人工智能在醫(yī)學(xué)影像教育中的應(yīng)用

余 苗

（徐州醫(yī)科大學(xué) 江蘇徐州 221000）

引言

隨著我國大力推進“雙一流”本科教育的建設(shè)，“新醫(yī)科”成為我國教育強國、建設(shè)健康中國的一個重要組成部分。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為臨床的一個重要領(lǐng)域，在疾病診斷、治療、療效評價等領(lǐng)域有著無可取代的地位。提高醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有綜合知識、創(chuàng)新能力和高素質(zhì)的人才，是目前我國醫(yī)學(xué)教育面臨的一個重大問題。醫(yī)學(xué)教育中的人工智能技術(shù)，促進了醫(yī)學(xué)影像教育的改革，使教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量得到了顯著改善，在醫(yī)療教學(xué)中取得了很好的效果，是當(dāng)前國際上的一個熱點問題，將人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)模式有機地融合在一起，也是未來醫(yī)學(xué)影像教育發(fā)展的一個重要方向。隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，以及它在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用，越來越受到人們的重視。

一、傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)存在的問題

1.傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、教材和教學(xué)設(shè)備不能適應(yīng)教學(xué)需要

當(dāng)前，我國大部分醫(yī)學(xué)影像教育的問題，主要是由于其教育觀念太過傳統(tǒng)。從教學(xué)設(shè)施、教學(xué)內(nèi)容等方面來看，目前的教學(xué)缺少醫(yī)療影像器材，多是依靠教材的講解，導(dǎo)致學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗，也不具備臨床診斷的能力[1]。目前，大部分的醫(yī)學(xué)影像學(xué)教材都比較陳舊，教材上的設(shè)備也跟現(xiàn)代的影像學(xué)設(shè)備有很大的區(qū)別，而且教材中的內(nèi)容也比較簡單，雖然有關(guān)于影像學(xué)的介紹，但并不是很詳盡，只是讓學(xué)生對各種影像學(xué)的影像特點有一個大致認(rèn)識。但是，隨著醫(yī)療技術(shù)的進步，影像學(xué)的分類也越來越精細(xì)，如放射科、超聲科等，各科室使用的儀器、儀器和影像學(xué)檢查的結(jié)果也各不相同。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)理念、陳舊的教學(xué)材料和教學(xué)器材已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)生的基本學(xué)習(xí)需要，也不能使學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力得到有效提高。

2.教學(xué)內(nèi)容、模式與學(xué)時的配置不合理

就當(dāng)前的醫(yī)療影像學(xué)來說，它所涵蓋的內(nèi)容非常寬泛，同一種類的影像學(xué)儀器種類繁多，不同的影像學(xué)檢查結(jié)果之間的區(qū)別，以及各種疾病之間的區(qū)別，使得醫(yī)學(xué)影像學(xué)的教學(xué)內(nèi)容涵蓋了太多的領(lǐng)域，因而，如何合理進行教學(xué)內(nèi)容、模式、學(xué)時的安排就成了一個非常關(guān)鍵的問題。由于不同的放射設(shè)備，對不同的患者和病癥都有不同的檢測手段，所以，要保證正確的診斷結(jié)果，必須要有一定的實踐經(jīng)驗。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、成像時間安排不合理，如超聲、X線、MRI等成像學(xué)科安排不合理，容易造成學(xué)生不熟悉某一種影像學(xué)檢查、診斷方法，造成學(xué)生誤診的概率，增加醫(yī)患糾紛風(fēng)險。

二、人工智能趨勢下醫(yī)學(xué)影像人才的新要求

1.扎實的基本功

醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的教學(xué)重點是對學(xué)生的影像診斷能力的培養(yǎng)，重點是對臨床表現(xiàn)、圖像的分析，而在人工智能時代，則要學(xué)習(xí)如何運用分析的方法，找到其中的規(guī)律，并進行深層次的挖掘。只有擁有深厚的基礎(chǔ)和深厚的專業(yè)知識，學(xué)生們才能主動地面對信息時代的機會和挑戰(zhàn)，從海量的資料中發(fā)掘出許多潛在的關(guān)鍵信息，從點到面地提高個體的能力，進而將自己的專業(yè)知識與人工智能技術(shù)應(yīng)用于臨床醫(yī)療服務(wù)中。

2.具有跨領(lǐng)域的跨領(lǐng)域問題分析

醫(yī)學(xué)影像是一種綜合的科學(xué)。它的教學(xué)范圍很廣，包括Dr、CT、MRI、Pets、B超等，同時也涉及自然學(xué)科、工程學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展也逐漸向計算機繪圖領(lǐng)域延伸。如果學(xué)生只是一味地學(xué)習(xí)理論知識，就會很容易陷入“只知正確，不知原因”的困境[2]。

3.醫(yī)學(xué)人文精神高尚

高尚的醫(yī)德修養(yǎng)有利于建立醫(yī)患關(guān)系，促進醫(yī)患關(guān)系的順利解決，既能保障患者的合法權(quán)利，又能樹立良好的社會形象，促進醫(yī)患關(guān)系的和諧。隨著時代的發(fā)展和發(fā)展，人們在求醫(yī)過程中的維權(quán)意識逐漸提高，對醫(yī)院的醫(yī)療質(zhì)量要求也隨之提高。因此，提升學(xué)生的醫(yī)學(xué)人文素養(yǎng)是非常重要的。

三、人工智能在醫(yī)學(xué)影像教育中的應(yīng)用策略

人工智能的理論教學(xué)在實踐教學(xué)中起到了引導(dǎo)作用，而實踐教學(xué)則是對人工智能理論的反饋，兩者是互補的。高校要加強與科研機構(gòu)、醫(yī)院、設(shè)備制造商等的協(xié)作，大力發(fā)展人工智能教育資源。將人工智能技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有機地結(jié)合在一起，使醫(yī)學(xué)教育的目標(biāo)和企業(yè)的發(fā)展需要緊密地聯(lián)系在一起。在醫(yī)學(xué)影像學(xué)的教學(xué)中，教師要主動地投入到人工智能的教學(xué)中，把各個學(xué)科和人工智能有機地結(jié)合起來，將智能醫(yī)學(xué)影像處理、深度學(xué)習(xí)、醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)運用于醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像診斷等學(xué)科，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科知識的基礎(chǔ)上，更好地把握未來的發(fā)展方向，從而培養(yǎng)出一批有遠見、有豐富知識的創(chuàng)新型人才。

1.建立新的教育觀念

要改變教師的教學(xué)觀念，使他們充分意識到人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像教學(xué)中的作用，首先，要定期組織醫(yī)學(xué)影像學(xué)教師參加培訓(xùn)，了解國家教育信息化和人工智能技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)政策，并將其與大學(xué)醫(yī)學(xué)專業(yè)的教學(xué)理念相結(jié)合，促進師生之間的交流。其次，教師要學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)和虛擬世界的平臺來授課和與學(xué)生進行交流和溝通，使學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境不再局限于學(xué)校，而是通過網(wǎng)絡(luò)和其他途徑進行基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，幫助教師有效地縮短理論和實踐的時間，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。最后，重視人文精神的培養(yǎng)。人文精神的培養(yǎng)可以在社會主義核心價值觀指導(dǎo)下，積極地引導(dǎo)和激發(fā)醫(yī)學(xué)生的主體性和主動性，使其樹立正確的職業(yè)道德，實現(xiàn)“潤物育人”的協(xié)同效應(yīng)。在課程設(shè)置上，教師要從思想和政治兩個方面對課程進行全面的考察，把顯性的專業(yè)知識和隱性的人文教育有機地結(jié)合起來，形成互為補充的課程內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生的高度的醫(yī)學(xué)人文精神。

2.對教育和訓(xùn)練的目標(biāo)進行修改

以前的教學(xué)內(nèi)容僅局限于教材或大綱，強調(diào)理論知識的記憶而忽視實操能力，重結(jié)果而輕過程。在如今的人工智能時代，醫(yī)學(xué)影像教學(xué)的目的必須被重新界定，在傳授知識的同時，也要注重學(xué)生的創(chuàng)造性和批判性。在教學(xué)計劃上，不應(yīng)以提高學(xué)生基本概念的筆試成績?yōu)橹饕繕?biāo)，而應(yīng)注重臨床影像學(xué)的臨床應(yīng)用與診斷。通過改革教學(xué)方案，合理安排教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)時數(shù)，保證醫(yī)學(xué)生在實踐操作方面的課時，保證醫(yī)學(xué)生有足夠的時間來學(xué)習(xí)各種醫(yī)療設(shè)備的操作、診斷結(jié)果，從而獲得更多的實踐經(jīng)驗。同時，要注重個性化的教學(xué)，由于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的應(yīng)用面很廣，所以，在教學(xué)中可以針對學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，設(shè)計出不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容和模式[3]。

3.轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，構(gòu)建新型教育體系

在人工智能迅猛發(fā)展的今天，數(shù)字化的浪潮，不僅使教學(xué)方式發(fā)生了改變，而且還使教育觀念、方法發(fā)生了改變。傳統(tǒng)的以“教材”為基礎(chǔ)的LBL教學(xué)模式，其核心是“教師”，而“教材”是其主體。知識比較落后，內(nèi)容比較抽象，不容易理解。目前，我國醫(yī)學(xué)院校普遍存在著“死記硬背”“高分低能”現(xiàn)象。在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的影像教學(xué)模式已無法適應(yīng)現(xiàn)代教育與科技的需求，人工智能的興起，為醫(yī)學(xué)影像教學(xué)模式的變革提供了新的技術(shù)平臺。人工智能是以計算機為基礎(chǔ)，模擬人類的思維與行為。人工智能和LBL的教學(xué)方式各有千秋，互為補充。在人工智能的幫助下，傳統(tǒng)的“雙師”教學(xué)模式將二者有機地結(jié)合起來。老師們會和虛擬的網(wǎng)絡(luò)助理一起工作。它的主要特征是：首先，利用虛擬的網(wǎng)絡(luò)助手，利用欣賞課、翻轉(zhuǎn)課、微課等在線視頻資源，并結(jié)合案例，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)；其次，打破了LBL教學(xué)的時空局限，使學(xué)生在任何時候、任何地點都能學(xué)到知識。同時，利用虛擬助教，可以幫助學(xué)生了解教育資源、評價學(xué)習(xí)效果、解答問題、減少重復(fù)勞動、提高教學(xué)質(zhì)量。特別是醫(yī)學(xué)影像的知識點比較多、圖像比較分散，不可能在同一時間內(nèi)將圖像、CT、MRI、B超等圖像資料進行完整的展示，從而影響到學(xué)生對圖像的認(rèn)識和判別。運用人工智能技術(shù)，以“器官系統(tǒng)”為中心，通過實例、視頻、音像等多種表現(xiàn)方式，從多層面構(gòu)建了影像病歷圖譜。在教學(xué)評價上，運用人工智能技術(shù)進行教學(xué)評價，逐步收集、評價和總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而達到個性化教學(xué)的目的。

4.加強學(xué)科基礎(chǔ)教學(xué)

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的迅速發(fā)展，對基本理論有較深了解，對今后的工作具有較強的可塑性。所以，在課程的定義、內(nèi)容、學(xué)時等各方面都有其特殊性。要注重基礎(chǔ)課程的教學(xué)，把基礎(chǔ)課程與學(xué)科專業(yè)發(fā)展相結(jié)合，兼顧現(xiàn)實的社會需求和社會的長期發(fā)展。在素質(zhì)發(fā)展上，教師應(yīng)積極地組織學(xué)生參加主題沙龍、研討會、學(xué)術(shù)講座、學(xué)術(shù)論壇等活動，以推動基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展與跨學(xué)科的融合，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。同時，科學(xué)研究是醫(yī)療科技迅速發(fā)展的推動力，加強醫(yī)學(xué)生的創(chuàng)造性思維是我們必須重視的問題。因此，在提高臨床科研水平的同時，教師要注意把臨床實習(xí)和科學(xué)研究的思考有機地結(jié)合起來，把科研能力的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)中，強化循證思維，把數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)有機地結(jié)合起來，積極開展科研活動，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。此外，要注重臨床實踐，注重臨床觀察，注重分析總結(jié)，注重問題解決，并開設(shè)符合國際醫(yī)學(xué)生特點的醫(yī)學(xué)英語等專業(yè)，為將來走向世界做好準(zhǔn)備[4]。

5.整合及優(yōu)化教育資源

醫(yī)學(xué)影像學(xué)是一門綜合、實用的學(xué)科。它涵蓋了人體的各個器官、系統(tǒng)。以前所學(xué)到的知識和影像大都是片斷的，不成系統(tǒng)也不能切合實際。常規(guī)的醫(yī)學(xué)影像專業(yè)包括B超、CT、MRI、核磁共振，相同疾病的不同檢查方法會由不同的設(shè)備教師教，這違背了近幾年所提倡的“以系統(tǒng)器官為中心”教育準(zhǔn)則。人工智能能夠?qū)鴥?nèi)外海量的影像知識與資源進行有機的集成與優(yōu)化，構(gòu)建以“器官系統(tǒng)”為中心的影像學(xué)報圖庫，通過視頻、音頻、視頻等實例，真實地展現(xiàn)各個系統(tǒng)的真實情況，提供直觀、清晰、豐富的真實場景。輔助各種影像方式的綜合與互補，讓各種影像裝置的復(fù)雜原理與知識變得更容易理解。同時，綜合分析各種醫(yī)學(xué)影像檢測技術(shù)的專業(yè)理論知識，使臨床實踐和理論緊密結(jié)合，使學(xué)生由點到面地掌握這一體系的知識。另外，由于各地經(jīng)濟發(fā)展的不均衡，導(dǎo)致不同學(xué)校所收患者的病種分布也不一樣。目前，有些地區(qū)師資力量不足，若能將MOOC等線上教學(xué)平臺整合起來，就能更好地發(fā)揮教師的潛能，實現(xiàn)教育均衡，更好地利用教育資源。

6.提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識和自主性

在人工智能的基礎(chǔ)上，計算機在知識的儲存與檢索上有了很大的突破。教育理念由“知識”向“自主”“創(chuàng)新”轉(zhuǎn)變，而傳統(tǒng)的“一對多”的講話式教學(xué)方式，對學(xué)生的自主性和解題能力有很大的影響。在學(xué)習(xí)過程中，人工智能和LBL教學(xué)模式的持續(xù)結(jié)合，可以增強學(xué)生的自學(xué)能力、解決問題的能力和創(chuàng)造性思維能力：①虛擬現(xiàn)實的臨床環(huán)境為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和感官認(rèn)知創(chuàng)造了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。師生在線教學(xué)，“一對一”情景教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主思維和問題解決能力；②各種以人工智能為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)軟件和平臺不斷涌現(xiàn)，能夠適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)需要。學(xué)生可以規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，選擇學(xué)習(xí)方式，展示知識，進行視頻講座、激勵課程、微課程、文獻回顧等。在課堂上，引導(dǎo)醫(yī)學(xué)生了解影像異常癥狀、診斷及鑒別診斷等基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識，并與同學(xué)進行網(wǎng)上溝通，解答各類疑難題目，提升學(xué)習(xí)興趣。同時，網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)員也能為醫(yī)學(xué)生解答問題，提高課堂教學(xué)的實效性。③人工智能技術(shù)可以把醫(yī)學(xué)影像的枯燥知識與網(wǎng)絡(luò)教室緊密結(jié)合起來，既可以防止教學(xué)脫離，又可以和現(xiàn)實中的案例進行交互，使所學(xué)的知識與實際的案例相互融合，并能有效地掌握放射、超聲、核醫(yī)學(xué)等學(xué)科的影像學(xué)，從而提高學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性[5]。

結(jié)語

綜上所述，隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷結(jié)合，不但可以提高學(xué)生的創(chuàng)造性和自主性，而且可以對師資隊伍的建設(shè)起到積極的推動作用，進而給醫(yī)學(xué)影像技術(shù)帶來巨大的發(fā)展機會。醫(yī)學(xué)院校的影像教師要不斷更新教育理念，主動迎接新的挑戰(zhàn)與機會，以人工智能為核心，不斷改進教學(xué)計劃，不斷提升醫(yī)學(xué)生的整體素質(zhì)，以培養(yǎng)全面、創(chuàng)新型、高素質(zhì)的影像專業(yè)人才，適應(yīng)新時代醫(yī)療發(fā)展的潮流。