CT成像原理知識(shí)、設(shè)備構(gòu)造及參數(shù)、檢查技術(shù)操作要點(diǎn)幾個(gè)既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程直觀展示出來(lái)并可反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，CT 有關(guān)帶教教師通過(guò)綜合運(yùn)用“LBL 教學(xué)法”“TBL 教學(xué)法”，引導(dǎo)和組織實(shí)驗(yàn)學(xué)生以每5 人為1 團(tuán)隊(duì)反復(fù)進(jìn)行模擬操作，直到熟練掌握。

虛擬CT 仿真平臺(tái)有助于學(xué)生掌握CT 掃描技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。本研究結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在顱腦CT 掃描前、掃描中及掃描后的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)課后考試成績(jī)均優(yōu)于對(duì)照組。虛擬CT 仿真平臺(tái)是模仿真正的CT 機(jī)，分為軟件部分和硬件部分。通過(guò)控制軟件部分來(lái)操縱硬件部分，軟件部分的每一步操作都和GE16 排真正的CT 機(jī)一樣，是一種闖關(guān)式操作，每一步必須完全操作正確才能進(jìn)行下一步，使學(xué)生操作時(shí)感覺(jué)就像操作真正的CT 機(jī)一樣。此外，平臺(tái)的首頁(yè)還自帶醫(yī)學(xué)物理、影像設(shè)備以及影像檢查技術(shù)等全套的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生在實(shí)際操作中每一步遇到疑問(wèn)都可以回頭查閱相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，反復(fù)記憶直至完全掌握。

虛擬CT 仿真平臺(tái)有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及增加師生互動(dòng)。本研究結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、理論聯(lián)系實(shí)際的能力以及師生互動(dòng)情況的評(píng)分均高于對(duì)照組。這說(shuō)明在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用逼真的教學(xué)工具，形象、生動(dòng)的教學(xué)方法以及營(yíng)造適宜的教學(xué)場(chǎng)景，可以極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及理論聯(lián)系實(shí)際的能力，同時(shí)還可以增加師生互動(dòng)，有利于培養(yǎng)師生感情。CT 虛擬仿真平臺(tái)與CT檢查技術(shù)的教學(xué)是一種完美的結(jié)合。教學(xué)過(guò)程首先由教師演示模擬平臺(tái)的每一步操作，邊模擬操作，邊進(jìn)行理論知識(shí)講解。然后由學(xué)生每5 人為一個(gè)小組，分組進(jìn)行反復(fù)的模擬操作，學(xué)生操作過(guò)程中遇到任何問(wèn)題可以隨時(shí)向帶教教師發(fā)問(wèn)。這種學(xué)習(xí)模式不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及動(dòng)手能力，還可以使學(xué)生之間相互團(tuán)結(jié)，增加師生互動(dòng)。

虛擬CT 仿真平臺(tái)有助于為學(xué)生提前適應(yīng)日后工作崗位。該仿真平臺(tái)是一種新型的實(shí)訓(xùn)模型，本平臺(tái)有以下幾大特點(diǎn)：（1）不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)只需在手機(jī)端或電腦端輸入特定的網(wǎng)址就可進(jìn)入平臺(tái)。（2）其本質(zhì)就像一臺(tái)簡(jiǎn)易CT 機(jī)，參數(shù)設(shè)定、操作流程以及操作時(shí)注意事項(xiàng)都和真實(shí)CT 機(jī)一樣，可以幫助學(xué)生較早的接觸設(shè)備，提高敏感性認(rèn)識(shí)，為以后更好地適應(yīng)工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。（3）該平臺(tái)每個(gè)掃描部位都包含大量影像圖片，學(xué)生在練習(xí)CT 操作的同時(shí)也可以提高相應(yīng)的診斷能力。（4）本平臺(tái)可供師生反復(fù)操作，投資成本低，節(jié)省了大量的物力和財(cái)力。

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及時(shí)代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的一些教學(xué)模式已無(wú)法滿足現(xiàn)代化教學(xué)的需要，為了提高教學(xué)效率，理論聯(lián)系實(shí)際是現(xiàn)代化教學(xué)的主流方向[8]。計(jì)算機(jī)虛擬顯示和仿真環(huán)節(jié)必將占有越來(lái)越重要的地位[9]。但是，實(shí)際教學(xué)中要做到理論聯(lián)系實(shí)際往往并不容易。尤其是影像技術(shù)教學(xué)，因?yàn)橛跋裨O(shè)備都是大型儀器，每日的患者檢查量又是如此多，一般的附院很難有專門的影像設(shè)備供學(xué)生操作。虛擬CT 仿真平臺(tái)完美的解決了這一難題，特別適合資源、經(jīng)費(fèi)相對(duì)不足的省屬本科醫(yī)學(xué)院校CT 影像教學(xué)所需。學(xué)生通過(guò)對(duì)虛擬CT 的反復(fù)操作練習(xí)，可以熟練掌握相關(guān)的操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，為以后走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，虛擬CT 仿真平臺(tái)應(yīng)用于影像技術(shù)教學(xué)是可行的，值得廣泛推廣。