AR技术在医学影像教学中的探索

杨理德 杨亚平 彭少志

【摘要】目前AR在医学领域以及教学领域中，得到了广泛运用，但在医学教育方面的运用还是较为局限。本文结合当前医学教育过程中的不足，有机融合AR技术，为医学教育领域提供了创新的教学方式，改变了原有教学方式，运用新教学方式有效提升学生积极和主动性。文章在分析AR相关技术的基础上，探究了该项技术在医学影像教学中的运用。

【关键词】AR 技术;医学影像;医学教学

【中图分类号】R-4;G434 【文献标识码】A 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.13.221

AR——Augmented Reality，又称之为增强现实，这些年在各大领域中均取得了一定的成果，同时广泛运用至医学教育领域。为了与时代发展同步，培养创新方式下的医学学生，不断优化教学研究是时代发展的需求。目前，AR运用医学影像教学中，可有效提升学生学习的灵活、积极性，极大激发起学生对影像学的热爱，同时为他们提供了綜合运用的多学科知识平台。

1  AR技术概述

AR技术于上世纪50年代至60年代时期，由Morton Heilig发明了一项 Sensorama 刺激器，该产品的出现开启了AR技术大门。AR是把多媒体结合仿真技术构建一个听觉，触觉，视觉嗅觉为一体的虚拟世界。用户可以直观感受虚拟空间的各种物体，并且与之相互动。这些年该技术快速发展，融合了计算机仿真多媒体，网络视频人工智能等多项技术，包括了计算机图形学模式识别等多种元素，是当前现代仿真技术的拓展。 AR最大的特点在于，可以让用户身临其境的想象，同时和虚拟空间物体交互联系。

2 传统影像教学中的问题

通过调查显示发现，当前各大医学高校的医学生在学习影像知识的同时，一般是通过课本来学习，教师上课的时候运用PPT展示影像表现。多数学生并没有办法零距离接触影像图像，而且授课的时候以平面图像教学为主，立体效果不理想。如果是非医学影像专业的学生，他们未能涉及断层解剖以及影像解剖等专业型的课程，所以对影像只有最基础的了解，图像的识别和分析能力缺乏，对医学教育有一定的影响。由此可见，传统的医学影像学基础知识涵盖广，涉及点多，包括了工程学以及物理学等多项学科。教师在讲课的时候具有一定的难度，而且学生理解是困难重重。

如何根据影像学专业的特点开展创新人才的培养，是顺应时代发展教育体系的需求，为了提高教学质量促进教学改革，提升教学质量，本文需要从教学实践角度作为出发点，结合医学影像专业的学科特点，提供全新的、灵活的创新性教学，将枯燥的教学过程转变成为灵动的教学形象，调动起学生与教师的积极性。在教学过程中通过AR技术和真实情景相融合，可以有效提升影像的综合诊断力。利用AR技术重建人体的各个器官，通过技术操作可以精准的显示出器官的结构以及位置，有效解决教师在传授过程中遇到的困难，也解决了学生在学习中存在的问题，有效提升学习的积极性以及教学质量。

3  AR在医学影像教学中的可行性

伴随着计算机技术以及信息革命的发展，计算机在教育领域的运用不断深入，一些传统教育观和教学模式，面临着极大挑战。为了可以适应时代的发展，大力促进医学教育事业的改革，影像教学改革过程中，众多国内国外的影像教育专业者努力探究，尝试着将现代计算机辅助技术运用于医学影像教学。和理工科一起合作，联合研发出合适医学影像教学的多媒体教学软件，事实证明了该软件具有一定的运用效果。但是多数教学软件局限于局域网内，使用的是单机版，功能较为局限，同时国内外的教学系统研究中未能加入影像学仿真操作部分，因此构建网络化虚拟影像学教学系统非常有必要。

4  AR技术在影像教学中的运用策略

4.1 利用AR技术构建影像模型

以往人们认识人体结构时，其认识通过大概解剖方法得知。伴随技术的不断进步，人们开始依赖各种影像学方法，如X线、CT以及MRI等。但是当前影像技术对于人体结构观察有局限性，而且这些数字图像在仿真操作性上有所欠缺。在人体内，人的各器官是重合在一起的，部分器官结构精细，对医学生学习存在一定困难，不易直接观察各器官的毗邻关系。因此，结合AR技术，通过虚拟以及真实图像有机结合，构建出器官的3D立体的结构，在真实解剖结构上增添虚拟图像，可随时切换观察目标的器官，通过特定操作，可有效显示目标的器官，能方便学生进步认识不同器官的结构。

以肝脏为例分析，收集临床CT影像数据，重新构建起肝脏的AR模型，运用模型，教师可以把脏器内的血管清晰展示出现，使用肝脏血管走形对于肝脏分段处理，清楚分段有利于定位肝脏的病变，同时定位了病变也可以快速的进行病变手术的切除。通过这样讲解，学生可清楚认识其结构，将原有只能在心里构建起的模型直观呈现，为了学生构建可以真实触碰的场景。

4.2 AR技术优势性及局限性

教师通过操作平台，对器官AR模型任意操作，向学生展示目标器官内部结构及位置，医学影像专业学生通过教师展示，对于器官的影像学解剖有进步认识，也可自己动手操作加深理解。伴随技术的发展，影像和AR技术结合可能也存在一定局限性。个性化的差异以及疾病发展各有不同，因此疾病在影像上的发展各不相同，运用AR技术重新构建图像也只是其中一小部分，无法将所有疾病通过该方法进行学习，当前只能对一些常见的、多发病的典型影像开展学习。

5 结束语

在科学技术全面发展的过程之中，运用网络技术将AR技术融入课堂教学，可改变传统的教学方式，不断的优化教学方法，在确保教学结构完整的基础上，为学生提供一种创新的教育形式。将AR技术和 CT、MR 图像结合，并运用于医学影像教学课堂中，为学生带来全新体验，让学生在新学习课堂氛围中感受良好的视觉体验。并且在学习知识的同时可自己动手，提高实践操作锻炼能力。相信在未来科学技术进一步的提升过程中，AR在影像教学中运用越来越广。

参考文献：

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基金项目：广州市加速康复腹部外科重点实验室（编号：201905010004）

*通讯作者：彭少志，广州医科大学附属第五医院医学影像科·广州市加速康复腹部外科重点实验室。