新医工结合背景下《医学影像设备学》教学研究与课程建设——以生物医学工程专业为例

摘 要：《医学影像设备学》是一门医工结合程度较高的课程，鉴于我校生物医学工程专业方向为典型的医工结合专业，该专业设置了《医学影像设备学》课程，区别于临床医学和影像学专业，该课程的开设紧密结合专业“医学 + 工程”的发展方向，本文以我校生物医学工程专业《医学影像设备学》课程的教学方法研究与建设为例，探讨新医工结合背景下医工结合特色专业《医学影像设备学》的课程研究与建设思路。

关键词：新医工结合；医学影像设备学；生物医学工程

本文引用格式：武红利，卢琦，胡升，等 . 新医工结合背景下《医学影像设备学》教学研究与课程建设——以生物医学工程专业为例 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):108-112.

Teaching research and Curriculum Construction of “Equipments of Medical Imaging ” under the New background of Combination of Medical and Engineering——A Case Study of biomedical EngineeringWU Hongli1, LU Qi2, HU Sheng1, WANG Yi1, ZHU Yifang2, BAO Xuan1，LI Chuanfu2（1.College of Medical Information Engineering, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei Anhui；2. Imaging Center of First Clinical Medical College, Anhui University of Traditional Chinese Medicine, Hefei Anhui）

Abstract: “equipments of Medical Imaging” is a course with a high degree integration of Medical and engineering. The biomedical engineering in our school has a typical combination of medical and engineering characteristics, “equipments of Medical Imaging ” is set up for this specialty. The course for biomedical engineering is different from those in clinical medicine and imaging majors. This course is closely related to the combination of “Medical + engineering”. This article focuses on the research and construction of teaching methods for the “equipments of Medical Imaging”course of biomedical engineering in our school. We hope to provide teaching ideas of the course for biomedical engineering and other related majors.

Keywords: combination of medical and engineering; equipments of medical imaging; biomedical engineering

一 引言

根据 2020 年我国《医疗影像的市场图谱和行业发展分析》报告，按照近 5 年医疗整体支出，到2020 年，中国医学影像市场规模将达 6000 亿 -8000亿。随着我国大健康产业的推进，医学影像行业将持续蓬勃发展，医学影像设备是医学影像行业发展的重要内容。医学影像设备是高新技术集成度较高的产品，《医学影像设备学》课程包括了现代医学影像所涉及的各大影像设备以及相关系统，如各种成像设备 ( 如 X 线机、CT、 磁共振、 超声、SPECT、PET 等 ) 的基本原理及内部结构，涉及到光学、原子和原子核物理学、量子力学等知识；还包括工程和电子学的线路系统原理及其基本框架结构，涉及到数学、数字信号与图像处理、电子技术、材料科学和计算机技术，甚至生物学等众多学科领域；在设备仪器的使用中还涉及多种线路分析、各种性能评价指标和参数等 [1-3]；课程还涉及到医学影像图像管理与存储系统（PACS 系统）、放射科信息管理系统（RIS）以及医院信息管理系统（HIS）的相关知识。课程综合度高，涉及知识跨学科范围较广，是一门典型的医工结合类课程。

该课程在各类医学院校主要面向临床医学和影像学专业开设，鉴于我校生物医学工程专业为典型医工结合专业，因此该专业开设了本课程 [4]。作为新医工结合背景下的典型交叉学科，生物医学工程专业以培养“医学 + 工程”复合型人才为目标，在《医学影像设备学》的教学过程中，面向临床医学和影像专业的教学内容与方法不能完全适用于本专业， 因此，在教学过程中，笔者所在教学团队，坚持以人为本的教学理念，凸显医工深度融合特色，致力于探索更适用于本专业的教学方法，逐步改革课程教学方案 [5]。

二 《医学影像设备学》课程教学研究与改革

（一） 拟定教学目标

教学内容的选择及教学方案的制定首先取决于教学目标 , 而教学目标服务于专业培养整体目标 [6]。结合本专业培养目标，为本课程拟定的教学目标包括三个层面 : 知识目标、能力目标和素质目标。

（1）知识目标：通过本课程的学习，使本专业学生能熟练掌握各类主要大型医学影像设备系统的核心构造部件、基本工作原理、内部结构、检查方法及临床应用特点等相关知识。具备在研究生或更高级深造学习中所需要的医学影像相关知识基础。

（2）能力目标：结合医工融合特色的应用型人才培养目标，通过理论与实践教学，并能运用所学知识从事研发、管理与维护医学影像设备、以及解决设备运行过程中常见问题的基本能力。（3）素质目标： 本校生物医学工程专业具有典型的医工结合背景， 本课程作为切入点和窗口，立足专业发展方向，结合课程思政教育，帮助学生了解医学影像领域发展全貌，激发学生专业自豪感和爱国情怀，让学生更加清晰地认识专业方向，对未来的发展有更为明确的定位和清晰的职业规划。

（二） 学情分析与教学设计

（1）课程认知：本课程开设时间设为第 6 学期。学生具备了高等数学、线性代数、医用物理学、人体解剖学、生理、病理学、电路原理、模拟电子技术、数字逻辑、生物信息学、医学信号分析与处理等课程基础，为学习本门课程打下了扎实的学习基础，可以保障教学过程的顺利推进，学生理解和掌握起来也较为容易。

作为面向生物医学工程专业开设的《医学影像设备学》，课程性质为专业主干课。课程立足于专业发展方向。本专业为四年制本科第一批次招生专业， 主要培养本领域医工结合应用型人才。临床医学专业学习《医学影像设备学》时重在操作和临床应用， 有所区别的是，在生物医学工程专业教学培养方案中，主要强调学生对大型医学影像设备组成结构及工作原理的学习和了解。本课程与《影像诊断学》《医学影像技术学》设在同一学期，课程之间互相交叉补充，为生物医学工程专业学生构建完整的影像学知识储备，结合本专业学生初步具备的医学、数学和电子电路等相关知识基础，构成生物医学工程专业学生独特的“医学 + 工程”的知识基础，为其未来深造学习或从事相关工作提供保障。

（2）授课对象分析：①优点：本课程授课对象为生物医学工程专业大学三年级第二学期学生，授课对象已完成了大部分基础知识的学习，符合学习本课程的知识储备要求；作为工科专业学生，在对影像设备原理的理解上较为容易；在能力上，大三的学生自主学习意识强、思维活跃、综合理解能力较强，利用网络学习的能力也较强。②缺点：授课对象虽有一定的医学基础知识，但毕竟是工科专业的学生，缺乏临床的见习和经验，对影像设备在临床应用中的诸多实际情况缺乏了解，造成学生对影像设备缺乏基本的认识。

（3）教学设计：基于目前的条件，并结合本专业的特征，本课程在教学的过程中，注重讲授影像设备的基本构造和成像原理、特性参数等，注意与临床医学影像学专业区分。密切结合临床实际应用， 突出介绍每个设备的技术特点、适用场合、管理维护以及常见问题等，从而引导学生对医学影像设备的工程设计、软件开发、核心技术发展等方面有一定的了解和掌握，为其日后从事相关学习和工作做好准备。

（三） 课程内容设计与课时分配

《医学影像设备学》主要内容包括 X 线机、CT、磁共振、超声、核医学设备以及 PACS 等，由于课时所限，在授课过程中需合理分配课时，具体课时分配参见表 1。着重讲解重点、难点内容，如 CT 图像采集与重建方法、磁共振成像原理与成像参数、超声成像特点、核医学图像成像过程与原理等。对于较为容易理解的内容，如 X 线产生以及各类 X 线机的构造及原理、超声设备构造等，可以通过自主学习的形式布置学生在课余时间完成，对完成情况予以考核， 这样可以充分利用课堂时间对重难点内容进行深入讲解，并且能更好地调动学生学习积极性， 结合课上课下学习，达到更好的教学效果。

（四） 教学方法与教学手段

（1）多种教学手段综合应用

本课程综合了基础影像学、物理学、信号、图像等学科的相关内容， 使得课程的讲授具有一定的难度，尤其是许多近现代物理知识抽象难懂，传统单一的照本宣科教学很难让学生深刻理解设备核心技术和成像原理。为此，我们综合应用多媒体教学、VR 实验模拟、现场观摩等多种灵活交叉的教学方法， 采用课内与课外、理论与实践结合、集课堂教学、实践和计算机辅助教学等多方位立体式教学构架， 充分利用现代化技术，丰富教学模式和载体，提高教学效率。

（2）实施“问题导入式”教学模式

创新能力培养的关键就是要在教学过程中营造一个有利于学生创新意识培养和个性发展的空间。以教学模式的改革为切入口，以引导学生自主学习为重点，努力增强教与学的互动性，启发和引导学生去获取知识，帮助学生设计学习方案和学习环境。

例如我们的“问题导入式”教学法 [7]，在讲授“磁共振成像的物理基础”前，提出注意弄清三个问题：怎样能够实现核磁共振？如何成像 ? 为什么能够这样成像？在讲授“射频电磁波的激励”时，让学生边学边思考：1）为什么要用射频场？ 2）射频作用后的效果如何？ 3）应当加什么样的射频场？ 4）射频场定量结果如何分析得到？在组织重点难点问题讨论时， 采用启发引导、层层递进的方式提出问题；在参观实习或实验后，提出问题注重理论联系实际的讨论， 并将学生分小组进行学习，都收到了良好的效果。

（3）专业基础理论与实践的有机结合

要提高课程的教学质量，需要为学生提供一个感性认识与理性认识相结合的平台。《医学影像设备学》是一门理论与实践相紧密结合的课程 [8]。相对于理论学习而言，仿真模拟、临床见习、企业实训是必不可少的。为加深学生对课程所学知识的掌握， 引进了 3D 虚拟仿真实验平台，通过 3D 模拟训练， 加深学生对 DR、CT、MR 等设备基本构造、成像过程及原理的理解。

在临床实践教学过程中，我校各附属医院及实习基地影像设备比较齐全，是进行实践教学的理想之地。尤其医院是临床实践的第一线， 可以让学生了解医生以及医院的需求，通过将学生安排在各设备机房实习的方式，参与大型医疗设备操作和体验实际成像过程，为学生加深理解、开拓视野，并能更好地了解设备日常运行的常见问题， 寻求解决的方案，了解日常医疗工作中医院、医生、患者的实际需求，在未来从事相关工作时能更好地从临床出发，解决实际问题。

（五） 改革考核方式

为保障教学质量，体现课程教学目标，更加有效地对学生学习效果进行合理评价，我们对以往“一考定江山”的考核与评价方式进行了改革，研究了应用型和能力型题目内容，以及如何对学生的能力素质进行较为全面的考核。目前已建设了试卷库， 并已初步形成了期末考试与平时成绩相结合的考核方式。期末成绩考核方式采用笔试的评分形式，平时成绩的考核方式灵活多样，包含学习通在线签到及抢答、讨论区留言、在线随堂测试成绩、在线作业、在线视频学习完成情况等多元互动式评价体系。

三 《医学影像设备学》课程建设目标与举措

课程教学是一个动态完善的过程，在课程建设过程中，从师资队伍建设、实习基地建设和教材建设等多方面下功夫。课程建设是专业和学科建设的重点内容之一，因此，《医学影像设备学》课程建设将紧跟行业发展，了解影像设备的发展动态，以教材和课程内容为根本任务，继续加强理论教学与实践教学的有机结合，不断改革教学方法，使本课程始终保持其特色，成为知识丰富、生动真实、方式灵活的专业基础课程。

（一） 师资队伍建设

本课程依托于第一临床医学院影像中心生物医学工程临床教研室，教师团队包括三所附属医院影像中心和超声科的影像成像技术研究人员、临床医师和技师等；团队成员具有丰富的科研和临床经验，在集体备课活动中可以从设备的成像新技术、临床以及操作常见问题等方面提出授课意见，优化教学内容。通过近年来人才引进与青年人才培养两手抓的方式，目前已逐步形成一支知识结构合理、年龄包含老中青三代、学历层次结构合理的教学团队， 为课程教学提供了可靠保障。

（二） 实验实训基地建设

应用性和实践性是医工结合型人才培养的重中之重，实践与理论并重的课程教学理念贯穿于《医学影像设备学》教学全过程。为保障课程实践教学开展、提高实践教学水平，学校致力于加大课程实践教学基地建设力度，引进设备成像仿真软件，校三所附属医学院影像中心、超声科、介入科、内镜中心以及设备科等科室为学科提供了丰富的临床实践教学基地 [9]，并通过与多家影像设备技术公司及代理公司签订实习 / 实训基地协议（包括我校极具医工结合特色的校企安徽影联云享科技有限公司），形成了“学校 + 医院 + 企业”三方共建的优质实践教学平台，形成“仿真操作＋观摩见习＋真机剖析” 有机结合的实践教学模式 [10]，充分整合实践教学资源，提高实践教学质量。

（三） 加强立体化教材建设

教材是课程教学的主要保障，教材的合理选用是保证教学正常有效进行的前提，而教材建设是提高课程教学水平的重要举措。目前，市场上《医学影像设备学》教材主要适用于临床医学专业学生， 尚缺乏针对“生物医学工程”专业使用的教材。因此， 课程组致力于编写一套具有专业特色、针对性强的医学影像设备学教材，包括进一步完善配套的“习题分析与解答”“电子教案”（包括教案、教学图片、教学动画、教学影视和演示实验录像片）“学习辅导光盘”（包括基本概念、基本定律和定理、常见问题和错误、典型题解、自测卷库等）等。

（四） 强化课程思政建设

从 X 线发现至今的百余年里，西方国家一直在医学影像设备领域在全球遥遥领先，特别是医学影像设备三大巨头“GPS”（ 美国 GE、荷兰 PHILIP、德国 SIMENS），全球市场占比很高，且这些品牌在中国地区的市场销售稳步增长。而根据中国医疗设备数据发布大会数据显示，在医学影像市场，包括CT、MRI、DR、核医学影像设备在内的大型影像设备，国产设备占有率不足 10%[11]。

但是，随着近年来国际影像设备行业呈现出“技术静默期”，而国产影像设备技术发展迅猛，无疑给国产设备追赶超越欧美品牌带来契机。课程讲授中，通过给学生介绍医学影像设备发展历史及行业市场现状，并着重介绍上海联影、深圳安科、合肥美亚光电等民族品牌，激发学生的爱国情怀，增加学生的行业认同感，激励学生积极投身未来我国医学影像发展事业。

（五） 课程建设其他举措

（1）通过调研分析市场对新医工结合相关专业的人才知识结构需求，制定课程内容改革的具体方案，并适时调整；（2）丰富 X 线机模拟、CT 模拟、 MRI 模拟和 B 超模拟成像实验软件功能 [12-14]，强化实验教学；（3）提高教学团队业务水平和职业素养。

鼓励教师树立革故鼎新的精神，勤于思考，勇于创新。紧跟时代发展潮流，密切关注医学影像设备前沿技 术成果，并将之渗透在课程教学过程中，有利于培养学生的创新意识与能力，培养符合新医工结合形 势下高素质、复合型人才，服务“健康中国”建设事业；（4）加强与相关企业的交流与合作，实现“订 单式培养”。积极与各大企业开展合作培养，如我校 校企安徽影联云享公司以及其他相关产业公司，鼓 励企业参与教学大纲及目标制定等工作，从而实现 “订单式”培养，突出医工结合型人才应用性、实践性强的优势 [15]；（5）保持与医院和行业的密切联系，促进专业基础教学与实践有机结合，保证课程教学 改革的内容始终适应科学与技术的发展，打破医学与工学之间的学科壁垒，实现学科深度融合 [16]；（6）通过调研分析、理论探讨，进行边教学实践、边总结、边改进、边提高等环节，使课程建设不断深化，逐步完善丰富。

四 课程教学特色

在教学过程中，逐渐形成了生物医学工程专业《医学影像设备学》课程教学特色。

（1）方法多。网络信息技术为现代教育注射了新的活力，为多种教学方法的实施提供了技术和平台保障。本课程教学采用线上线下结合方式 [17]，特别是在新冠肺炎疫情期间，通过学习通平台和腾讯课堂直播平台，丰富理论教学手段，创新教学方法。将多媒体教学、现场观摩等多种灵活教学方法交叉。多媒体教学课件中含大量图片、动画。“一图胜万语”，直观易学。一方面使得教学的形式更加丰富多彩， 以便激发和提高学生们的学习兴趣，另一方面能够使得学生获得更多的感性认识，提高他们理解基本问题的能力和将理论与实际密切结合的能力，提升教学的有效性。

（2）内容新。医学影像设备和技术的发展可谓日新月异，依托大数据、云计算、人工智能技术、物联网等信息技术，医学影像设备行业迎来新一波技术革新，未来的医学影像设备将向场景化、便携化、诊疗一体化、多功能化、云化、智能化方向演进，将成为智慧医院建设的重要组成部分。在教学的过程中，时刻追踪行业前沿技术，将最新的知识、最高端的设备传授给学生。

（3）重实践。每种影像设备都介绍大量的临床应用实例，结合虚拟仿真训练、临床实践、企业实践，加深对每个设备原理的理解与掌握。

（4）多比较。教学过程中，对多种影像设备的构造、成像原理反复比较，举一反三， 知识掌握更牢固。

（5）习题多。配有大量思考题及参考答案，巩固学生对知识点的掌握。

（6）问题多。上课采用启发式提问，引导学生积极思维。

五 小结

在新医工结合背景下，随着“互联网 + 医疗” 建设事业的推进和经济社会发展需求，亟待培养具有医学工学双背景，具有交叉思维、通晓医学和工学知识的创新型人才，能够将工学知识和方法应用于解决临床实际问题，帮助医生更快更准确地为病患进行诊疗。因此，在医工结合相关专业的教学工程中，进一步凸显医工交叉特色，彰显医工结合优势， 是培养适应未来新医工结合形势下高端复合型人才需求的重要举措。《医学影像设备学》课程作为典型的医工结合特色课程，对包括生物医学工程在内的各类医工交叉型专业来说，是构建学生医工双背景知识框架的重要基础课程，也为我国未来医学影像行业核心技术研发人才培养奠定基础。

参考文献

[1]韩丰谈 . 医学影像设备学 [M]. 第 4 版，北京：人民卫生出版社 ,2016 年 .

[2]黄国祥，李燕 . 医学影像设备学 [M]. 3 版 , 北京：人民卫生出版社，2014：72-116.

[3]徐跃 . 医学影像设备学 [M]. 第 3 版，北京：人民卫生出版社， 2011 年 .

[4]齐秋菊，赵晓磊，李洪亮 . 生物医学工程专业《医学影像设备学》教学的思考 [J]. 中国继续医学教育，2016，8(5)：190.

[5]巩萍，胡俊峰 .《医学影像设备学》精品课程建设的探索与体会 [J]. 医学理论与实践 ,2008,21(6):737-738.

[6]李良成，张永顺，李忠红 , 等 . 优化《医学影像设备学》教学的几点措施 [J]. 中国现代医学杂志，2009,19(16)：2551- 2552+2556.

[7]刘燕茹，罗利霞 . 医学影像学专业医学影像设备学课程教学过程思考 [J]. 医疗卫生装备，2018,39(6):87-90.

[8]韩丰谈，孙思琴 . 成人教育医学影像设备学实验教学研究 [J]. 中国医学装备 ,2010,7(9):18-19.

[9]崔艳斌 . 医学影像设备学临床实验教学模式的改革研究与实践[J]. 医疗装备，2015，28(2）：79-81.

[10]高春芳，李国柱，黄磊 , 等 . 浅谈《医学影像设备学》实践教学改革 [J]. 医学理论与实践，2016,29(15)：2131-2132.

[11]魏洪泽. 医学影像行业发展正当时[N]. 中国医药报,2020-07- 21(003).

[12]齐现英，鲁文，韩丰谈 . 虚拟仿真教学在医学影像设备学教学中的研究与应用 [J]. 中国医学物理学杂志，2012，29(1)： 3208-3210.

[13]张涛 . 医学影像设备学在医学影像技术人才培养中的教学探讨 [J]. 中国继续医学教育，2017，9（13）：45-46.

[14]穆剑玲，张晓玲，陈洋，等 . 以职业能力为导向的《医学影像设备学》课程开发与实践 [J]. 医疗卫生装备，2015， 36(7)：142-144.

[15]陶敏慧 , 苏小乐 , 范娜 , 等 . 医学影像设备学教学改革的研究与实践 [J]. 现代职业教育 ,2019(32):280-281.

[16]李丽 , 胡婧 , 马凯 , 等 . 新医工结合研究生培养模式探索 [J]. 中国中医药现代远程教育 ,2019,17(09):149-152.

[17]郝利国, 郭金城, 李靖宇, 等. 新冠肺炎疫情背景下医学影像设备学网络直播教学实践 [J]. 中国高等医学教育 ,2020(07):53-54.

文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.scipaper.net/jiaoyulunwen/32417.html