乳腺鉬靶操作訓練教學模型的實現

黃浩穎　丁凡　王盈盈　何奕宗　朱辰韜

摘 要：針對醫用乳腺鉬靶機難以直接在教學訓練中應用的問題，我們借助單片機，提供一種乳腺鉬靶操作訓練教學模型，為學生提供動手操作的環境，以提高高校實驗教學的質量。

關鍵詞：乳腺鉬靶機；單片機；仿真教學

乳腺鉬靶機是目前診斷乳腺疾病的首選和最簡便、最可靠的無創性檢醫療設備[ 1 ]。乳腺鉬靶檢查以其分辨率高，重復性好，全面、直觀、安全等特點，已成為公認的乳腺疾病臨床常規檢查和預防普查的最好的方法之一[ 2 ]。但由于醫用乳腺鉬靶機數量少，輻射大，高校難以將其直接用于教學訓練。

針對上述問題，我們依據仿真教學平臺的設計思想[ 3 ]，提供一種乳腺鉬靶操作訓練教學模型。該模型構造簡單、操作簡便、教學成本低，實現了在實驗室就能直接完成乳腺鉬靶機的操作訓練的目的。仿真實驗平臺在的教學訓練中的應用將顯著提高高等教育教學的質量和效率[ 4 ]。

1 該模型的總體設計

這種乳腺鉬靶操作訓練教學模型，包括主機架、主機、運動控制單元、控制開關、工作臺。

主機架包括站臺（1-1）；運動控制單元（2）包括：基座（2-1），步進電機（2-2），轉動圓盤（2-3），固定螺絲（2-4），單片機控制模塊（2-5），導軌（2-6），角度顯示裝置（2-7）。基座（2-1）通過固定螺絲（2-4）與主機架（1）固定連接，轉動圓盤（2-3）通過固定螺絲（2-4）與主機體緊密連接。單片機控制模塊（2-5）通過USB通信模塊（5-3）與工作臺（5）相連。導軌（2-6）固定于主機體上。當步進電機（2-2）旋轉時，角度顯示裝置（2-7）會實時的顯示相應的旋轉角度。

主機（3）包括主機頭（3-1），主機體，其中主機頭內含鉬靶X線球管模型（3-1），限束器（3-2），主機體包括：透明乳腺壓迫器（3-3），濾線器（3-4），扶手（3-5），主機頭與主機體緊密連接。透明乳腺壓迫器（3-3）通過導軌（2-6）與由運動控制單元（2）控制實施升降。

控制開關（4）包括：電源開關（4-1），電源指示燈（4-2），透明乳腺壓迫器解壓開關（4-3），手持曝光開關（4-4）。

工作臺（5）包括：計算機（5-1），乳腺鉬靶機仿真操作軟件（5-2），USB通信模塊（5-3），USB通信模塊（5-3）一端與計算機（5-1）相連，另一端與單片機控制模塊（2-5）相連，實時傳輸數據，進而在乳腺鉬靶仿真操作軟件上形成正常乳腺鉬靶機所顯示的X射線透視圖一樣的效果。

2 該模型的工作方式

首先，將主機1，運動控制單元2，工作臺5接通電源，并啟動工作臺5的乳腺鉬靶機仿真操作軟件5-2。然后，根據練習要求和練習者的高度調節透明乳腺壓迫器3-3的高度。其次，通過計算機5-1控制單片機控制模塊2-5，使主機旋轉相應的角度，來實現不同體位的檢查。在檢查腋窩以及胸大肌時，患者可手扶扶手3-5，并根據檢查的體位、病變部位和程度通過手持曝光開關4-4來控制曝光時間的長短。

單片機控制模塊2-5會將模型包括透明乳腺壓迫器3-3的升降高度、主機2的旋轉角度、曝光時間的長短在內的實時信息通過USB通信模塊5-3傳至計算機5-1。乳腺鉬靶仿真操作軟件5-2會根據這些信息，調用數據庫數據，生成與正常乳腺鉬鈀機拍出的X線透視圖一樣效果的模擬圖像。改模型還可以通過實驗者適宜地調節曝光時間或主機的旋轉角度來改善圖像效果。

乳腺鉬靶機仿真操作軟件5-2可生成與測試者相似的乳腺X線透視圖，學生可根據老師的要求，通過合理的擺位進一步的確定乳腺病變部位。從而達到練習教學的目的。

3 結論

該乳腺鉬靶操作訓練教學模型操作簡便，安全，成本低，實用性高。通過仿真儀器完成教學訓練[ 5 ] ，能在降低高校教學用具成本，為學生提供安全真實的實驗基地的同時，提高高校教學的質量與效率，對高校實驗教學的改革起到深遠的影響[ 6 ]。

參考文獻：

[1] 呂濤，呂曉玉，汪湍，等.超聲與鉬靶攝片對乳腺癌早期診斷的意義[J].中國普通外科雜志，2013，22（11）：1414-1419.

[2] 代麗萍，高曼.乳腺鉬靶X線攝影篩查早期乳腺癌調查[J].中國公共衛生，2005，21（5）：573.

[3] 段齊文，劉芳，劉博科.基于化學仿真實驗平臺的化學實驗教學模式的創新設計[J].中國電化教育，2012，（08）：125-128.

[4] 王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[5] 吳涓，孫岳民，雷威，等.東南大學機電綜合虛擬仿真實驗教學中心建設規劃思路與進展[J].實驗技術與管理，2014，（10）：5-9.

[6] 徐祖華，王彥，黃智偉.高校仿真教學的調查與研究[J].理工高教研究，2002，21（6）：94-96.