医学影像虚拟仿真实验平台的运用实践探索

钟 依 张思雨 邹亲玉*

（1.长沙医学院医学影像学院，湖南 长沙，410219；2.长沙医学院口腔医学院，湖南 长沙，410219）

医学影像虚拟仿真实验平台有效融合了真实实验、现场实习实训和虚拟仿真实验，从而打造出带有学校特色的虚拟仿真实验平台，可以有效实施多个专业课程的实验项目。在现实操作过程当中，往往会遇到实验无法进行的情况，这些实验往往具有不可替代性、高危险性、极端环境需求性、高成本性、高消耗性以及不可逆转性等特点，这也极大地增加了教师的教学难度，降低了学生的直观理解度。此平台有效应用了先进的技术手段，包括虚拟现实、人机交互、仿真软件以及数据库等，可以合理构建虚拟实验环境，并且包含相关的实验对象，可以极大地满足相关教学需求，使医学影像的实验教学水平得到有效提高。

1 系统总体设计

医学影像学作为一门重要的实验科学，需要通过具体实验来发现相关的规律现象。通过有效开展医学影像实验课程，可以使学生的科学素质、研究能力和创新能力得到有效培养。但实验设备的耗资往往相对较大，而且还需要做好辐射防护工作，这也对医学影像实验的顺利开展造成阻碍。在此背景下，学校需要有效打造医学影像虚拟仿真实验平台，有效实施仿真实验教学，其可以有效弥补实验教学中的相关缺陷。在医学影像仿真实验开展过程中，利用计算机编程可以营造良好的仿真实验环境氛围，具体包括X 射线影像、磁共振影像、超声波影像以及红外线成像等[1]。

1.1 X 线机模块

X 线机模块主要采用计算机、软件等相关设备，从而建设X 线机的工作站，不需要X 线的产生和成像设备，可以对医学影像实现数字化仿真，并优化其后期处理。具体来说，需要变换图像灰度，并应用数字剪影技术、后处理技术以及窗口技术，对图像有效重建，从而有效开展虚拟仿真实验。

1.2 磁共振模块

磁共振模块具体需要利用虚拟软件以及计算机等相关设备，通过磁共振的结构原理，有效实现虚拟仿真处理，完成磁共振成像以及后期处理。通过对虚拟仿真的有效学习，可以更为深刻地了解磁共振的模块工作原理，具体包括梯度磁场的调节与测量、反转恢复序列侧纵向持续时间、连续谱磁共振[2]。

1.3 医学超声模块

针对医学超声模块展开分析，其超声成像原理具体而言包括两种类型的虚拟仿真。通过此模块，可以利用虚拟仿真技术，有效训练学生对超声仪器的使用，从而使学生能够有效掌握A、B 超的相关工作原理。除此之外，通过合理利用人体部位的B 超成像，可以进一步保证相关设备操作的流程性以及规范性。

2 医学影像虚拟仿真实验平台建设的必要性

首先，目前一些医学生的实践动手能力还相对较弱，而且缺乏临床思维，未能树立起良好的创新意识，专业能力相对较弱，这也对应用型医学人才的培养造成了严重制约。而之所以出现以上问题，主要与受到相关因素的影响有关，具体包括实验成本、实验特殊条件、动物实验不可逆性以及医学伦理等。对此需要有效应用现代信息技术，并对具有共享性、开放性以及交互性的教学系统进行研究，开发出虚拟化和网络化的实验教学系统，有效搭建虚拟仿真实验教学平台，以此来促进实验教学改革，学生能够充分了解实验内容，并为学生提供良好的动手操作机会，有效打破医学生在学习时受到的时空限制，有效突破医学人才的培养瓶颈，推动医学教育的健康发展[3]。

其次，近年来医疗卫生行业的准入制度已实现了深化改革，对相关医疗人员的专业能力也提出了更高要求。实习医生并不具有职业医生资格，所以在法律层面上不被允许从事相关临床实践操作。从法律层面展开分析，实习医生所进行的临床实践行为是一种违法行医。而我国相关部门对执业医师的资格考试改革也进行了分段实施，从而使此类问题得到解决。在医院的各项工作开展过程中，上级医师对实习医生不敢完全放手，担心其独自操作无法顺利完成，容易产生相关的医疗事故，引起医疗纠纷，这也降低了医学生的临床实践能力，无法有效提高其职业素质。因此，在学校教育阶段应全面强化学生的临床实验教学，对此需要有效构建医学虚拟仿真实验教学平台，从而医学生毕业后的工作能力得到有效提高。

最后，通过相关实践可以发现，虚拟仿真教学具有十分显著的教学成果，通过科学合理的搭建虚拟仿真实验教学平台，能够充分发挥带动与示范作用。但目前一些院校在此方面的资源还比较分散，未对其展开合理规划和科学管理。因此，现阶段需要有效创建基础教育和医学实验的虚拟仿真教学平台，并有效整合和集成平台资源，使其集中于统一管理平台，从而打破学科与课程的限制，结合专业教学和实验教学改革需求建立起完善的教学体系，系统化地实施虚拟实验，发挥出该类实验的重要优势[4]。

3 医学影像虚拟仿真实验平台的实际应用对策

3.1 医学影像实验室的一体化建设

在医学专业课程教学期间，需要对实验教学更加重视，而实验室建设对于提高实验教学质量有着重要作用。通过有效开展实验教学，可以有效培养学生观察病变、动手操作以及疾病诊断等方面的能力，因此要高度重视实验教学工作，使学生能够有效结合所学理论与实践，全面提高学生的专业水平。在实际建设专业实验室时，需要结合实际情况，并树立起长远的发展目光，从整体角度考虑，有效加强医学影像实验室的一体化建设，从而使信息化教学需求得到满足。在传统医学影像的实验室中，由于受到当时条件的限制，所以实验室布局相对分散，在功能上也比较单一，相关的实验仪器和设备较为落后，未能得到有效匹配，因此无法使信息化教学需求得到满足。为了使此局面得到改变，学校需要针对各课程教研组以及相关实验室进行一体化改造，具体包括医学电子、医学影像（如超声）诊断等实验室。对一体化改造的有效落实可以使实验室承担多门专业课的实验教学，使其满足信息化背景下的实验课程教学要求，从而使打造出的新型实验室会全面提高实验教学水平[5]。

3.2 优化医学影像实验室的硬件设施配置

对于医学影像应有效构建数字仿真教学系统，需要有效整合校园网信息系统、服务器，从而打造出全新的管理信息系统。该系统可以对局域网中的实时影像加以利用，合理优化科研工作，并通过校园网提供传输服务，采用一致且简单的浏览器接口，有效采集和汇总相关的音频、视频以及图像等信息，实现信息的有效共享。医学影像数字仿真教学系统通常包括三个部分，分别为测试系统、实习系统及多媒体网络教室。在多媒体网络教室当中，需要对教师所采用的多媒体计算机主机、学生使用的计算机分机、程控交换机、投影仪、多媒体电子讲台以及电子白板等进行配备。网络覆盖需要具体覆盖所有的办公楼、宿舍以及教学楼，使网络能够畅通运行。这样一来，学生可通过网络资源实现自主学习。在实习系统当中储存了大量影像资料，同时还包括编写的病历版，其具有影像报告模板、阅片工具以及看图工具等相关教学软件，需要安排指导教师对其专门负责。在测试系统当中则需要对标准化题库进行设置，并要能够随机合成试卷，配备相关的分析工具，学生在学习后可自行选择实习或测试，以此来检验自身的学习成果[6]。

3.3 创新医学教育基础与临床结合的虚拟仿真实践教育平台

通过加强医学的基础教育，可以全面提高医学生的学习能力和专业水平。因此需要对医学生的教育基础进行有效创新，并要充分结合虚拟仿真教育平台，有效提高学生的专业知识水平，使其掌握相关技能。通过虚拟仿真教学手段结合专业基础知识和临床实践技能，并将机能、虚拟、形态、实践等有效融合，实现跨学科整合，从而使各个学科实现统一管理、有效的资源共享，全面提高医学生的临床实操能力，培育学生的临床思维。在实际开展教育工作时，需要将器官功能、临床技能、思维结构等有效结合，同时还需要设计出具有特色的实验教育系统，其需要对医学影像的仿真虚拟平台以及形态学仿真教育平台等进行配置[7]。在平台群设计过程中，需要按照由简到繁和由高到低的原则，使其逐步过渡，确保能够有效契合学生的临床思维、符合学生的认知规律。在对教育内容进行设计时，学生在前期应对相关临床知识和技能进行学习，而到后期则应回归到基础教育，有效整合学生的所有学科内容，使知识系统得到完善。在资源建设过程中，需要对相关实验室、实验教材、实验课程以及教育资源等进行整合，并采取科学有效的激励措施，充分调动教师开发与设计虚拟项目的积极性，并与高水准教师加强交流和学习活动。通过采用此资源建设模式，一方面可以使平台的实效性和可持续性得到有效提升，另一方面还能够使教师的综合素质得到有效提高[8]。

3.4 在实践教育中引进网络技术和多媒体技术

在实践教育过程中，需要对以往的教育模式有效创新，具体应在实践教育中引进多媒体和网络技术，以此来有效创新和改革教育模式。具体来说，在对虚拟仿真教育平台进行创建时，需要对实践教育的信息化建设工作进行强化。在具体的教学过程中，任课教师需要充分利用平台的多元化功能，从而使以往的教育模式得到创新。例如，在教育平台中，教师可以在线布置任务并进行测试，通过平台远程访问学生[9]。教师在平台当中能够批改学生的实验报告，并将学生成绩自动统计；同时在教育平台中可以有效强化师生间的交流互动，有效保证医学影像实践教育、记录、评价、互动传输等过程的可视化，为教师的教育和学生的学习提供了全新渠道，使实践教育资源库得到有效丰富。在实践教育期间，需要以学生为中心，合理优化与改进教学模式。在实验教学过程中可以有效应用智能技术、网络技术以及多媒体技术，使实验教学的信息化建设水平得到有效提升。在此期间，学校自身需要加大资金投入，使平台得到升级与改造，全面打造一体化的实验教学信息化云平台。而平台应具有远程指导、自主学习、师生互动、质量控制与评价、可视化录播等相关功能。除此之外，学校应和附属医院加强合作，共同打造相应的资源共享平台，在实际教学过程中，附属医院中的相关典型临床病例可以为学校教育提供帮助，从而使虚拟教育资源得以充实，并有效落实大规模、共享以及在线等实验教育活动，极大地创新了传统教育模式[10]。

3.5 自主研发虚拟仿真实验项目

学校可通过有效开展科研工作促进提高教学水平，结合教学需求引进和购置虚拟仿真项目，同时还需要加大自主设计和研发力度，有效转化相关的科研成果，使其转变为实验教学方面的相关内容[11]。近些年，随着我国科学技术的快速发展，医学影像虚拟仿真实验教学中心也自主研发了PCS 网络教学系统等，这使中心获得了大量教育资源。为了使相关教学内容能够与学校的教学要求相匹配，并紧随教学改革的步伐，需要有效开展自主设计相关的综合型和创新型实验项目，并将其在带有学校特色的系列实验教材中编入，如临床技能学实训、人体显微机构学、实验医学机能实验学以及人体解剖学实验等[12]。

4 医学影像虚拟仿真实验平台实践运用的整体效益分析

在学校医学影像技术专业中，医学影像诊断学是一门十分重要的专业课程。伴随着我国影像诊断技术的快速发展，对此课程的教学也有了全新要求。需要对医学影像虚拟仿真教学系统进行有效开发和应用，可以为广大师生提供方便[13]。

首先，教师通过利用此网络平台，可以有效应用多媒体技术和网络技术为学生在线上课。具体来说，在教学过程中可以为学生展现图文并茂的CAI 课件，特别是病历版的CAI课件十分受学生欢迎。

其次，在全新的教育环境中，学生不再被动接受学习，也不再孤立，而是可以以小组成员角色在协商式的学习活动中积极参与，并发表自己意见。有效开发此系统可以打破传统教学模式的时空限制，教学活动的开展也不再局限于课堂，教师和学生之间的互动得到了明显增强，成为了积极合作者。

再次，无论是在学校教室，还是在学生宿舍，学生都可以通过教学课件来完成学习和复习活动。而且此系统的开发与利用，可以充分体现出以学生为主的全新教育理念，可以由学生自己来控制学习时间与空间，极大地强化了学生的自主学习。在对此系统进行应用后，学生可以通过此系统有效进行自习和复习，极大地提高了学生的创新和实践能力，使其能够更快地承担起实习工作[14]。

最后，在医学院校专业教学过程中，通过合理构建医学影像虚拟仿真实验教学平台，学生的学习效果得到明显提高，对学生就业能力的培养也具有重要作用。与此同时，通过有效融合此教学平台和专业课程教学，可以极大地提高教学质量。通过相关调研可以发现，在某校的医学专业教学过程中，通过合理利用此平台，对专业学生未来就业起到了明显帮助，学生毕业后的就业率对比往年明显提高。

5 结语

综上所述，通过对医学影像虚拟仿真实验教学平台进行搭建，可以引导学生完成相关的仿真模拟训练，有效掌握临床影像技术的相关知识和技能，并使当前阶段医学影像技术在实践教学过程中的不足得到有效弥补，进一步提高教学效果。在全新的社会发展时期，医学教育改革也在持续深入当中，通过有效创新实践教育，可以使医学影像的教育质量得到提升。通过运用医学影像虚拟仿真实验教学平台，学生能够进入到一个全新的实验空间当中，不仅可以激发其积极性和创造性，还能够进一步促进学校资源的开放与共享，使学校的教育需求得到满足，全面提高教育质量。