基于在線互動教學云平臺的互聯網+醫學影像學教學模式研究

許定華，羅澤斌，徐曉紅，揭廣廉，羅樹存，黃毅鴻，江華堂

(廣東醫科大學附屬醫院，廣東 湛江 524001)

隨著我國醫療衛生改革地深入開展，努力培養一大批滿足醫療衛生事業發展的合格人才是亟待解決的課題。我們以此為契機，牢固樹立了培養“下得去，留得住，用得上、干得好”高層次實用型影像學專門人才的目標。醫學教育由于其自身的本質特性，以及醫學實踐中醫師診療活動的根本要求，決定了醫學生培養的核心是臨床專業技能地不斷提升。醫學影像學專業要以引進、運用系列現代化教育技術和平臺為抓手與切入點，以不斷提高學生臨床實踐技能為主線，積極倡導和努力踐行“盡早接觸臨床，盡快適應臨床，盡力提升技能”教育教學理念，切實有效地轉變舊的實踐教學模式與教學習慣，打造和錘煉出高素質專業人才。廣東醫科大學醫學影像學專業作為國家特色專業建設點，亦要求我們繼續緊跟信息技術時代教育的發展趨勢，適應“互聯網+醫學教育”新常態下高等醫學教育教學模式和教學理念的改革發展。為此，我們根據醫學影像的教學發展現狀，緊抓“精準醫療”，應用在線互動教學云平臺，對“互聯網+醫學影像教學”新模式進行了探索和設計。

1 醫學影像教學的發展階段

1.1 醫學影像學教學發展的四個階段

20世紀90年代之前,醫學影像圖像主要由普通X線機及A型超聲儀產生，影像醫師僅能通過電視系統實時直接觀察或把圖像信息僅存儲在影像科室的相關成像設備工作站內。醫生與患者、醫生與醫生之間的圖像信息傳遞、病人影像檢查圖像的存檔主要以膠片為介質[1]。課堂及實驗時間有限，學生與教師之間只能通過膠片溝通，信息單向傳遞，學生接觸膠片時間與機會有限，信息獲取途徑及方法極為有限，病例資源和圖像質量較為欠缺。

90年代以后，隨著計算機普及應用及相當掃描設備的出現，大量的傳統膠片影像轉變為醫學圖像，于是計算機+PPT便成了主要的教學媒介，數字化的影像教學開始出現。盡管可以一次性將膠片內容呈現給多數學生，但由于膠片掃描后圖像質量不高，部分信息不完整，展現形式簡單，而且需要投入大量的人力物力掃描和整理膠片，教師在增加新內容時也比較麻煩，學生還是處于被動式的學習中，動手機會少、實際操作能力弱。

21世紀初的PACS附帶教學。為了更便捷地存儲、傳送和顯示數字化的影像，美國放射學會(ACR)和國家電子制造商協合(NEMA)聯合制定了影像傳送及管理的標準DICOM,即醫學數字成像和通信標準，統一規范了影像及相關信息的組成格式和交換方法，使得包括CT、CR/DR、MRI、DSA、核醫學和超聲檢查等設備的醫學影像更有效地進行傳輸和交換，這也為醫學影像歸檔和通信系統(PACS)的建立打下基礎。借助PACS系統，影像教學也正式進入數字化信息共享階段。

隨著信息技術及網絡技術的迅猛發展，醫學影像的教學也步入互聯互通階段。隨著設備算法的改進和硬件的升級，高清影像生成技術愈加成熟，而高清圖像的顯示、傳輸與存儲技術也在快速發展中。例如將醫學影像存儲在云端[2-3]；利用HTML5和WebGL技術實現醫學影像的可視化在線傳輸，不但實現了影像的跨平臺傳輸，而且通過對影像重新編碼，提高了影像傳輸速度，且保證了影像的清晰度[4-5]。解決了互聯網背景下影像的顯示、傳輸及存儲三大問題，醫學影像的教學模式、教學方法、教學過程及教學路徑等都發生了很大變化，這也是下文要討論的問題。

2 在線互動教學云平臺的系統架構

人才培養離不開“教學-實踐”兩條基本主線。同時，綜合考慮到醫學生課堂-見習-實習、職前-職后的培訓需求，我們引進和構建了以下三個系統，組成完整的在線互動教學云平臺，見圖1。

圖1 在線互動教學云平臺系統

2.1 移動式醫學影像高清視頻遠程直播教學系統

醫學影像高清視頻遠程直播教學系統采用國際領先的視頻、音頻的實時傳輸技術，包含有視頻音頻采集器、接收器、放大器以及光纖傳送、4G寬帶傳送等最先進的軟件、硬件技術，不但能保證圖像、聲音的高清傳送，而且完全實時，亦能保證系統的穩定可靠。

系統采用實時高清網絡視頻通訊系統，包括影像專用高清網絡攝像機、遠程對講攝像機、多個醫療儀器專用視頻采集編碼器，實時采集高清影像并壓縮為適于網絡傳輸的多個影像視頻數據流，直播控制主機通過網絡獲取多個影像視頻數據流，分別進行解碼并整合為總視頻發送給高清視頻編碼器，供多個網絡用戶訪問，實現多方收看的高清影像音頻、視頻、圖文等數據信息資料的實時共享交流，實現醫學影像高清視頻遠程直播互動教學。

其主要設備包括：移動直播車、醫療影像采集傳輸系統、主控制箱、錄播直播系統、虛擬現實系統、微課虛擬制作系統、課室系統。在國內首次開創性地把影像科室的DR機、螺旋CT機、MRI機、DSA機、彩色多普勒超聲儀和PET/CT機的主屏顯示界面和檢查室的全景畫面全部同步、實時傳輸到示教課室，并通過多畫面融合功能任意調取和顯示某一影像檢查設備的操作界面和病人檢查全景，而且實現遠程控制實時攝像的角度、距離和高音質對話互通、示教宣講等，并隨時可進行錄音錄像來保存、存儲相關教學資源，有效避免既往檢查室空間狹小、學生觀摩和教師示教受到嚴重制約等系列難題。

2.2 醫學影像學模擬-實時-橫向教學實踐平臺

模擬-實時-橫向教學實踐平臺主要包括放射診斷思維實訓系統、綜合超聲虛擬訓練系統、TEE超聲心動檢查訓練模型、介入模擬訓練系統、實時3D重建解剖、影像及手術計劃訓練系統。系統分為操作訓練模塊和考核模塊。操作訓練模塊預設多個用于練習的病例，全部來源于臨床明確診斷的典型病例，包括臨床表現、生化檢查、各種影像學檢查圖像、手術記錄、病理結果及隨診復查等各項資料。考核模塊從操作訓練模塊隨機抽取試題組合成一套完整試題，學生在練習或考核完成后，產生自我評測報告。通過建設教學實踐平臺，構建出標準化的醫學影像學技能操作練習、客觀且量化的評測體系、人性化的多媒體理論知識講解與考核等功能，從而全面滿足放射科、核醫學科和超聲科同專業多個學科的橫向教學需要。這對我們從根本上改變在當前醫患關系緊張的形勢下，學生實際動手操作機會和時間極為匱乏帶來了突破性的契機。

2.3 醫學影像診斷培訓平臺

醫學影像診斷培訓平臺，是通過建立培訓平臺數據庫，通過軟件系統將標準的DICOM格式的影像轉換為JPG或PDF等其他格式儲存在服務器中。每個工作日中，由影像醫生審核圖文后，將特殊病例、典型病例和追蹤證實病例，用文字注解的功能，把相關的圖像做標釋后，按影像征象項目分類儲存進培訓平臺數據庫里。數據庫內容包含文本文件庫和圖像數據庫，文件庫內容為圖像標釋、影像表現、病理、臨床特點、分類索引、影像診斷和鑒別等；圖像庫內容包括數字化的影像解剖圖和各部位的典型圖像。檢索需要的教學病例時以分類影像征象作為檢索關鍵字，并且系統允許對其做日常管理和維護。

在此基礎上，培訓平臺可實現以下功能：

(1)課堂講解

課堂講解是適應于課堂上的理論教育，教師把準備好的理論知識要點以課件的形式給學生演示并做講解，管理有序的課件可使教師逐漸獲得一個便利的備課資源庫。

(2)閱讀學習

閱讀學習是配合課堂講解的自我學習方式，系統提供與課堂講解相關的電子文獻資料供學生閱讀，并可瀏覽來源于醫院里的典型病例檢查數據，包括影像圖像和診斷報告，通過閱讀學習，學生可逐步獲得實際的影像學專業知識和提前開始積累更多的臨床經驗。

(3)自我練習

每一個學習章節都附有練習題，供學生進行自我練習和測試，每一道習題均由系統自動判斷正確與錯誤，學生可及時獲知自己的知識掌握程度。

(4)在線考試

系統中包含題庫，并以試卷的形式展示，教師可分配在線考試任務給班級里的學生，在線考試以限時、即時判分的形式供學生進行考試，教師可根據考分情況掌握學生的學習狀況。

(5)模擬診斷

對于已經具備較好基礎的年級，教師可分配在線模擬診斷的任務給班級里的學生，模擬診斷可完全模擬真實醫院里的患者檢查情況，提供患者信息、病史、檢查影像圖像等數據，供學生對其做出影像學診斷。教師可對學生的診斷結果做出評語和評分，學生通過評語和評分來進一步提高自己的診斷水平。

基于以上三個系統建立的醫學影像在線互動教學云平臺，為醫學院校、臨床醫院的教師和學生提供醫學影像在線圖書館、醫學影像在線大講壇、醫學影像在線實習訓練中心、醫學影像在線評測系統、醫學影像教學管理系統及醫學影像學實時高清遠程直播互動教學等服務，實現醫學影像教學的數字化、網絡化、仿真化、實時化，為構建互聯網+醫學影像教學提供了科學高效的平臺。

3 互聯網+醫學影像的教學模式

在線互動教學云平臺架構下，完成醫學影像教學實驗基地與附屬醫院影像信息大數據的互動，實現醫學影像學適時、動態、全程數字化實踐教學，由此可產生以下教學新模式：

3.1 基于大影像、大數據、大平臺之間的大融合模式

大影像，是指影像醫學在多年的發展中，發展出來的各類不同影像設備及影像成像技術等。例如普通X線、CT、MRI、DSA、超聲及SPECT、PET，以及兩種影像技術的融合如SPECT/CT、PET/CT及PET/MR等一次檢查獲得多種影像信息成像技術。同時CT在更新換代中延生出螺旋CT、雙源CT、電子束CT等；MRI檢查不斷發展應用高場強、功能成像、波譜成像、灌注成像等技術；超聲檢查逐步應用超聲造影、三維超聲成像、彈性成像及高強度聚焦超聲等。借助于在線互動教學云平臺，將這些影像數據整合到云端，便形成了一個大的影像資源池，教師與學生可以隨時調用這些資源進行學習，豐富了課堂信息，從而使得教師的授課更為形象生動，學生的學習更為積極主動，同向提升了教學效能和教學效果。教師在理論和實踐教學過程中可充分利用海量的臨床病例資源，快捷有效地選取和顯示相關影像教學內容的豐富的各種影像檢查圖像信息和報告文檔，構建優化大影像、大融合的比較影像學教學模式。對于教學內容中的重點、難點及相對抽象籠統的部分，教師從不同的維度、不同的視角、不同的影像檢查手段，通過典型圖像、實物圖、圖表、表格等多種方式深刻、全面、直觀地展現出來，幫助學生事半功倍地掌握正常與異常的影像表現、各種疾病的綜合影像診斷與鑒別診斷要點。同時通過學習平臺，教師可以進行課件制作、出卷、閱卷等工作，對學生的學習過程進行跟蹤，從而展開有針對性的個性化教學。

3.2 模擬現實的仿真教學模式

模擬現實的仿真教學正在興起和快速發展，一定程度上引領了高等醫學教育的革命性變革。它是一種通過程序控制人體模型代替現實中真實患者進行臨床教學的方法，解決了病人隱私保護和不當操作導致的可能傷害等難題，具有相對真實性、程序統一性、內容規范性、重復利用性和低成本損耗性等顯著優勢。目前，模擬仿真醫學教學已在全球范圍內得到推廣應用，其中包括影像實訓模擬平臺。影像模擬的仿真教學為學生提供了大量臨床常見病、少見病的分析及診斷，為學生提供介入治療模擬訓練、綜合超聲及TEE檢查重復訓練的機會，讓他們能夠感受和體驗接近真實的醫療環境，提前介入醫學分析與診斷，對于提高影像醫學的教學質量具有重要意義[6]。借助在線互動教學云平臺，我校目前已初步形成了一個開放包容、資源共享的虛擬仿真實驗教學體系。同時尋求進一步運用信息網絡化技術實現虛擬仿真實踐教學內容的在線網絡的全天候學習和傳播示教。

3.3 CBL+PBL的混合教學模式

CBL教學模式實行以病例為基礎的小組討論式教學法，堅持“以病例為先導、以問題為基礎、以學生為主體、以教師為主導”的原則。基于問題為基礎(PBL)教學法是指教師針對臨床實例，采取提問的方式引導學生不斷思考、逐步解決問題，從而理解掌握教學內容[7]。兩者都基于“問題”，都有賴發揮學生的主觀能動性。PBL教學法的核心是問題，強調由學生通過自主探究來實現問題的解決；CBL教學法強調以案例為主線來認識和解決問題，學生可獲得更多類似實際環境的臨床體驗，能盡早適應臨床一線角色。二者的區別在于，PBL教學法偏重于理論知識的學習，對臨床技能和臨床思維的訓練凸顯不足，必須由學生查找搜集和分析提煉相關資料信息，在課外完成；CBL教學法一般在課內完成，但受教學時限制約，缺乏對學生橫向思維的培養，學生基礎理論知識的掌握難以全面、不夠牢固[8]。

我們在醫學影像學專業理論授課和實踐教學中不斷摸索運用CBL+PBL的混合教學模式，可使教師和學生針對典型病例的教學內容提出若干問題，以此為學生分組依據，每組學生根據特定問題來自主收集圖像信息和文獻資料等，再進行小組的集體討論和統一意見，然后推選出代表翻轉角色，以教師的身份面對全班進行講授，并由教師及時指導和全面點評。通過兩種教學模式的深度融合和有效整合，取得了顯著的教學效果。借助在線互動教學云平臺，學生不僅能從平臺中獲取大量的案例和資源，更可以先進行仿真實驗驗證對問題的猜測，從而得到更有效的答案，拓展了學習討論的深度和廣度。通過案例討論逐步分析驗證和歸納總結出患者的綜合影像學表現與鑒別診斷，一定程度上客觀真實模擬了臨床實際工作中影像診斷和介入治療的過程，切實有效加深了學生對不同疾病綜合影像學表現的認識。PBL+CBL的混合教學模式為學生搭建了自主探索學習的平臺，使得學生對各種問題可進行發散性、多維度的討論研究，從而形成多種方式、多種渠道、多種角度解決問題的學習能力和思維模式，培養學生具有良好的學習獨立性、靈活性和創造性。

4 結語

基于在線互動教學云平臺的醫學影像學教學模式的研究和探討，為信息時代環境下“互聯網+”理念的醫學影像學教育提供了數字化、網絡化的教學平臺和應用模式，使醫學影像學教育更為先進高效，其對醫學診斷的作用意義不言而喻。這些平臺和模式是在醫學范圍內，遵照醫學教學規律衍生而出，是能夠適應醫學教學需要的信息技術時代的教學手段。但隨著科學技術和教育技術的發展，目前VR(虛擬現實技術)、AR(增強現實技術)在教育中的應用不斷加深，MOOC(慕課,大規模公開在線課程)、微課、翻轉課堂等教育形式不斷得到推廣，我們也將不斷關注這些新的技術和手段，嘗試將其結合應用到醫學影像學中，不斷探索醫學影像學教育教學的最佳途徑。