CT、MRI仿真操作系统在实验教学中的应用

赵鹤亮 洪 波 赵新斌 张惠英

(河北联合大学附属医院CT室，①放射科 河北唐山 063000)

医学影像技术的教学，主要目的是帮助学生学会CT及MRI等影像设备的相关检查，熟练其操作的步骤和成像的过程，明确成像参数在影像检查结果质量方面存在的影响。同时要帮助学生掌握不同病理情况下使用不同参数组合的方法，让影像检查结果以其最敏感的方式显示病变。以上都是在教学中保证基本质量的要求。要达到这些目标，就要选择最有效方法。实验教学就是一种解决的途径，它是将理论知识与临床实验的教学完美结合，通过高仿的计算机系统为学生讲解和操作临床影像设备。实验教学的质量直接影响学生的就业机会和工作实践能力［1］。但是，该教学也存在较大的缺陷，医学影像设备需要高投入，限制了对CT和MRI的操作室的建立，最终不能正常地开展影像检查的操作课程，无法将教学与技能训练完全的结合起来。这些都对学生的影像技术学习不利，使其不能较好地学习知识、了解原理，更是减少了实训的机会。所以如何可以解决这些教学难题，达到满意的实验及实训效果，笔者采用计算机仿真分析的方法来进行教学实验设计［2］。近来得到了国内同行的广泛关注。

1 影像实验的教学要求

针对我国对影像专业所设定的培养方案、教学大纲以及实验目标等方面的要求，所要研发的相关软件要定位在本科影像专业。不仅要在实验室做到仿真扫描的操作，同时要帮助学生深入的理解影像技术相关理论知识。通过对我国目前应用的主流的CT和MRI品牌的调研。经过论证最后选定西门子公司1.5TMRI扫描仪和16层螺旋CT扫描仪作为仿真操作软件的研发蓝本［3］。编程软件的选择基于一定的要求，操作系统必须流畅运行，体积较小，稳定安全，但是计算机硬件无需太高要求，适合所有的WINDOWS系统。软件系统要求相对开放，帮助改善本专业的操作技术以及科研条件，定期对其进行升级以适应教学要求。

2 仿真操作系统研发

2.1 探究内容 ①主要的研究内容是国内近期主流影像设备的基本操作原理、界面以及成像参数等，此外还有参数间关系、参数选择在影像质量上的影响，最后明确系统模式及其功能。②在主流设备基础上确定系统的框架、编写流程等，以期系统的仿真达到最优的效果。③针对人体的不同部位，并根据其在影像图片的不同适用范围及要求等方面，采集不同的图像建立准确的影像数据库，为教学提供详细的影像资料。④明确人体部位与操作界面、参数等的详细对应关系。

2.2 设计原则 ①智能化原则:设计的系统要自动判别扫描时设定的参数及选项。若出现参数以及选项的遗漏、设定参数出现错误等现象，要在其保存协议过程中拒绝预扫描，待其修改错误后才可实施操作。②科学性原则:要求设计整体新颖，具有缜密的构思，准确地突出教学目的，完全符合影像学的要求。此外，系统可以随时升级以便满足影像设备的进展和更替。③实用性原则:该仿真操作系统在开发时要求的语言模式是英汉双语，同时适应于本科教学和大中专的教学要求;配合实训操作加强成像原理知识的理解;在WINDOWS系统下建立影像设备，将两者的操作界面完美结合，在个人的电脑上对该操作进行设备的模拟，以便实时调用数据库中的资料，使得教学达到实训效果。为学生毕业后自主接受继续教育提供了可能［4］。

2.3 系统结构

2.3.1 CT系统。①初始界面:录入患者的基本信息以及其检查的部位。②扫描设定面:对定位像的扫描参数、扫描程序进行设定。③操作界面:选取该次扫描的范围以及检查的部位。④参数设定主界面:设定具体的扫描参数以及扫描方法，同时帮助扫描程序的启动。⑤重建界面:将薄层图像调入，能够应用常见重建技术，实施多平面重建技术、曲面重建技术、最大密度成像技术、容积再现技术等主流技术的操作。

2.3.2 MRI仿真系统。①主界面:该界面有11项功能模块，进行信息采集、部位选择、体位、设定扫描的参数、保存以及激活等功能。②操作界面:帮助对扫描部位以及范围进行准确的确定，采集信息，处理定位像。③显示图像界面:扫描后采集的图像，并且处理采集图像。④重建界面:重建三维图像。

2.4 技术要求 完善主界面以及从属界面间的链接，同时将数据进行保存、显示以及调用等。确保临床操作维持在高度的仿真，并且结合探索以及理论知识的切入点。帮助学生完全地掌握影响相关基础知识，正确地对选项以及参数进行设定。同时顺利地对扫描协议进行保存，将仿真的扫描进程完成启动，这样才是实现了理论与实际的密切结合。该仿真系统时多参数选择的设计方法，能够在人体全部部位进行多功能的模拟扫描。同时其功能模块在设定选项和参数等方面均符合临床的真实要求。依照教材的影像学知识进行一定的简化，按照常规的扫描参数进行范围的选取。而且每项参数均与实际情况有准确的链接。

3 实验教学应用

该仿真教学在影像实训中是一种新型的新模式，在我院的本专科学生的教学中广泛的开展使用，得到了师生的肯定。其主要的特点有以下几个:①将大型、复杂的影像设备简化，其操作流程、参数设定以及成像过程等均以仿真的技术操作，完全无需限制人数以及环境等，帮助学生较早地接触设备，提高感性的认识，深刻地了解影像知识以及关键点。②真实感较强，提高学生对学习以及操作的兴趣，为其以后的临床事业打下较好的基础。③仿真系统的图片中包含大量的人体部位准确断层图片，但是研究含有质量较低的图片，可以帮助学生进行图像质量的判断与评价。④常规的实验教学需要大投资，而仿真系统却耗材极低，在反复利用的基础上节省很多的经费。

［1］孙述和，谢青松，董付国，等.操作系统实验教学研究与探索［J］.计算机教育，2012，(1):93

［2］李 碌，武海澄，刘正敏，等.永磁型MRI系统中磁体的仿真分析与优化［J］.计算机仿真，2005，22(7):239

［3］汪百真，俞曼华，张俊祥，等.CT、MRI仿真操作系统的研发及在实验教学中的应用［J］.蚌埠医学院学报，2013，38(2):219

［4］黄 磊，翟 健，陈基明，等.基于Web技术的MRI仿真训练系统在Mm开放实验教学中的应用［J］.电化教育研究，2012，3(227):72