醫學影像物理學教學點滴

楊華洲

（銅仁職業技術學院，貴州 銅仁 554300）

醫學影像物理學是影像技術專業的專業基礎課，也是一門必修課。筆者多年來把教育學、教育心理學理論應用于該課程教學，得到學生、同行和領導的好評與肯定，取得了較好的教學效果，現將教學體會做一總結。

1 因材施教，篩選教學內容

采用由人民衛生出版社出版、普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、衛生部“十一五”規劃教材、吉強與洪洋主編的4版《醫學影像物理學》作為教材。該教材包括X射線物理，X射線影像，超聲波物理，超聲成像，磁共振物理，磁共振成像，核醫學物理，核醫學影像，電離輻射的生物效應、損傷與防護，涵蓋物理學、影像技術、計算機技術等知識，內容豐富，且有配套的CAI課件光盤和學習指導。我校為高職院校，生源有高中畢業統招、中職推優、中職單報高職，學生素質參差不齊，學習基礎和學習能力相對較弱。醫學影像物理學課程每周4學時，如果從緒論到最后一章全部講授，學生往往感到學習難度太大，學習起來很吃力，教學效果不佳。我校學生的就業方向是鄉鎮衛生院或私立醫院，通過與放射科醫生交流，結合這類醫院影像設備配置情況，我們挑選緒論、X射線物理、X射線影像、超聲波物理、超聲成像作為教學內容，電離輻射的生物效應、損傷與防護等放在輻射防護課程講授。這樣的安排使學習難度大大降低，讓基礎薄弱和學習能力相對較弱，甚至沒有學習過高中物理的學生，都能夠跟上教學節奏，較好地掌握這部分知識，取得滿意的教學效果。

2 循序漸進，突破教學難點

教材中有的知識點是直接得出結論，學生初次接觸，學習起來有些困難。根據循序漸進原則，可補充一些深入淺出的推導過程，遵循學生認識規律，逐步引出結論，降低學習難度，突破教學難點[1]。比如，質量衰減系數的引入。教材中說由于線性衰減系數與吸收物質的密度呈正比，而物質密度會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，因此，線性衰減系數也隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，為了消除這種與物質密度的相關性，引入質量衰減系數（μ/ρ）。質量衰減系數的定義為線性衰減系數除以物質密度，質量衰減系數表示X射線光子與每單位質量厚度物質發生相互作用的概率。質量衰減系數和靶粒子截面之間的關系是μ/ρ=σ（n/ρ），質量衰減系數是靶粒子截面與單位質量物質中的靶粒子數的乘積。對此，學生會產生疑問：為什么質量衰減系數是線性衰減系數μ與密度ρ的比值？為什么質量衰減系數表示X射線光子與每單位質量物質發生相互作用的概率？為什么質量衰減系數是靶粒子截面與單位質量物質中的靶粒子數的乘積？筆者在教學過程中本著循序漸進原則，在學生已經學習線性衰減系數的基礎上，對質量衰減系數的引入進行推導，即：

∵μ=σn，n為每單位體積中的靶粒子數

又 ∵ρ=m/V 可得 V=m/ρ；當 m=1 kg 時，V=1/ρ（m3）

∴每單位質量（比如1 kg）應有1/ρ個單位體積

∴每單位質量的靶物質有（1/ρ）·n個靶粒子

∴由μ（μ表示X射線光子與每單位厚度物質發生相互作用的概率）的定義類似得出σ·[（1/ρ）·n]表示X射線光子與每單位質量厚度物質發生相互作用的概率：σ·[（1/ρ）·n]=（σn）/ρ=μ/ρ

∴μ/ρ表示X射線光子與每單位質量厚度物質發生相互作用的概率，稱為質量衰減系數

∴（μ=σn描述了線性衰減系數等于靶粒子截面與單位體積中的靶粒子數的乘積）質量衰減系數和靶粒子截面之間的關系為：μ/ρ=σ·（n/ρ），該式表明，質量衰減系數是靶粒子截面與單位質量物質中的靶粒子數的乘積

推導結束后，還進行總結：截面σ定義為一個入射粒子與單位面積上一個靶粒子發生相互作用的概率，是1對1的作用概率；線性衰減系數μ=σn定義為X射線光子與每單位厚度物質發生相互作用的概率，是1對n的作用概率；質量衰減系數μ/ρ=σ·（n/ρ）定義為 X射線光子與每單位質量厚度物質發生相互作用的概率，是1對n/ρ的作用概率。

之后再講為什么引入質量衰減系數：（1）由于線性衰減系數與吸收物質的密度呈正比（μ=σn，物質密度越大，每單位體積所含物質越多，即每單位體積的粒子數n越大，因而μ越大），而物質密度會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化，所以μ會隨溫度和（或）氣壓的變化而變化。（2）為了消除這種與物質密度的相關性，故引入質量衰減系數μ/ρ（線性衰減系數除以物質密度）。（3）經典力學中，質量是衡量，同樣質量的同一物質在不同溫度、壓強下，密度不一樣，體積也不一樣，但同樣質量的同一物質中所含粒子數是一樣的。正因為每單位質量靶物質中的粒子數不隨密度變化而變化，而質量衰減系數 μ/ρ=σ·（n/ρ），表明質量衰減系數是靶粒子截面與單位質量物質中的靶粒子數的乘積，所以質量衰減系數不隨物質密度變化而改變。因此，不管物質的熱力學狀態（溫度、壓強）如何，其質量衰減系數都是相同的，所以在許多情況下，使用質量衰減系數比線性衰減系數方便。

如此講解，學生便能輕松掌握質量衰減系數，否則會因理解困難而產生畏難情緒，進而喪失學習興趣，影響學習效果。

3 直觀性原則，加深感性認識

學生在學習影像物理學前沒有接觸過影像設備，也沒有見過影像圖像。抽象地講解概念，學生會覺得枯燥，不利于知識掌握，可利用直觀性原則[2]，加深感性認識。筆者將X射線管、X光機、CR、DR、CT、B超等設備及其X射線影像、超聲成像的照片制作成PPT課件，又去醫院找到一些影像片。課上把照片或影像片展示給學生，加深學生感性認識，便于學生更好地掌握知識。

4 利用記憶規律，合理組織教學

筆者在組織教學時運用記憶規律，比如：教育心理學認為，識記材料的意義性是指識記材料蘊含的事物內在聯系以及與識記者知識經驗的聯系，這種聯系越多，表明識記材料的意義性越強，識記效果越好[3]。在講解IP使用注意事項時，對教學內容進行整合，按IP的使用順序進行描述，具體如下：

（1）攝影前：用光照射消除任何可能存在的潛影（因為PSL物質對紫外線、γ射線、α射線、β射線的敏感度遠高于普通X射線膠片）。

（2）攝影后：①避光。由于攝影后IP上的潛影會因光照射而消退，所以必須避光。避光不良或漏光的IP上的圖像會因貯存的影像信息減少而發白，這與普通膠片正好相反（普通膠片漏光是影像變黑）。②攝影后8小時內讀取處理。由于PSL物質會消退，例如，將成像板在讀取信息前貯存8小時，PSL強度可降低25%，因此CR系統都有自動補償裝置，可以在一定范圍內補償這種衰減，但為了防止信息丟失，臨床上一般要求在攝片后8小時內讀取處理。③重復使用時，注意避免IP擦傷。整合后的內容關性更強，學生記得更快、更牢。

艾賓浩斯遺忘曲線顯示，遺忘是先快后慢的，及時復習有利于識記材料在急速遺忘前獲得必要的鞏固[4]。分散復習的效果優于集中復習[5]。因此，筆者在講新課前會對前次課程內容進行提問；課后布置一定量的作業，以此督促學生課后及時復習，而不是期末考試前才“臨時抱佛腳”。

作為一名教師，教學時除研究如何將該課程內容講清、講透外，還應學習教育學、教育心理學理論，并將其運用于課程教學之中，以取得更好的教學效果。