数字X线虚拟教学系统的构建与实践

薛敏娜

（天津医学高等专科学校，天津 300222）

数字X线虚拟教学系统的构建与实践

薛敏娜

（天津医学高等专科学校，天津 300222）

分析数字X线虚拟教学系统的开发背景，介绍数字X线虚拟教学系统的开发思路和方法、实践教学中采取的方法、虚拟教学考核与评价及虚拟教学建设成效。

医学影像；模拟DR机；数字X线虚拟教学系统

目前，在医学影像数字X线教学领域，学生实训通常采用的是真实或从医院淘汰下来的X光设备，维修及维护费高、工作状况不好，有辐射，带有一定的危险性，在实际的教学实训中，往往只是走走形式，学生很难演练全套流程[1]。我校以课岗对接岗位核心课程X线检查技术为依据，基于X线检查技术岗位工作流程，开展校企合作，开发数字X线虚拟教学系统。

1 数字X线虚拟教学系统的构建思路

该系统包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括一台模拟DR机，全面模拟X光机的全部功能，学生可进行真实X光机上的所有操作。软件部分包括4个模块（影像技术练习、影像诊断练习、题库练习和教学资源模块）。学生通过此系统可全面熟悉、反复演练临床X线教学中的所有环节。数字X线虚拟教学系统改变了传统的教学模式，学生学习成绩、岗位能力、自学能力和整体素质均得到了明显提升。

1.1 以真实职业岗位环境为依据，研发模拟DR实训设备

模拟DR机可全面模拟DR机的全部功能。学生利用它能进行DR机上的所有操作，具有无辐射及危险环节，安全可靠，维护成本低廉的特点。系统包括一台模拟DR机、教师机、学生机。学生可在模拟DR机上按照规范的岗位工作流程操作，教师利用教师机对学生在实训过程中的所有操作对话进行记录、流程进行录像；观察学生在学生机上的操作，包括参数的选择、胶片图像后处理，实训完成后对学生进行系统的分析。

1.2 以岗位工作任务为导向，课岗对接，系统设计软件功能

对模拟DR机设计了相应的操作软件。教师机功能包括病例管理、考核管理、用户管理、成绩管理及资源管理；学生机包括4个模块：影技练习模块、影像诊断练习模块、考核模块和教学资源模块。学生可在这4个模块分别进行模拟岗位操作练习，胶片阅读及影像报告书写练习、考试前练习，查阅教材、课件、录像等教学资源。为学生搭建了一个信息化、网络化、模拟真实环境的自学平台。

1.3 面向对象，开发适用于教学的影像信息数据库系统

1.3.1 基于面向对象的多层结构 系统软件采用面向对象的方法进行设计和实施。真实DR机中涉及的所有器件在软件中都有相应的对象，从软件中的对象到现实中的实际物体，逐级抽象细化。这样在任何一个级别发生改变时，只需调整相应的层次即可。

1.3.2 3层结构 在数据库方面，采用了3层结构。在服务器端，底层采用SQL数据库，提供数据库的各种基本操作功能，如增、删、查、改等；中间层，在数据库层基础上添加详细的业务逻辑，如用户登录、权限认证等，影像图片的快速传输就建立在中间层上，非常高效。客户机的业务层和服务器的中间层直接联系，采用.NET Remoting进行通讯，非常灵活。

1.3.3 编码 界面部分采用微软.net平台中的WPF结构，用C#进行编码，大大提高开发效率。底层上，则采用C++编写代码，充分保证复杂图像处理算法的执行效率和内存占用。

1.3.4 影像压缩 系统中提供高清图像的实时异地监控功能。为了实现该功能，所有图像压缩后通过网络传送到异地。图像采用MP4格式压缩，采用了开源的xvid的压缩和解压库。

2 实践教学中采取的方法

2.1 校企合作，开发模拟DR设备，创新医学影像教学实训环境

我校与天堰医教科技研发有限公司合作共同开发模拟DR教学系统。模拟DR设备仿真程度高，具有完全仿真的外观、操作方式、图像显示等；在其上的操作和在真实设备上的操作完全一致；由于各个设备为模拟设备，因此不存在放射性危害，也不需要对实验室进行放射防护改造，使用安全、维护成本低，安装调试方便；模拟DR机上安装高清摄像头和超灵敏的拾音器和麦克风，可记录学生在实训工程中的所有操作对话，实训完成后教师可对学生的操作进行系统的分析。这些均能创新医学影像实训环境。

2.2 以工作岗位为导向，建立智能化高、模拟效果好的教学模式

该系统软件部分根据医学影像专业人才培养目标，对其功能进行了模块化设计。在影技练习模块，学生可利用模拟工作过程的人机交互式技能训练模块进行操作练习、自我评价和考核；在影像诊断练习模块进行报告书写练习及自我评价和考核，其中的自我评价是根据质控标准制定的；进入题库练习可以进行与X线检查技术课程及与资格证考试接轨的考试题库练习、考核；在教学资源模块，学生可以进行数字化课程学习。该系统智能化程度高、模拟效果好，具有良好的培训效果（见图1）。

2.3 建立群体化教学机制，满足不同阶段学生实训岗位的需要

通过服务器—客户端模式实现教学内容的群体化教学功能，适合医学影像专业教学需要。系统可为全体学生设置账号，实现了对学生的管理、监督、考核等。

图1 数字X线虚拟教学系统构建模式

2.4 制定与职业岗位紧密对接的实训及考核标准，使实训及考核更加贴近职业岗位

根据X线检查技术及诊断岗位规范化操作规程、行业质量控制评价标准及考核标准进行资源建设；收集各个部位正常及异常DR图像，为DR技术操作模块及DR诊断训练模块提供支持；编写与《全国卫生专业技术资格考试大纲（放射医学技术）》配套的教材及试题库，为学生参加考核、技能大赛及培训提供平台。

3 考核与评价研究

建立医学影像考核题库，在虚拟教学软件中设立考核模块。据此进行章节、期考及技能考核，学生的每一次练习均有日志记录，系统可以自动评分，学生也可进行模拟考核，迅速了解自己的错误并矫正。教师通过观看记录学生操作过程的录像及时评价，使学生获得及时反馈，提高学习质量。

4 建设成效

医学影像数字X线虚拟教学系统的构建创新了医学影像的实训环境，建立了医学影像人机互动的实训和考核模式，根据岗位规范化操作规程、行业质量控制评价标准及考核标准构建各模块内容及评价标准，真正实现了公正、公平的客观评价，通过网络平台，实现了学生自学、模拟操作、模拟考核和自我评价[2，3]，使学生能灵活地将所学知识应用到实际工作中，改变了传统的教学模式，使学生的成绩、岗位能力、自学能力和整体素质得到了明显提升，值得继续探索。

[1]郭华源.医学影像集中存储系统的设计与实现[J].中国医疗设备，2012（4）：37-39.

[2]李明珠,李彩娟，战海艳.医学影像诊断综合实验室的数字化建设与管理[J].中国医疗设备，2011（8）：65-67.

[3]王亚蓉，殷茜，段世军，等.医学影像学教学用PACS系统资源库的模式构建与管理[J].西北医学教育，2011（5）：962-964.

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1671-1246（2014）05-0041-02