医学影像与技术大全11篇

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医学影像技术主要是应用工程学的概念及方法,并基于工程学原理发展起来的一种技术,其实医学影像技术还是医学物理的重要组成部分,它是用物理学的概念和方法及物理原理发展起来的先进技术手段。医学影像信息包括传统X线、CT、MRI、超声、同位素、电子内窥镜和手术摄影等影像信息。它们是窥测人体内部各组织,脏器的形态,功能及诊断疾病的重要方法。随着医疗卫生事业的发展,以胶片为主要方式的显示、存储、传递X-ray摄像技术已不能满足临床诊断和治疗发展的需求,医疗设备的数字化要求日益强烈,全数字化放射学、图像导引和远程放射医学将是放射医学影像发展的必然趋势。

1 传统摄影技术在摸索中进行

1.1 计算机X线摄影

X射线是发展最早的图像装置。它在医学上的应用使医生能观察到人体内部结构,这为医生进行疾病诊断提供了重要的信息。在1895年后的几十年中,X射线摄影技术有不少的发展,包括使用影像增强管、增感屏、旋转阳极X射线管及断层摄影等。但是,由于这种常规X射线成像技术是将三维人体结构显示在二维平面上,加之其对软组织的诊断能力差,使整个成像系统的性能受到限制。从50年代开始,医学成像技术进入一个革命性的发展时期,新的成像系统相继出现。70年代早期,由于计算机断层技术的出现使飞速发展的医学成像技术达到了一个高峰。到整个80年代,除了X射线以外,超声、磁共振、单光子、正电子等的断层成像技术和系统大量出现。这些方法各有所长,互相补充,能为医生做出确切诊断,提供愈来愈详细和精确的信息。在医院全部图像中X射线图像占80%,是目前医院图像的主要来源。在本世纪50年代以前,X射线机的结构简单,图像分辨率也较低。在50年代以后, 分辨率与清晰度得到了改善,而病人受照射剂量却减小了。时至今日,各种专用X射线机不断出现,X光电视设备正在逐步代替常规的X射线透视设备,它既减轻了医务人员的劳动强度,降低了病人的X线剂量;又为数字图像处理技术的应用创造了条件。随着计算机的发展数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影现阶段,用于数字摄影的探测系统有以下几种: (1)存储荧光体增感屏[计算机X射线摄影系统(computer Radiography.CR)]。

(2)硒鼓探测器。(3)以电荷耦合技术(charge Coupled Derices.CCD)为基础的探测器 。(4)平板探测器(Flat panel Detector)a:直接转换(非晶体硒)b:非直接转换(闪烁晶体)。这些系统实现了自动化、遥控化和明室化,减少了操作者的辐射损伤。

1.2 X-CT

CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破,因为他标志了医学影像设备与计算机相结合的里程碑。这种技术有两种模式,一种是所谓“先到断层成像”(FAT),另一种模式是“光子迁移成像”(PMI)。

1.3 磁共振成像

核磁共振成像,现称为磁共振成像。它无放射线损害,无骨性伪影,能多方面、多参数成像,有高度的软组织分辨能力,不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。

1.4 数字减影血管造影

它是利用计算机系统将造影部位注射造影剂的透视影像转换成数字形式贮存于记忆盘中,称作蒙片。然后将注入造影剂后的造影区的透视影像也转换成数字,并减去蒙片的数字,将剩余数字再转换成图像,即成为除去了注射造影剂前透视图像上所见的骨骼和软组织影像,剩下的只是清晰的纯血管造影像。

2 数字化摄影技术

数字X射线摄影的成像技术包括成像板技术、平行板检测技术和采用电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术。成像板技术是代替传统的胶片增感屏来照相,然后记录于胶片的一种方法。平行板检测技术又可分为直接和间接两种结构类型。直接FPT结构主要是由非品硒和薄膜半导体阵列构成的平板检测器。间接FPT结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非品硅层在加TFT阵列构成的平板检测器。电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术结构上包括可见光转换屏,光学系统和CCD或CMOS。

3 成像的快捷阅读

由于成像方法的改进,除了在成像质量方面有明显提高外,图像数量也急剧增加。例如随着多层CT的问世,每次CT检查的图像可多达千幅以上,因此,无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的动态信息。这时在显示器上进行的“软阅读”正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像,就X线摄影而言这种阅读方式能充分利用数字影像大得多的动态范围,获取丰富的诊断信息。

4 PACS的广阔发展空间

随着计算机和网络技术的飞速发展,现有医学影像设备延续了几十年的数据采集和成像方式,已经远远无法满足现代医学的发展和临床医生的需求。PACS系统应运而生。PACS系统是图像的存储、传输和通讯系统,主要应用于医学影像图像和病人信息的实时采集、处理、存储、传输,并且可以与医院的医院信息管理系统放射信息管理系统等系统相连,实现整个医院的无胶片化、无纸化和资源共享,还可以利用网络技术实现远程会诊,或国际间的信息交流。PACS系统的产生标志着网络影像学和无胶片时代的到来。完整的PACS系统应包含影像采集系统,数据的存储、管理,数据传输系统,影像的分析和处理系统。数据采集系统是整个PACS系统的核心,是决定系统质量的关键部分,可将各种不同成像系统生成的图象采入计算机网络。由于医学图像的数据量非常大,数据存储方法的选择至关重要。光盘塔、磁带库、磁盘陈列等都是目前较好的存储方法。数据传输主要用于院内的急救、会诊,还有可以通过互联网、微波等技术,以数据的远距离传输,实现远程诊断。影像的分析和处理系统是临床医生、放射科医生直接使用的工具,它的功能和质量对于医生利用临床影像资源的效率起了决定作用。综上所述,PACS技术可分为三个阶段,(1)用户查找数据库;(2)数据查找设备;(3)图像信息与文本信息主动寻找用户。

5 技术----分子影像

随着医学影像技术的飞速发展,在今天已具有显微分辨能力,其可视范围已扩展至细胞、分子水平,从而改变了传统医学影像学只能显示解剖学及病理学改变的形态显像能力。由于与分子生物学等基础学科相互交叉融合,奠定了分子影像学的物质基础。Weissleder氏于1999年提出了分子影像学的概念:活体状态下在细胞及分子水平应用影像学对生物过程进行定性和定量研究。

分子成像的出现,为新的医学影像时代到来带来曙光。基因表达、治疗则为彻底治愈某些疾病提供可能,因此目前全世界都在致力于研究、开创分子影像与基因治疗,这就是21世纪的影像学。 新的医学影像的观察要超出目前的解剖学、病理学概念,要深入到组织的分子、原子中去。其关键是借助神奇的探针--即分子探针。到目前为止,分子影像学的成像技术主要包括MRI、核医学及光学成像技术。一些有识之士认为;由于诊治兼备的介入放射学已深入至分子生物学的层面,因此,分子影像学应包括分子水平的介入放射学研究。

6 学科的交叉结合

交叉学科、边缘学科是当今科学发展的趋势。影像技术学最邻近的学科应为影像诊断学。前者致力于解决信息的获取、存储、传输、管理及研发新的技术方法;后者则将信息与知识、经验结合,着重于信息的内容,根据影像做出正常解剖结构的辨认及病变的诊断。两者相辅相成,互为依托。所以,影像技术学的发展离不开影像诊断学更密切地沟通与结合将为提高、拓展原有成像方式及开辟新的成像方式做出有益的贡献。医用影像诊断装置用于详细地观察人体内部各器官的结构,找出病灶的位置毫克大小,有的还可以进行器

官功能的判断 。还有医用影像诊断装备情况,已成了衡量医院现代化水平的标志。

7 浅谈医学影像技术的下一个热点

医疗保健事业在经济上的窘迫使得90年代以来,成为一个没有大规模推广一种新的影像技术的、相对沉寂的时期,延续了一些现有影像技术的发展,使得他们中至今还没有一种影像技术能对影像学产生巨大的影响。随着科技的发展,最近逐渐发展起来的一批有希望的影像技术。如:磁共振谱(MRS),正电子发射成像(PET)单光子发射成像(SPECT),阻抗成像(EIT)和光学成像(OCT或NRI)。他们有可能很快成为大规模应用的影像技术,将为脑、肺、及其他部位的成像提供新的信息。

7.1 磁源成像

人体体内细胞膜内外的离子运动可形成生物电流。这种生物电流可产生磁现象,检测心脏或脑的生物电流产生的磁场可以得到心磁图或脑磁图。这类磁现象可反映出电子活动发生的深度,携带有人体组织和器官的大量信息。

7.2 PET和SPECT

单光子发射成像(SPECT)和正电子成像(PET)是核医学的两种CT技术。由于它们都是接受病人体内发射的射线成像,故统称为发射型计算机断层成像(ECT)。ECT依据核医学的放射性示踪原理进行体内诊断,要在人体中使用放射性核素。ECT存在的主要问题是空间分辨率低。最近的技术发展可能促进推广ECT的应用。

7.3 阻抗成像(EIT)

EIT是通过对人体加电压,测量在电极间流动的电流,得到组织电导率变化的图像。 目的在于形成对体内某点阻抗的估计。这种技术的优点是,所采用的电流对人体是无害的,因而对成像对象无任何限制。这种技术的时间分辨率很好,因而可连续监测实际的应用,已实现以视频帧速的医用EIT的实验样机。

7.4 光学成像(OTC或NIR)

近期的一些实质性的进展表明,光学成像有可能在最近几年内发展成为一种能真正用于临床的影像设备。它的优点是:光波长的辐射是非离子化的,因而对人体是无伤害的,可重复曝光;它们可区分那些在光波长下具有不同吸收与散射,但不能由其它技术识别的软组织;天然色团所特有的吸收使得能够获得功能信息。它正在开辟它的临床领域。

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医学职业教育是直接为地方卫生事业服务、融知识传授和技能培养于一体的职业教育，承担着健康所系、性命相托的责任，具有实践性很强的行业特点。而影像技术专业又是一门技术性很强的学科，且该课程涉及理、工、医等领域，课程技术种类多，学习内容抽象难懂，不易理解，因此，此项学科的实践就显得尤为重要。医学影像学具有自己独立的理论体系，是理、工、医结合的产物。现在培养医学影像复合型人才的问题，已经引起教育工作者、教育理论界和国家教育行政部门越来越密切的关注。

计算机技术的飞速发展使人类数据存储与处理的硬件环境有了质的飞跃；人工智能、模式识别、计算机视觉、图像处理、计算机图形学和数据库等学科的发展，又为数据处理提供了有力的软支持。因此，借助于已有的各种计算方法，更加充分、高效和客观地提取出医学图像中的有用信息，提高医生的诊断效率己势在必行。计算机辅助医学图像分析正是基于上述背景产生的一门充满活力的交叉学科。

为了缩短教学与临床的距离，以更好地适应临床实践的需要，我们对周口市市、县、乡各级医院医学影像科室进行了调查，确定临床对中职影像人才的需要，在此基础上，我们为使“校院结合、工学交替”教学模式顺利进行，以更好地与临床影像工作对接，特制定了符合中职教学特点的医学影像技术人才培养方案，培养目标定位为各级医疗机构X线、CT等医学影像技术岗位培养知识技能型人才，课程围绕医学影像技术岗位的医学影像检查技术、医学影像诊断学及医学影像设备学进行设置，课程改革基于影像技术岗位工作过程，突出“教、学、做”一体化，最终形成“校院结合、工学交替”的人才培养模式，即学生第一年的基础课程教育、专业思想教育在校内进行；第二年的专业课教学在我校医学影像实训基地和临床教学医院（周口市中心医院）交替进行，且学生利用周六、周日时间，分批次进入教学医院完成专业课技能见习，强化训练临床基本技能。医院临床指导教师一对一地对学生开展真实病例教学，学生直接接触患者进行临床实践，这使见习效果明显得到增强，既缩短了学生进入医院实习的适应期，又为其临床顶岗实习打下了扎实的基础。并且通过让学生早期接触临床，将课堂教学改为临床真实教学环境，利用先进齐全的仪器、设备，加上医学影像技术人员丰富的工作经验和充足的临床病例资源，师生共同参与教学和临床实践，以增强教学效果。第三学年的顶岗实习在实习医院进行，由实习医院实训指导老师带教，按照实习的教学大纲，明确实习操作项目，强化学生对专业技术的实践，指导学生把专业知识与技能应用于临床工作中，并接受医院和学校的双向考核。实习结束以后，由各科带教教师按照项目操作给出各科成绩，医院根据学生的操行表现评出优秀、良好、合格、不合格的等级。实习返校后参加毕业综合考试，这样培养的学生能适应医学影像岗位的工作。

同时注重理论教学与临床实践的结合。理论教学应为临床实践服务，学好该课程的根本目的是更好地为临床诊断奠定基础。教学和临床实践相结合是医学教育的总趋势和最终目标，应将目前医院检验科常规应用的检验技术与开展的检验项目作为检验岗位需求的技能标准，做到教学内容与临床岗位需求的接轨，使理论教学更好地适应当代临床的发展。

医学影像领域作为一个完整的体系，其教学课程的设置应遵循连续性和系统性。例如，应先让学生掌握信号分析基础理论知识，然后进一步提高专业技能。在硬件方面，完成各种电子技术知识的学习之后，重点掌握医学成像设备的特点与成像原理；软件方面，完成计算机应用和基本语言程序设计的学习后，结合医学图像处理技术重点培养医学图像分析技能。因此，要合理安排以上相关课程的顺序，使学生循序渐进地掌握较为熟练的操作技能和应用能力，达到在具有较广知识面的同时具备一定专业深度的水平。

现代医学影像技术学借助各种不同的成像原理与方法，使医生能观察到肉眼不及的人体内部器官结构，并了解其生理功能和病理变化，在影像监视下采集活体标本，达到活体诊断和介入治疗的目的。因此，基础专业理论和临床相关学科知识及专业本身各内容如何合理安排教学和突出重点至关重要。以理论联系实际、教学与临床相结合为重点，在教学过程中尽量采用多媒体教学，其获取的丰富影像资料、体现计算机强大后处理和图像重建能力都是传统放射学无法比拟的。多媒体影视资料可以更直观地显示设备的检查过程，部分甚至可代替现场实习，缓解教学实习与临床工作的矛盾，在临床教学过程中取得良好的效果。

为了真正做到“校院结合、工学交替”，我校特指定了本学年的实施方案，我们将组织2011级学生进行阶段培养，通过理论教授，实验室练习，到实习医院实地操作演示及练习，医院实地操作考试等途径，使学生学习兴趣提高，理论知识易于理解。

总体框架如下：

第一步：2012年9月～2012年10月15日

进行理论教授与实验室实践练习

第二步：2012年10月15日～11月15日

到周口市中心医院进行现场教授与独立操作

第三步：2012年11月15日～12月15日

到周口市中心医院进行现场操作考试

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0238-03

随着科学技g的快速发展和生活质量的提高，健康问题已成为大家关注的焦点。然而生活环境的污染、饮食结构的不健康和长期处于现代职场高压环境之下，很多人的身体出现亚健康状态：头痛、胸闷、失眠等健康问题困扰着现代职场白领，长期以往，身体不堪重负，疾病随之而来。面对这种情况，早期发现、早期治疗既可以减轻患者病痛，提高预后水平，又可以减少患者的经济支出。因此，对疾病问题的早期诊断就成为国内外医学界关注的焦点。

然而由于医患交流以及过去医学影像不清晰、保管难等问题，始终制约了精准医疗的发展。目前随着科学技术的进步和互联网技术的突飞猛进，影像学被越来越多的应用到各种疾病的检查中去，医生读片诊病，影像成了医生重要的诊断辅助工具，难以被低估，不能被替代。随之影像学科也成了当今迅速发展起来的一门综合学科，多门课程如通讯、计算机、医疗交叉，为医务工作者提供尽可能准确的辅助诊疗方法，这将是今后影像学科持续发展的重要方面。

日常生活中我们在对体内和体外的血液细胞、器官组织进行无损害性检查时，通常会选择诸如：数字线摄影、核磁共振、超声波三维诊断等治疗方法，这些拍片式的诊断方法可见即可得，不仅生动补充了书本上的人体正常组织以及病灶组织的解剖学知识，同时对影像引导下的教学、检查、穿刺、手术等有着不可低估的作用。但是医疗图像A生成往往会因自然界信号的干扰、信号传输过程中的衰减、医疗设备的成像原理、光线和显示屏等原因的影响，所显示出来的影像像质往往不够清晰、感兴趣内容不突出，或者不适合人眼观察或者机器理解分析，同时医学影像本身也有图像分辨率不高导致图像模糊不清或者无明显边缘、噪声偏大、结构信息缺乏的问题， 最终生成的影像不能准确定位病变部位以及病变性质，临床诊断面临各种困难。如果有一种方法能对生成的医学影像进行数据处理提高影像的清晰度，增强医学影像的可读性可分辨性，临床医生可以结合解剖学和生理学对病变组织有针对性的观察并诊断，这将大大提高临床诊断的准确率。因此，医学影像的数字化处理对医疗卫生、信息技术、生物科学等学科来说无论在理论研究还是临床应用方面都起着关键作用，这是人类认识疾病并对之精确诊断的重要环节，这将是一门具有较强应用性和长远发展性的课题。

1医学影像的发展及意义

1.1国内外医学影像的背景及对其图像处理的意义

1895年德国物理学家W.K.伦琴在实验室拍摄出其夫人手指和的影像，自此 “X射线”被发现，并被影像学逐步引进到医学领域。经过30多年的研究与应用，医学影像起着翻天覆地的变化，随着计算机技术的引进和广泛应用，影像学科更是呈现出跨度大、知识交叉密集的特点，如今基于计算机算法的图像处理技术也已经成为医学影像学中发展迅速的领域之一。

1971年，英国科学家汉斯・基于计算机技术原理设计出第一台X-CT诊病机，这一发明在医学界引起巨大的轰动。从此，对医学影像的数字成像技术的研究开始发展壮大，各种医疗设备也被开发出来，它包括计算机 X线摄影（ Computed Radiography， CR）、数字 X线摄影（ Digital Radiography， DR）、 X射线计算机断层成像（ X- Computed Tomography，X- CT）、磁共振成像超声（ Magnetic Resonance， MR），超声（ Ultrasound）成像、光纤内窥镜图像、磁共振血管造影术（ Magnetic Resonance Angiography，MRA）、数字减影血管造影术（ Digital Subtraction Angiography， DSA）、单光子发射断层成像（ Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）、正电子发射断层成像（ Positron Emission Tomography， PET）， EEG脑电图、 MEG脑磁图、光学内源成像等。

本文着重论述的 X- CT（ Computed Tomogaphy）意为 X线计算机断层扫描技术，是用 X线束对器官组织进行断层扫描，应用物理原理来测量X射线在人体组织中的衰减系数或吸收系数，再经计算机进行数学计算来对图像进行三维重建。按照测量的衰减系数的数值排列成一个二维分布矩阵，计算出人体被扫描组织断面上的图像灰度分布，从而生成断面图像。X-CT以它高速、高分辨率、高灵敏度的探测器螺旋式旋转来获取器官组织的多方位、多层次的断面或立体影像，经临床实际应用，它能发挥有别于传统X线检查的巨大作用。它能综合反映人体组织在解剖学方面的功能、性质，还能提供人体被拍摄部位的完整三维信息，器官和组织结构清楚显影，提示病变，已与核磁共振、超声波等诊断方法一样成了医生获取信息的重要来源。并且具有其他医学设备不可比拟的优点，X- CT成像简单方便、对人体损伤小、组织结构密度分辨率高，这在病理学和解剖学研究中尤为重要。特别是临床在对肿瘤的诊断中X-CT的分辨率要远远高于其他医学设备成像，研究显示在对于1～2厘米的小肿块的检测上，X-CT显示率高达88%，而B超、MRI等仅为48%。在针对肝脏疾病实验的拍片中， X-CT可以较清晰的显示出多种器官病变和功能性状，如肝癌、肝血管瘤、脂肪肝等，其对肝癌的诊断准确率高达93%，最小分辨率可显示为1.5厘米，

可以直接观察到肝静脉、门静脉与肿瘤大小、位置之间的关系，并能诊断出肝静脉、门静脉有无癌栓，为医生的精确诊疗提供了重要依据。

由于器官病变的位置、病灶大小、病程长短等自身因素，加上设备电子元器件、嘈杂的环境以及人为操作等因素的影响， X- CT在对病灶做定位影像、定性精确诊断时常常会有所限制，即它能反映出器官的异样变化，但却不能反应目前器官的生理功能。现实工作中采集到的数字化影像或多或少的存在一些问题：伪影、雪花、边缘不清、病灶不清、对比度不强……凭借肉眼无法从整张影像中清晰分辨出病灶部位或者确性病理改变的程度，要想精确诊断，还需做进一步的检查。

目前，对 X- CT图像处理进行处理大部分的研究还集中在预处理阶段，即研究通过调试设备、提高影像像素、提高出图效率、减少外界干扰等方式增强医学影像的可读性和敏感性。而对于医学影像成像后的处理则相对冷门，其中对部分内容的研究也比较单一，如仅仅单独研究医学影像的降噪或增强。同时应用降噪、增强、分割技术来处理影像的研究较少，理论研究也停留在可行性阶段，针对单一疾病的医学影像处理研究还不常见。

1.2医学影像常用的诊断方法

目前我们常用超声波、核磁共振、X-CT等设备生成的医学影像作为辅助诊断方法。其中：超声波是使用声波来探测病理并生成平面图像的一种诊断方法，由于其具有方向性好，穿透力强，声能集中，操作简便，能反映出人体组织的灰度形态和结构等优点，被影像科广泛采用。其中 B型超声波采用超声平面成像，在超声屏上显示出病变部位周围有明显的强弱不等的回声区，表现为亮度不等的光点、结合解剖学和生理学知识，可判断这些高光区和暗区的病变性质。且价格低廉，诊断快速，但缺点是对于1～2厘米的小肿块诊断准确率不到达48%。

核磁共振是诊断组织病理变化的一种新的方法，通过层片选择，频率编码，相位编码，实现对接收到的电磁信号在人体内部的准确定位，根据接收到的电磁信号的频率、相位的差别成像，完成对器官组织的检测。例如：核磁共振检查原发性肝癌时通常表现为信号改变，T1W1驰豫时间加权图呈低信号，T2W2加权图呈高信号。其特征性影像为病灶内出现粗大引流或供血血管的流空信号，该信号提示肝癌结节内有动静脉短路形成。但缺点在于检查价格昂贵，且核磁共振设备在我国普及率较低，对于1～2厘米的小肿块诊断准确率较低。

X- CT是用 X线束对器官组织进行断层扫描，再经计算机由于分辨率高图像清晰，能够扫描到早期刚发展起来的较小的肿瘤，这对病人早诊断早治疗不至延误病情具有重要意义。比如：X- CT肝癌表现与大体病理形态一致，平扫多为低密度，少数为等密度或混杂密度，外形不规则呈球形或结节形，边界模糊。增强扫描表现为低密度区略缩小，境界变得较为清楚。肿块中心部位常因肿瘤组织坏死囊变形成极低密度区。研究显示在对于1～2厘米的小肿块的检测上，X-CT显示率高达88%。目前X-CT已成为各种疑难杂症中最重要的诊断方法。

1.3对医学影像进行数字图像处理的可行性及意义

在实际图像信号的生成和传输过程中，由于受到医疗器械自身、人为操作控制和自然界噪声等干扰的影响，多多少少会出现细节模糊、对比度差、噪声较大或存在伪影等问题，影响到影像质量。且成像是用亮度不等的灰度表示，加上病灶发展早期其空间形态变化通常比较小，拍出的片子肉眼很难观察，误诊和漏诊的情况也时有发生，致使病情诊断准确率下降，医务工作者的效率也难以体现。因此，有必要运用适当的技术和方法来处理和分析医学影像，提高影像质量，这将有助于减少误诊和漏诊率，提高诊断准确率。因此，研究医学影像的计算机辅助诊断技术和数字图像处理技术具有重要的意义和实用价值。

在医学影像领域的数字成像技术有个共性：基于计算机将图像采集、显示、存储和传递分解成各个独立的部分，将每一部分图像信息分别数字化，这种共性为我们以后对各功能模块进行单独优化提供了便利，对其实施图像数字信息的后续处理提供了可行性。

以X-CT成像为例，对影像进行预处理可以过滤掉影像上的不利影响，处理掉无用的信息，保留或恢复有价值的信息。通过过滤掉不利因素，加强病灶信息的可读性，突出感兴趣部位，清除各种干扰的同时能保留所摄影像的形态和边缘，有效的改善图像视觉效果，为医生诊病提供了依据和便利，这就达到了图像处理的目的。

2数字图像处理在医学影像中的具体应用

图像处理（image processing），在医学上也被称作影像处理，是指将图像信号转换成数字信号后使用计算机对医学影像处理和分析，提高并改善影像的质量供医生有效诊断的专业技术。将将人设为对象，图像设为目标，输入低质量的图像，输入改善后高质量的图像，当图像达到满足人的视觉效果为最终目标。图像处理方法通常有图像增强、复原、编码、压缩等等。本文将重点讨论图像去噪、增强、分割在医学影像中的应用技术。

2.1图像去噪

影像的生成和传输常常受到自然界各种声音的干扰导致影像质量下降，就像我们在日常生活中交谈时被其他声音打扰一样，在语言中表现为听不清对方说话， 表现到影像上，则是原本很清楚的图像，因为机械本身、电子元件、外界杂音等干扰原因产生各种各样的斑点或条纹，图像变得模糊不清，此即为图像噪声。噪声的存在势必影响后续对影像的分割和理解分析，所以图像去噪是预处理的重要步骤之一。去噪的方法有很多，结合影像特点、噪声的统计特征及频谱分布规律，目前常用均值滤波、中值滤波、低通滤波等算法来对图像进行平滑处理。

2.2 图像增强

图像增强（image enhancement）是数字图像处理领域中的一个重要分支。影像学上的图像增强和复原的目的是为了提高医学影像的质量，清除干扰、降低噪声，通过增强清晰度、对比度、边缘锐化、伪彩色等来提高影像的质量，或者转换为更适合人观察或机器识别的模式。不同于图像噪声，在图像增强中通常不考虑影像降质的原因，它不需要反应真实的原始图像，只需突出图像中感兴趣的内容。但要对降质的原因有所了解，依据降质的原因建立“降质模型”，然后各种滤波方法和变换手段增强图像中的背景与感兴趣部位的对比度，比如：增加图像高频分量，被照人体组织轮廓变得清晰，细节特征明显；增加低频分量，能有效降低噪声干扰，最终达到增强图像清晰度的目的。

图像增强根据空间不同可划分为基于空间域的增强方法和基于频率域的增强方法。基于空间域的增强方法是对图像中的各个像素的灰度值直接处理，算法有直方图均衡化、直方图规定化等；基于频率域的增强方法不直接处理，而是用傅里叶变换将空间域转换成频率域，在频率域对频谱进行处理，再使用反傅里叶变回到空间域，算法有低通滤波、高通滤波、同态滤波等。

2.3图像分割

图像分割是数字图像处理领域的关键技术之一，目的是将图像中有意义、感兴趣的内容从背景里剥离，划分为各个互不交叉的区域。有意义、感兴趣的内容通常是指图像区域、图像边缘等。分割是后续图像理解分析和识别工作的前提和依据。目前已经开发出很多边缘检测和区域分割的算法，但是还没有一个算法对各种图像处理都有效。因此对图像分割的研究还将继续深入，在以后很长一段时间将始终是热门话题。

图像分割方法基于灰度值主要划分为基于区域内部灰度相似性的分割和基于区域之间灰度不连续的分割。

（1） 基于区域内部灰度相似性的分割

基于区域内部灰度相似性的分割是确定每个像素的归属区域（同一区域内部像素是相似的），从而形成一个区域图集，来对图像进行分割，常用算法有阈值分割法、形态学分割、区域生长法、分裂合并法等。

（2） 基于区域之间灰度不连续的分割

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医学影像技术专业是随着医学影像学科和新设备的快速发展而建立的利用医学影像设备获取、处理和分析医学影像信息，为临床诊断和治疗提供技术支持的新专业。目前国内各医学院校对四年制医学影像技术专业学生的毕业考核，在内容、项目上各有千秋，没有统一的标准。以往传统的理论笔试存在很多弊端， 这种考试重知识轻能力，只能检验学生掌握的理论知识，无法检查学生的临床实际操作能力，制约着学生综合素质和创新能力的培养，阻碍了教育改革的深入和教学质量的提高[1]。

客观结构化临床考试（ objective structured clinical examination， OSCE） 概念始于1975 年，由英国Dundee大学的Harden 博士倡导，目前已在世界许多国家和地区广为应用[ 2] 。近年来，国内有部分医学院校采用了OSCE模式来评价医学生或护理专业学生综合应用基础理论和操作技术的能力[3，4]。自2010年开始， 我院对医学影像技术专业本科学生的毕业考核进行了全面的改革， 改变了传统、单一的理论考试形式， 采取了OSCE 模式的综合考核方式，取得良好的效果。

1 考核对象

考核对象为我院2010～ 2014 届医学影像技术专业本科学生。分别为2010 届48人;2011届30人;2012 届33人;2013届21人;2014 届36人。其中男生91名、女生77名;年龄21～ 24岁，平均（ 22±0.8） 岁。所有学生都经过一年的临床实践学习并取得合格的实习成绩，同时取得参加毕业考核资格。

2 考核方法

2.1考核内容与要求

第一部分：综合笔试（时间120min）

综合笔试由学校组织专家统一命题，采用100 分制，按40%纳入毕业考核总成绩。综合笔试含基本理论考核（ 占60 分） 和病例分析（ 占40 分） 两部分。

综合考试的内容及要求如下： 基本理论考核主要由5 门主干基础课―――医学影像检查技术学、x线摄影技术、医学影像设备学、医学影像诊断学、超声诊断学组成，病例分析由1 例骨科病例和选做1 例相关专业病例组成。

第二部分：临床实践考核

毕业临床实践技能考核时间一般在学生实习结束返校后第2 周进行，采取三站式方法考核。临床实践技能考核按60%纳入毕业考核成绩。

第一站： X线片阅片（ 时间10 min， 占30分）：考试采用笔试，利用交互式阅片系统提供十个选择题，内容为x线诊断病例，每个病例提供患者的一般情况，主诉，临床表现，体征和必要的实验室检查，要求学生选择最可能的诊断。

第二站：CT、MR片阅片（ 时间25 min， 占40分）：考试采用现场胶片阅片，考生根据胶片所见书写诊断报告，提出可能诊断。

第三站：x线摄影摆放（时间5 min， 占30分）：选择难易度相差不大的临床常用X线摄影操作40题 ，采用抽签制，每人抽选1 题。两人一组，互为模拟病人，要求考生边摆放边讲解，考官在考生进行操作时或操作后，提出相关问题。

2.2组织实施

每一站考核题目由教研室主任组织人员命题，实行考教分离。考官由各教研室选派，要求为讲师以上职称，有丰富教学经验的人员，我院教学部负责审核。理论考核和实践考核第一站统一进行，第二、三站由学生抽选题目，每一站考核都安排2名考官，一名为主考官。学生则由教务干事及班干部组织，按抽签顺序参加考核。

2.3 成绩评定

临床技能学生每站考完后，考核教师当场给予打分。 X线片阅片满分30分，18 分以上为合格;CT、MR片阅片满分为40 分，24分以上为合格;x线摄影摆放满分30分，18 分以上为合格;每站考核分数低于相应合格线者，须进行该站的补考，补考仍不合格者须补实习1～2 周后再行补考。第二次补考不通过者不予以毕业。每站考核成绩之和便是学生临床实践技能最终考核得分。

3 讨论

3.1促进了学生临床技能的培养

经过连续五年实施多站式临床技能考核，使学生在平时的学习、实习中更加重视临床实践操作，更加注重自己的动手操作能力培养。

3.2以“考”促“教”

通过分站考核，可以发现我们在临床实践教学方面的优势和存在的不足。如我们充分利用设备齐全、师资力量雄厚的临床技能模拟实验室，加强对见习、实习生的临床技能培训，有效提高了他们的动手操能力;通过考核，我们发现学生理论知识方面存在不足，说明我们的理论教学还有待加强。

3.3 解决“一元化”的问题，形成“多元化”的模式

多站式考核改变以往一张试卷决定最终毕业成绩的做法，客观上改变了以往医学教育多注重知识的传授，忽略能力的培养做法。使学生由被动的应付考试，变为积极主动地获取知识，灵活的运用所学的知识，对疾病错综复杂的临床表现进行综合分析，逻辑推理，鉴别诊断及临床技能操作，充分发挥其主观能动性和创造性。

经过对多站式考核不断深入地研究和探索，我们将会建立一套符合专业目标和教学大纲的要求，遵循医学影像学专业的特点及基本规律，将教学目的与考核内容、考核方式、考核途径及考核原则等要素形成有机的组合，形成多层次、多功能、操作性强的结构系统。使其既符合国际医学教育组织要求，又适合中国国情的医学影像技术多站式考核模式。

参考文献：

[1]白波， 李伟， 王家富. 高等医学院校素质教育中的考试改革[ J].中国高等医学教育， 2003（ 3） ： 15- 17.

篇（5）

【关键词】 诊断显像；图像融合

0引言

医学影像学是临床诊断信息的重要来源之一. 根据医学图像所提供的信息内涵，可将医学影像分为两大类： 解剖结构图像（CT， MRI， B超等）和功能图像（SPECT， PET等）. 这两类图像各有其优缺点： 功能图像分辨率较差，但它提供的脏器功能代谢信息是解剖图像所不能替代的；解剖图像以高分辨率提供了脏器的解剖形态信息（功能图像无法提供脏器或病灶的解剖细节），但无法反映脏器的功能情况.

目前这两类成像设备的研究都已取得了很大的进步，一方面，双方都在逐步弥补自身弱点，如MR的功能成像开发以拓展其功能，SPECT， PET新型晶体开发以增强自身的空间分辨率；另一方面，双方均在不断地增强自身强项，如MR开发不同新型成像序列，CT的螺旋层数不断增加，PET的晶体数目越来越多. 这使得各自图像的空间分辨率和图像质量有很大的提高，但由于成像原理不同所造成的图像信息局限性，使得单独使用某一类图像的效果并不理想，且进展缓慢，往往事倍功半. 由于上述原因，医学图像融合技术应运而生［1］.

1图像融合（image fusion）技术的内涵

图像融合是指将多源信道所采集到的关于同一目标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，最后综合成同一图像以供观察或进一步处理［2］. 简单来说，医学图像融合就是将解剖结构成像与功能成像两种医学成像的优点结合起来，为临床提供更多、更准确的信息. 其最终结果是1＋1>2.

20世纪90年代以来，医学图像融合技术随着计算机技术、通讯技术、传感器技术、材料技术等的飞速发展而获得重大发展，经历了异机图像融合和同机图像融合两个阶段.

2异机图像融合

2.1异机图像融合的研究内容在同机融合显像设备没有出现以前，图像融合的研究仅限于异机图像融合. 最初其研究内容仅限于相同或不同成像模式（imaging modality）所得图像经过必要的几何变换，空间分辨率统一和位置匹配后，进行叠加获得互补信息，增加信息量. 而现在，异机图像融合的研究范围包括： 图像对位、融合图像的显示和分析，利用从对应解剖结构图像（MRI， CT）获取的先验信息对发射型数据（SPECT， PET）做有效的衰减校正、数据重建等［3］.

2.2异机图像融合的基本方法按图像融合对象的来源可分为同类图像融合（innermodality，如SPECTSPECT， CTCT等等）和异类图像融合（intermodality，如SPECTCT， PETMRI， MRICT， MRB超等). 按图像融合的分析方法可分为同一患者的图像融合、不同患者间的图像融合和患者图像与模板图像融合. 按图像融合对象的获取时间可分为短期图像融合(如跟踪肿瘤的发展情况时在1~3 mo内做的图像进行融合)和长期图像融合(如进行治疗效果评估时进行的治疗后2~3 a的图像与治疗后当时的图像进行融合). 临床工作人员根据自己的研究目的不断设计出更多的融合方式.

2.3异机图像融合的主要技术图像融合的步骤大致为： 特征提取，设计误差评估方法，对图像数据进行处理使误差最小，将变换后的图像数据进行对位和综合显示，分析综合数据. 其中对位技术是图像融合的关键和难点［4］.

2.3.1特征提取特征提取可分为内部特征提取和外部特征提取内部特征主要是人体解剖结构特征，如颅骨、脊柱、胸骨、肋骨、关节；膈下软组织，如脾、肝、肾等等. 外部特征是为进行融合处理而特制在两幅图像上均可见的体表标记物. 据文献报道使用的外标志物有进行脑图像融合的头罩、牙环，胸部、腹部图像融合采用的背带，四肢图像融合采用的支架，甚至颅骨嵌入螺钉等等. 采用内部特征的优点是不需要对患者做预处理，可进行多次融合方法分析，缺点是难以实现融合自动化处理，需要人工干预，融合的精确性往往与经验有关. 外部特征的优点是特征明确，易于进行计算机自动处理，缺点是预处理复杂，并且由于而引起的脏器与体表标记之间的位移误差难以避免.

2.3.2误差评估方法常用的有基于相似度的误差评估方法(以相似度最大为最优)和基于距离的误差评估方法(以距离最小为最优).

2.3.3图像处理图像预处理： 对于有条件的图像进行重新断层分层(reslice)以确保图像在空间分辨率和空间方位上的大体接近. 几何变换： 主要包括尺度变换、平移、旋转等.

2.3.4图像的对位将处理好的图像按误差最小的原则进行对位. 按外部特征进行对位的方法以两幅图像上的特征点配准为对位成功. 按内部特征进行图像对位法主要有两种：图像分割配准和像素特征配准［5］.

图像分割配准法分为曲线法和表面法，在目前实际应用中较多采用. 因分割算法通常是半自动的，需人为参与，其配准的精度受限于分割的精度. 理论上此法可用于全身各部位的配准，但现在常用于神经系统成像和矫形外科成像. 曲线法是将一些具有几何特征的线条（如脊线）或栅格提取出来进行配准. 但是，曲线法要求图像有较高分辨率，以便提取几何特征. 表面法的代表算法是“头帽法”： 从一幅图中提取一组轮廓点作为“帽子”，从另一幅图中提取表面模型作为“头”，然后使用Powell搜索算法（使帽点和头表面间的距离平均平方和最小）来确定变换关系. 采用表面匹配技术可以对SPECT和PET的心脏图像进行了对位融合.

表面配准算法不仅用于3D刚性（rigid）变换，而且可用于3D弹性（elastic）变换，从而为一些组织器官的配准，如心脏、肝脏、肺等，提供了可能性. 但这种方法与其他基于组织分割的算法一样，配准精度受限于组织分割的精度. 近年来，由于分割算法的复杂程度降低、自动化程度提高以及斜面匹配技术在计算距离变换上的优势，此法被普遍应用. 表面配准法主要应用于PETMR图像的配准，由于SPECT图像的边界模糊，不宜使用此法. 像素特征配准法［6］： 像素特征配准法与其他内部特征配准方法不同之处在于，他是以图像灰度为配准依据，不需要对图像原始数据进行预归纳或预分割，其常用算法有主轴矩配准、全图像信息配准和图谱法配准. 主轴矩配准： 是将图像灰度内容转换为数量和方向的几何表示. 目前大多是从零阶及一阶矩中计算出图像的质心及主轴，再通过平移和旋转使两幅图像的质心和主轴对齐，达到配准目的. 此法对于数据缺失比较敏感，细节丢失或形状的病理性改变均会影响配准结果. 但此法实现了自动化，且十分快捷，易于移植，目前多用于粗配准. 全图像信息配准： 是在配准全过程中使用全部图像信息，使用的算法有区域相似性测量法、最大互信息法、相关法、联合熵法、条件熵法等. 此方法适用性最广，它不象其他内部特征法那样需先进行灰度图像的信息压缩提取，而是在配准过程中利用所有可获得的信息. 图谱法： 用于患者间的图像配准同一解剖结构的形状、大小、位置都会因解剖和生理上的个体差异有很大不同，这就使患者间的图像配准问题成为当今医学图像分析中的最大难题. 因此就要有一个详细标记人体各个解剖位置的标准化图谱. 用图谱法对两个患者的PET或MRI图像进行比较时，首先把二者的图像都映射到一个标准化的图谱空间去，然后在此空间中进行比较. 使用内部特征定位不需外加定位装置，但要求两幅图像要有相似结构或共同特征才可进行匹配. 定位的精确度是由具体的算法来决定的.

2.3.5融合数据的分析以某种算法将融合图像数据综合显示并做定量分析. 有些影像学工作者提出了如融合图像中像素CT值/SPECT计数等数值分析方法，但由于图像融合技术研究时间较短，各种融合数据对临床的指导意义有待进一步检验确定.

融合图像有多种直观的显示方法. 常用的有断层显示法和三维显示法. 融合图像的显示往往以某个图像为基准，该图像用灰度色阶显示，另一个图像迭加在基准图像上，用彩阶显示［7］： ① 断层显示法： 对于某些（得到原始数据）图像融合，可以将融合的三维数据以横断面、冠状面和矢状面断层图像同步地显示，便于观察者进行诊断. 这是融合图像最常用的显示方法. 这种显示要求观察者对于图像三维层面的特征有丰富的经验； ② 三维显示法： 将融合的三维数据以三维图像的形式显示使观察者可更加直观地观察病灶的解剖位置，在外科手术设计和放疗计划制定中有重要的意义.

2.4异机图像融合的现状目前对于刚性组织的对位已基本解决，如脑部异机图像融合［8］，而对于非刚性组织（如腹部）的对位有待进一步研究. 因此在图像对位技术上目前尚未找到一种确保完全、通用、有效的方法.

3同机图像融合

同机图像融合是伴随着同机显像设备的发展而发展的. 1991年，Hasegawa等［9，10］人首先提出了同机图像融合设备的设想. 1999年，通用电器公司(GE)推出了全球第一台医用同机图像融合设备Hawkeye，它将XCT球管、探测器及放射性核素探头装在同一旋转机架上，患者可同时进行CT和SPECT检查. 得到的X线图像不仅可以用来与SPECT图像进行融合，还可以通过不同软组织及骨骼对X线与γ光子的不同衰减比例因子，由CT值计算线性衰减系数，进行SPECT的衰减校正. 由于这一台划时代设备的出现，使得图像融合技术发生了根本性的变化.

由于图像融合设备显像过程中，患者同时进行两种不同的检查，其变化由计算机精确控制，且不同显像间的时间间隔非常短暂，从根本上解决了异机图像融合中的最大难题：对位技术的准确性. 在CT与SPECT图像融合的领域内，它具有了所有异机图像融合的优势，而且实现过程更为简单，并广泛应用于临床医学的各个领域［11］. 因此，这一设备从产生之日起，就对影像医学特别是影像核医学产生了革命性的影响. 目前已广泛应用于国内、外影像医学临床诊断.

在Hawkeye之后，GE公司、西门子公司及飞利浦先后推出了第二代图像融合设备： PET/CT［12］，其功能在Hawkeye基础上更进一步，定位更加准确，诊断准确性进一步提高. 目前国内有此设备十余台.

相比PET/CT，PET/MR的研究更加令影像医学工作者期待. PET/MR除具有所有PET/CT的优点外，还可以提供更多的软组织信息，其提供的组织信息可应用于高精度的PET图像衰减校正，从而进一步提高图像质量和空间分辨率. 目前，美国将PET晶体置于MR内部，已研制出一种新型的PET/MR，并已获得了大鼠脑部同机融合图像［13］，相信PET/MR很快将进入临床.

4展望

总之，在医学影像设备的发展中，功能图像和解剖图像的结合是一个发展趋势，而图像融合的潜力在于综合处理应用这些成像设备所得信息以获得新的有助于临床诊断的信息［14］，在肿瘤的精确定位、癌症的早期诊断和治疗中发挥重要的作用. 随着功能成像设备和解剖成像设备杂交技术的出现，图像融合技术将得到进一步的发展，给临床诊断带来一场新的变革.

参考文献

［1］ Davide W， Simon R. Combining anatomy and function the pathto image fusion ［J］. Eur Radiol， 2001;11:1968-1974.

［2］ 蒋长英. 什么是“医学图像融合”［J］? 抗癌，2003;(1):36-37.

［3］ 张孝飞，王强. 医学图像融合技术研究综述［J］. 广西科学，2002;9(1):64-68.

［4］ 刘敬华，钱宗才. 医学图像融合技术及其应用［J］. 医学信息医学与计算机应用，2002;15(5):258-259.

［5］ 俞亚青，田学隆，闫春红. 医学图像配准方法分类及现状［J］. 重庆大学学报(自然科学版)，2003;26(8):114-118.

［6］ 姜庆娟，谭景信. 像素级图像融合方法与选择［J］. 计算机工程与应用，2003;39(25):116-120.

［7］ 唐庆玉，王宇. 医学图像融合显示的几种方法［J］. 中国医疗器械信息，2002;8(3):14-15.

［8］ Ferroli P， Franzini A， Marras C， et al. A simple method to assess accuracy of deep brain stimulation electrode placement: Preoperative stereotactic CT + postoperative MR image fusion ［J］. Stereotact Funct Neurosurg， 2004;82:14-19.

［9］ Hasegawa BH， Stebler B， Butt BK， et al. A prototype highpurity germanium detector system with fast photoncounting circuiry for medical imaging ［J］. Med Phys， 1991;18:900-999.

［10］ Lang TF， Hasegawa BH， Liew SC， et al. Description of a prototype emissiontransmission computed tomography imaging system ［J］. J Nucl Med， 1991;33:1881-1887.

［11］ Schillaci O. Functionalanatomical image fusion in neuroendocrine tumors ［J］. Cancer Biother Radiopharm， 2004;19:129-134.

篇（6）

 

医学影像检查技术是医学影像技术专业教学的必修课程之一，它由多门学科交叉而形成，是探讨和研究以及使用医学影像设备对人体进行检查的一门应用性很强的技术。本门课程主要包括：X线检查技术、数字X线检查技术、超声检查技术、影像核医学检查技术等，既包含部分医学内容也包含物理、化学内容，是检查疾病重要手段，在临床医学领域中起重要作用。

1.四位一体教学模式的建立

《医学影像检查技术》的教学核心是培养学生的应用能力，课程组建立的“预习式临床见习－理论―实训－实习”四位一体的新型教学模式，将教、学、做加以融合，学生需要掌握的理论知识在反复训练中得以加强，使学生实践动手能力在上述4个环节中得到提高。具体内容如下：

1.1预习式临床见习：在普专影像技术专业学生开课的第二学年第一学期，将本专业学生分组去附属医院影像科室，进行临床观摩见习，提前接触影像设备，提前接触病人。见习半年后于第二学期初，开始课堂讲授影像检查技术的理论内容，完成了“先看后学再练习”的第一步，为下一步理论学习做好铺垫。此教学方法我们称之为“预习式临床见习”。

1.2理论教学：采用现代的教育理念，运用多媒体教学手段，以问题为基础，以学生为主体，以教师为主导，以理论教学为主线，在教学中为学生提供观察和独立思考的环境。充分利用附属医院及网络中的各种影像临床病例资源、多媒体教学片、电子图片库积极开展现代化教学。把部分理论课堂内容直接搬入到放射科、CT检查室、MRI检查室等科室去讲授，实现“课堂与实训地点一体化”。教师在教学过程中将放射技士（师）考试所要求掌握的内容贯穿其中教育学论文，渗透考试的题型及知识点，以提高学生在日后放射技士（师）考试中的应试能力。

1.3实训教学：改革实训环节，完善实践教学体系。学生实践能力的培养是医学教育的重要日标[1]，专业实践教学也是培养学生实际操作技能和综合职业能力的关键[2]。采用“模拟临床实训”的教学模式。影像实训中心有2个专业多媒体教室，4个先进的阅片室，3个X线检查技术实训室分别安装有2台200mA、1台500mA国产X线机，1个胃肠造影实训室并配有1台X-TV及1个示教室，1个CT实训室等，为学生实践训练提供了坚实的物质保障。实训教学采用“学生操作教师辅导式”、“学生自己操作”、“综合设计性实训”等教学方法。在课程学时安排上,适当增加实践性教学学时,保障学生动手时间,强化学生动手能力[3]。在理论及实训课程结束之前2个月，组织学生进行岗前强化培训，培训的重点是针对临床上常见的医学影像检查操作方法，以缩短学生与毕业实习的距离。

1.4毕业实习：第三学年，将学生安排到省内、外46所二级甲等以上实习医院进行毕业综合实习，进一步掌握各种医学影像检查方法的操作，培养学生的专业实践能力和分析问题、解决问题的能力，以达到培养高素质技能性人才的要求。

2.四位一体教学内容的改革

随着医学影像设备的不断更新，数字化X线机、CT机、彩超现已普及到许多基层医疗机构，MRI也广泛用于县级医院。针对临床实际的发展变化，《医学影像检查技术》课程体系和知识摘要求掌握的内容贯穿其中、渗透考试的题型及知识点，实施“课证融合”以提高学生在日后的放射技士（师）考试中的应试能力小论文。

在教学内容的组织与安排上，建立了《医学影像检查技术》的六大教学模块，即第一模块：X线检查技术：重点进行摄影和技术及造影技术教学；数字X线摄影技术注重成像原理和影像后处理教学；数字减影血管造影技术注重摄影和减影设备及造影器材的教学。第二模块：CT检查技术：重点讲述CT成像原理和CT扫描技术。第三模块：MRI检查技术：重点讲述MRI成像原理和MRI扫描技术。第四模块：影像核医学检查技术：重点讲述核医学成像原理和检查技术。第五模块：X线照片冲洗技术：重点讲述照片人工冲洗技术、自动胶片冲洗技术和激光打印胶片技术及操作注意事项。第六模块：放射诊断影像质量管理：着重从质量管理学的角度讲述质量管理的意义。

3.四位一体教学考核内容的改革

采用“笔试+技能操作+平时作业+实践报告”的综合考评。实行严格的教考分离，通过测评，客观公正地评价学生的专业基本理论知识，专业技术能力。加大实践考核的权重，使其考核总分值与理论考试成绩持平。考核内容以临床放射技士所应掌握的技术标准，考核学生的实际操作技能、临床思维能力、解决实际问题的能力。

4.四位一体教学的师资队伍建设

该课程组教师共20人，专职教师14人，兼职教师6人，专兼职教师比例7：3，“双师型”比例占65%，专职教师中“双师型”占95%，保障了技能型人才的培养。其中40岁以下的中青年教师10人，占50.0%，41-50岁的教师8人，占40.0%，50岁以上教师2人，占10.0%，教师后备力量充足，形成一支充满活力、富有创新精神和现代教育理念的教师梯队。通过高级人才的引进，青蓝工程的培养不断提高师资教学质量，使师资队伍具有积极进取、开拓创新的精神和教育理念，不断地创新意识，创新能力，创新方法，利用现代科学发展的新观点、新知识、新技术和新成果对学生进行创新思维的训练，以增强学生的创新意识，达到培养高素质应用型人才的目标。

5.四位一体教学改革的体会

“预习式临床见习－理论―实训－实习”四位一体创新教学模式的应用教育学论文，充分培养了学生的专业实践能力、分析问题和解决问题的能力，熟练掌握各种影像技术的操作技能，毕业即可实现与职业岗位的“零距离”。该教学模式时刻以问题为基础，以学生为中心，以就业为导向，以能力为本位，融知识教育与职业资格考证为一体。教学中采取学校与附院结合的方式，充分利用学校影像实训中心及附属医院医学影像科室的人力、设备等优势，把部分理论课堂内容直接搬入到影像科室去讲授，为学生实践能力的培养提供了真实的学习场景,将理论教学与实践教学课时比设计为：理论教学：实践教学=4：5（实践教学占总学时的56%），大大增加了实践教学的比重，达到了突出学生技术应用能力培养的目的。经过多年来的教学实践证明，改革后的《医学影像检查技术》课程取得了良好的教学效果，为社会输送了大批理论水平扎实、技术业务精湛的高素质技能性毕业生。学生结业后能按教学大纲的内容要求，熟悉各种影像学检查方法，独立完成X线投照技术、CT检查技术、照片冲洗及影像质量管理等技术，学生毕业后追踪调查反馈均表明“学生的动手力强，基础知识扎实”，普遍受到用人单位好评。教师队伍建设得到提高，课程组教师进修3人次、又取得硕士学位2人，双师比例达到100%。四位一体的新型教学模式，体现了高职高专办学特色，围绕着职业能力的培养，强化技能训练，为基层医院培养“用得上、留得住”的高素质技能性人才。

参考文献

[1]张景玲．唐宇天．影响技能达标的元素及对策[M]．湖南科学技术出版社，1998:18-320

[2]唐陶富，朱梅初．高职医学影像专业教学改革的研究与实践[J]．职教论坛，2003,10:10-12.

篇（7）

一、引言

目前，医学领域当中，数字医学影像格式及其转换方式的通用国际标准是DICOM，而本文所描述的是以DICOM为基础，以PACS在临床应用为前提的相关的文件格式及存储方法。PACS是医学图像存储及通讯系统的缩写，它采用数字化的形式，对临床应用的医学图像进行管理、传送、存储和显示，它的特点非常明显，显示的图像质量高、传输过程中无失真、速度快、可共享等[1]。网络技术在医疗领域的不断发展，国内的众多医院都开始或已经建立了自己的医院管理信息系统，开展远程合作医疗，由此引发了对PACS的迫切需求。然而，在互联网环境下，如何快速、高效的存储和引用医学影像数据应用于临床，是PACS要解决的一个重要的问题。

二、DICOM标准格式的医学图像

DICOM标准的医学图像主要是由两个部分组成的，分别是文件头和数据集[2]，可以从如下四方面的内容理解：

1）存储服务类及相关信息：这部分主要的功能是在规定的标准框架下，将数据格式层的相关内容转换成医学图像的专用信息。

2）DICOM文件格式：在DICOM格式的文件中，数据元素全部被封装到一个文件里形成数据集合，在文件的前面，设置文件的原信息，其中包括文件头、文件标识、组长度、元信息版本等一些相关信息，以此来表示文件为DICOM文件。

3）DICOM目录信息：在DICOM中，文件之间的逻辑关系是由图像之间的逻辑关系体现的，主要包括图像IOD及检查结果等信息，而定义这样的关系是由DICOM标准中基本目录信息对象实现的，而基本目录信息又是由多个目录实体构成的，目录实体的内部包含1-N条目录记录，它们采用递归的方式依次引用下级目录，主要包括4个方面的内容[3]：一、引用下级目录；二、指向相关的IOD文件；三、可控记录选择的键值；四、同级目录连接机制。

4）DICOM文件存储标准：针对于各种不同的医学影像设备所产生的不同格式的医学影像文件，DICOM设置了完整的存储归档机制，可以依据具体归档选取。

三、医学图像存储

DICOM标准下的医学影像数据具有分辨率高和海量的特点，所以，在PACS系统当中存储将面临巨大的压力；同时，医学图像的临床存取效率和数据安全可靠性也将成为一个重要的问题。为了解决上述问题，本文基于DICOM文件格式，提出一种分层存储的方法，即在将医学图像存储到数据库时，按图像的分辨率及拍摄部位的重要程度对其进行划分。

1、分层次存储的基本思想：相对于其它类型数据而言，医学图像数据数据量大、具有很强的规律性和关联性，而医学图像的空间和灰度分辨率高、数据表示的重叠信息边界不明显且对比度不高，又使医学图像具有特殊性；然而，在整个的医学图像上医生和患者感兴趣的只有病症局部信息，对其它部分的信息很少注意，因此，本文采用分层存储的方法对医学图像进行存储，也就是说在将医学图像存储到数据库时，按图像的分辨率及拍摄部位的重要程度对其进行划分；对于图像中的病变区域，我们称为“重点区域”，采用高质量的高保真无损压缩，以保证图像品质； 对非病变区域，我们称为“非重点区域”进行高效压缩，该部分以提高压缩效率为主，这样即突出图像重点区域，同时又保证了整幅图像的完整性。具体存储时，将图像库划分为基本图像库、缩略图库和标注图库，基本图像库存储高分辨率的 DICOM图像数据，缩略图库存储低分辨率的缩略图像，而标注图库存储标注了的病变区域的图像。

2、基本图像库：医学影像数据从医疗设备上成像后，经过解析，也就是去除DICOM格式的信息部分，只保留图像数据部分的内容[4]，然后存储到基本图像库当中，从而建立起最初的基本医学图像数据库， 但这样的图像存在格式不统一的问题，所以在后续的处理工作当中要利用图像处理工具进行格式统一处理。

3、缩略图库：实际上，医疗设备上形成的医学图像数据，信息量是很大的，这样的图像数据在临床应用时传输是很困难的，不能够适应临床应用对实时性的要求，因此建立医学图像的缩略预览图是十分必要的，它可以方便用户在查看所需的图像时，快速定位，提高访问效率[5]。缩略图采用低分辨率的小图，是对基本图像进行的微缩，在对基本图像进行模糊化处理、重新采样、重新锐化之后，将其设置为每个像素点有 4-8bit，最后得到的图像存储到缩略图库。

4、标注图库：医学影像生成后，由相关的医生在图像上对病变区域进行标注，突出显示出病变部分，然后将标注好的医学图像存储到标注图像库中。

经过以上的分层存储处理后，医生和患者可以根据需要快速的从相应层次的数据库当中检索出想要的医学影像数据，可有效的提高临床应用效率。

四、总结

本文基于 DICOM格式的t学图像，以临床实际应用为依据，针对临床应用时医学图像批量存储以及利用效率低下问题，提出了按图像分辨率及拍摄部位重要程度进行分层存储的思想，并给出具体方法，以此为基础，设计了一种DICOM医学图像的分层存储管理数据库系统的方案，本方案的提出，能在一定程度上解决医学图像存储和利用效率低的问题，具有一定的实际意义。

参 考 文 献

[1] 王英，基于DICOM标准的医学图像存储与访问的研究，医疗装备，2005.

[2] 韩磊，基于DICOM的医学图像存储模型设计与实现，计算机时代，2006.

篇（8）

多媒体教学是以多媒体计算机为核心的教学方式，它集声音、图像、文字、动画等多种感觉刺激于一体，通过人机交互作用完成各种教学任务，实现教学过程与教学目标的优化。

（一）多媒体辅助英语教学的理论依据

建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生自己建构的过程，是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过新、旧知识经验之间的、反复的、双向的相互作用来形成自己的经验结构。在此过程中一方面对当前信息的理解，需要以原有的知识经验为基础超越外部信息本身。同时，原有的知识经验的应用，又不是简单的提取和套用，是同化和顺应两方面的统一，即学生通过建构意义的方式而获得知识。建构主义学习理论强调以学生为中心，它不仅要求学生由外部刺激的被动接受者、灌输者转变为信息加工主体，成为知识意义的主动建构者，而且要求教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这一理论彻底摒弃了以教师为中心，强调知识传授，把学生当作知识灌输对象的传统教学模式，而要求建立符合信息社会要求的新的教学思想和教学模式。多媒体辅助英语教学顺应了这一要求，充分利用网络环境下提供的资源信息，对学生原有的英语认知结构进行“同化”与“顺应”，并在其过程中使每个学生建立起各自的英语认知结构体系。建立在此学习理论基础之上的多媒体辅助英语教学意义深远。

（二）多媒体教学具有多方面的优越性

1.有利于促进教师教育观念的更新

当今的教师绝大部分都是应试教育培养出来的。他们对传统的教学方法驾轻就熟，“一支粉笔、一块黑板、一张嘴巴”，始终是他们一成不变的教学手段。而作为现代教育技术――多媒体教学技术的出现和应用，使传统的教师角色和教学模式受到了冲击。这必然要求教师要更新教育观念，树立正确的教育观、知识观、人才观。一方面要考虑当前科学技术的进步与发展对教育的影响，尤其是对学校的课程体系和教学模式的影响，同时必须处理好由此而引起的教学行为的变化、课程结构的重组、教学技能技巧的提高等一系列问题。多媒体的出现，使我们在英语教学过程中可以引用更为详细的资料，有助于文章的理解，段落清晰，而且还可以引入声音。另一方面，应根据社会不断发展的需求与现代教育技术条件下的建构主义学习理论来设计教学的组织形式与选择教学方法。

2.有利于提高课堂教学效率

教育改革的重点是优化课堂教学结构、提高课堂教学效率，向课堂45 分钟要质量、要效益。传统的课堂教学，教师展示知识的空间只是一块容量有限的黑板，在有限的45 分钟的教学时间内，教师不得不将很大一部分精力放在板演文字、绘画等低效的劳动上。这样的课堂教学往往呆板、僵化，缺乏生机与活力，效率不高。运用多媒体教学，可以将大量的教学信息预置在计算机内，随时调用，任意切换，将相关的图形、图像生动、直观地投影到屏幕上，学生可从视觉、听觉多方面感受知识，加深对教学内容的理解。心理学研究表明，单纯的视觉学习或听觉学习，3 天后的遗忘率为50%～80% ，而将视听结合起来学习，相同时间内的遗忘率仅为18% 。黑龙江大学外语部充分利用了多媒体，我们通过网络给同学们留作业，同时学生们也可以在网上向老师提问。可见，运用多媒体教学可以大大增加信息接收量，缩短教学时间，提高教学效率。

3.能够激发学生的学习热情

课堂教学是实施素质教育的主战场、主渠道，课外活动、个别辅导、家庭作业等仅是教学的辅助形式，是课堂教学的补充和延伸。固然，教给学生知识是课堂教学的重要任务之一，但我们不能仅仅停留在这个层面上，我们更要借助于知识教学培养学生热爱学校、热爱学习的情感，让他们成为知识的发现者。从某种意义上讲，激发学生的学习热情比直接教给学生知识更重要。因为课堂教学不可能教给学生提供一生需要的知识，而主动求索和开拓进取的精神则会使学生终身受益。多媒体教学正是以其生动的表现形式，使课堂教学更具吸引力，从而提高学生的学习热情的。特别是在课堂教学中超文本结构的使用，弥补了传统的线性结构的缺陷，便于教师根据教学的实际效果对教材进行动态的组织和修改，更易于激发学生的学习积极性和主动性，提高教学质量。

由于多媒体教学具有以上传统教学所无法比拟的优越性，所以赢得了广大教师和学生的青睐。目前，多媒体教学，已经成为现代课堂教学的一种发展趋势，它对课堂教学环境中的各种要素特别是对教师的角色转换已产生了深刻的影响。

（三）多媒体课件在英语教学中的地位

在当前条件下，利用多媒体技术进行教学主要指集中计算机、录像机、录音机、投影仪、VCD教学软件等多种媒体的特色功能于一体，自主设计与制作CAI 课件，由教师根据不同课型的要求，灵活机动地运用相关媒体组织教学，“上述多种媒体都是现代外语教学技术手段的有机组成部分”。

自从多媒体计算机问世以来，已经在外语教学中显露出不凡的身手，占据了重要位置。“它可以为语言学习者提供一个良好的视觉、听觉的交互式语言环境”。多媒体计算机的组合运用在提供语言操练和摹仿上起到了其他教学手段无法比拟的作用。目前，CAI 所用的教学软件主要是作为根据教学目标设计的辅助教学手段的课件。一般来说，多媒体课件可适用于英语教学的以下情况：

（1）形象地呈现英语语用环境；

（2）进行交际英语课型的教学；

（3）进行纵、横向比较的句型、语法等综合课型的教学；

（4）在高职学生中针对英语学习相对弱势群体的课堂教学。

二、教师角色转换

―――多媒体教学的必然与应然

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二、实施过程与对策

1.明确艺术教育理念，开展普及工作

（1）根据艺术教育的总目标，把艺术教育作为一种思想，在学校各个环节和形式上体现素质教育的宗旨，构建一个“以美促德，以美益智”的艺术教育环境。同时，明确艺术教育要面向全体学生这一理念，为每一位学生提供艺术教育的机会，避免艺术教育的功利化、狭隘化，把艺术教育与其他几方面教育一起形成合力，促进学生发展。

（2）完成课程设置：根据医学院校的具体情况和特点，在教务部门的支持下，将艺术课程纳入教学计划，开设了音乐、美术、舞蹈、影视作品欣赏等理论课程和摄影、书法、乐器演奏、国标舞等实践课程。首先把国内外的优秀艺术作品介绍给学生，使学生从艺术文化的发展中感悟世界的美、人生的美。其次，使学生了解和掌握基本艺术知识和技巧，在实践中逐步提高艺术修养。

（3）开辟课外艺术活动场所：课外艺术活动既能展现校园文化风貌，又是促进学生艺术能力发展的重要环节，根据学生的兴趣和需求，开办了乐队、舞蹈、摄影、绘画、手工等艺术活动室，使学生每周有两次机会按照自己的喜好进行艺术实践。

2.深化艺术教育，提高艺术教育层次

（1）加强教学研究，提高教学质量：艺术课程除了要学习艺术知识和技巧本身，学生更要通过背景、文化，把握艺术所表述的本质和艺术的精神。所以，安排教学内容时，有目的地选择优秀的艺术欣赏作品，合理拟订审美教育计划，有的放矢地提高审美高度和层次。

（2）明确科研方向：科研的目的是带动教学的发展，所以艺术教育的科研工作不能只重视艺术理论的研究，要针对艺术教育在学生心理、情感、审美和创新能力的作用进行研究，大力挖掘教师潜力，积极申报高层次的研究课题，以取得教学与科研相结合的科研成果。

（3）在艺术实践中检验艺术教育成果：在课外艺术实践中以各类艺术节做契机，充分发挥社团作用，成立合唱队、舞蹈队、摄影、书画协会，积极参加各级大型文艺演出与国家、省、市的艺术展演活动，在实践中使学生的艺术技能得到提高、情感得到培养、人格得到升华。

3.促进艺术与专业教育的融合，发挥艺术教育的育人作用

学校教育中各个学科、各个环节乃至学校教育的全过程都蕴含着丰富的艺术因素，只有拓宽艺术教育途径，才能提高学生的综合审美能力。

（1）专业教学与艺术教学的融合：教学实践中我们摸索出医学院校的课程应将审美教育融入艺术教育的全过程，由原来的艺术审美延伸到医学审美；由开设单纯的艺术课程发展到与专业相结合的审美课程中。如开设音乐疗法、医学美术、形体仪态技能训练等。在艺术与医学结合的教学实际中，强化学生发现美、感受美的能力，激发学生创造美的能力，促使学生在专业领域内审美水平的提高。

（2）挖掘教师艺术潜能，发挥教师的主导作用：课堂教学离不开教师的主导作用，各个专业教师艺术素养的提高，会对学生的审美水准起到促进作用，因此，学校定期开办艺术讲座和艺术技能培训班，开发教师的艺术潜质，使他们在教学中以美学的观点、审美的眼光培养学生。

（3）校园艺术环境的建设：指校园的物质文化设施，如校园内部景观设计、建筑物内部的装饰设计等，其目的是为学生提供学习生活和发展的良好环境，它不仅反映学校的文化传统和学习风气，还可以反映学校所蕴藏的发展潜力和创造力，使学生从无意识接触中获得相关专业知识的滋润和思维的启迪，拓展了学生的学习空间。

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三、取得的效果与分析

1.健康人格的提升：艺术教育实践中发挥课堂教学的主渠道作用，欣赏课中凭借优秀的艺术作品所蕴含的广泛思想内容、深刻的寓意和丰富的情感，给学生以美的享受与启迪。这情感和意识上的触动往往是构成人的美好性格的必要条件。有了美好性格，学生就会以对美好事物无比热爱、对丑恶事物无比憎恶的审美态度去对待现实社会、人生、事业、亲友、同志等。在课外活动中，让学生在审美的环境中和亲身的实践中去感悟艺术作品所反映、描写、刻画和塑造的人物的高尚境界，看到生活美与艺术美标准的差距，从而对优秀作品中的人物或事物产生认同。这种认同反过来又会对学生产生巨大的激励作用，激励他们勇敢地面对生活中的困难和挫折，从而促进学生健康人格的形成。

2.审美能力的提高：无论是课堂教学、课外艺术实践还是艺术环境的熏陶，都是通过具体、直观、可感的美的形象，使学生在直接感知美的事物过程中充分展开想象，发挥创造，提高敏锐的发现美、感受美的能力，在美的品位与感悟中得到愉悦和理性的启迪。另外，艺术活动中师生间能保持畅通的情感沟通，这种沟通和理解伴随着丰富的情感体验、感染学生，激感活动。强烈的情感活动形成巨大的动力，推动学生的想象和思考，以审美的态度对待人生、对待社会。

3.应用能力的提高：学生在艺术课程中获得的艺术能力和经验，使学生的生活变得丰富多彩，富有情趣，工作和学习变得更有效率和富有创造性

四、结论与建议

1.艺术教育的实践使学生对美拥有了感受力、鉴赏力和创造力，情感得到一定程度的升华和净化，促进了人格的完美。事实证明，艺术教育在培养学生方面起到了其他学科无可替代的作用。

2.艺术教育是一种生命教育，是提高审美而完善个人文化的品格教育。因此，它的教育是广泛的，不能只局限在艺术文化范畴，而应进一步融合于艺术教育，与其他几方面教育一起，促进学生的全面发展。

3.为促进艺术教育在学校的深入开展，领导应制订政策，在教职工或学生考核中必须与艺术教育相联系，从而引起学校各个方面的重视。

4.加强业务学习，提高教师的教学水平。

一个成功的教师，不仅是丰富知识的传播者，更是学生精神世界的探寻者，教学中时刻把握学生心理特征和教学规律，运用高超的技艺、丰富的艺术、健康的内容，来激活学生的精神世界，促进学生情感的健康发展，提高教学效率。

参考文献：

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【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097（2013）06—0107—05

引言

随着移动计算技术、无线通讯技术和软硬件技术的发展，特别是以手机为代表的移动设备的功能越来越强大，移动学习已经成为当前教育技术研究的热点。E-Learning Guild组织最新的一项研究表明：移动设备被证明是世界上发展最快的技术产业，它正改变着人们思考、工作、交往的方式。移动技术的最新进展更是能够让用户在任何时间、任何地点访问信息，从而为人们的学习和生活带来极大的便利。

我国正在建设学习型社会，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》将到2020年基本形成学习型社会作为未来十年三大战略目标之一，由此可以预见，在即将到来的学习型社会中，人们的学习将会更多地依赖网络化学习资源。随着“共建共享”理念深入人心，学习资源以惊人的速度持续增长，资源的数量不再是制约人们学习的主要因素。而让开发的Web学习资源最大限度地适应各种性能各异的移动终端，在各种终端上最优化显示，成为移动学习者的普遍要求，也是资源建设者们必须着力解决的问题。

一 移动智能终端对移动学习的影响

在世界许多国家，各种移动智能终端正在成为个人与社会链接的新型信息接入端口，而数量庞大的移动智能终端进一步促进了终端应用产业的发展，这其中就包括了对移动学习的推动。2012年，eLeaming Guild组织在《Mobile Learning：The Time Is Now》的报告中指出，越来越多的组织和机构意识到移动学习的重要性和优势，并对2009年至2012年期间移动学习的开展情况、2012年开展移动学习过程中智能终端的使用情况分别进行了调查，结果显示2009年有44，3%的人计划进行移动学习，2012年这个数字已经增长到了65，7%，表明移动学习的人数在逐年大幅度增长。利用智能手机和平板电脑进行移动学习的人数分别占据各自使用人数的44，3%和40，3%，表明使用智能手机和平板电脑等移动智能终端进行移动学习的比例越来越高，投身到移动学习队伍中的人数越来越多。如此高比例的人使用移动智能终端进行移动学习，其原因在于以下方面：

1 移动互联网市场规模扩大

根据艾瑞咨询统计数据显示，2012年移动互联网的市场规模达到393亿，增长率达到97，5%。随着智能手机为代表的移动智能终端的进一步普及，以及在互联网细分领域中移动电子商务的爆发，2012年移动互联网的增长会达到一个新的高度，预测增长率达到148%。在如此大规模的移动互联网市场的驱动下，把移动学习资源与移动互联网充分整合，更有利于学习资源的传播与共享，使得移动学习的应用范围更加广泛。

2 移动智能终端发展迅猛

工信部电信研究院于2012年4月13日的《移动终端白皮书》中指出，2011年我国移动终端总出货量已达4.55亿部，其中包括智能手机和平板电脑在内的移动智能终端出货量达1.1亿部，超过此前历年移动智能终端出货量总和。随着智能终端的普及，移动互联网的网民增速也非常迅猛。2011年，移动互联网网民的规模达到3.6亿，趋势预测到2016年移动互联网用户的规模将超出PC互联网的网民规模。在移动智能终端和移动互联网交替发展、相互促进势头的引领下，移动学习者将目光转向移动智能终端是在情理之中，加之移动智能终端在移动学习中所拥有的得天独厚的优势，如屏幕尺寸大（与非智能移动终端相比）、便于携带、交互性强等，更加推动了移动学习向智能化方向发展。

3 适宜移动智能终端的学习资源日趋丰富

除了专门针对移动智能终端开发的学习资源，如App、教育应用软件外，移动智能终端能够适应多种学习资源。这种普适性不仅能够充分利用现有的学习资源，而且可以节约资源制作成本。

由此可见，现阶段移动学习的发展主要得益于这三方面因素：移动互联网规模的扩大、移动智能终端的普及以及移动学习资源的丰富，三者缺一不可。由于移动学习资源是移动学习系统的核心，是对现有学习资源的一种补充，是开展一切移动学习活动的基础，因此移动学习资源质量的高低直接决定了移动学习的成效。

二 传统Web移动学习资源的特点及面临的问题

目前常见的移动学习资源形式可以概括为以下几种：短信/彩信、电子书、网页（即Web学习资源）、微课程、网络课程、智能交互课程以及教育游戏等，其中Web移动学习资源凭借其跨浏览器和跨平台的特性广受用户好评。就连原苹果公司CEO乔布斯在谈到这个问题时也明确表达了他的观点：虽然现阶段原生应用程序给了用户更好的体验，但是Web才是应用程序的未来。由此可以看出，Web技术在程序开发和资源建设方面具有广阔的前景和巨大的潜力。

传统Web移动学习资源主要是面向PC机的桌面浏览器设计开发的，其特点主要有：（1）在内容选择方面：为了从视、听等多方面调动人们的感官接受信息，并能充分、准确、有效地呈现信息，Web页面往往采用音频、视频、动画等多媒体信息呈现形式；（2）在页面布局方面：为了适应PC机的屏幕尺寸和分辨率，Web页面通常采用两栏式或三栏式布局；（3）在交互设计方面：用户一般都是通过鼠标和键盘设备与Web界面进行交互。

然而由于移动智能终端在尺寸、分辨率以及交互方式等方面与PC机存在较大的差异（见表1），因此原先针对PC机设计的传统Web移动学习资源，在很大程度上不适合移动智能终端使用，主要体现在以下4方面：

1 页面大小不能匹配终端屏幕大小

目前主流PC机的分辨率都在1024*768以上，在设计页面时宽度一般固定在1000像素左右，按钮、广告条幅等其他网页元素都是基于这个宽度进行设计的。而移动终端的屏幕分辨率相对较小，大多处于480*800-960*640之间。如果使用移动终端来呈现，那么页面必然会被裁切，不能显示完整的内容。此时，用户必须通过缩放和移动来显示被裁切的部分，直接影响用户的使用效果和满意度。

2 页面布局不能自适应调整

由于移动智能终端屏幕分辨率纷繁复杂，尺寸类别大小各异，定向类型横竖兼容。因此，要求所呈现的学习资源在布局上要相对灵活，能够针对屏幕进行自适应调整。否则，在显示过程中将会出现混乱的页面布局，极大地降低了移动学习资源的质量。传统的Web学习资源的两栏式或三栏式布局，结构相对稳定，符合用户的认知心理和行为方式，能够提高PC机用户的阅读效率，但却不适合移动终端用户的体验。

3 页面交互元素不适宣手指触摸

在触屏移动设备中，主要通过手指与界面进行交互操作。比起传统的鼠标指针，手指触控方式需要的目标作用区域更大。然而传统的Web学习资源在设计过程中却没有考虑到这一点，因此增加了移动终端用户的使用难度。

4 页面多媒体呈现形式受到制约

众所周知，Web是一种超媒体，是在超文本环境下的多媒体综合。因此，传统的Web学习资源在内容方面已经从文本扩展到图形、图像、动画、视频和声音等多种媒介形式。而对于移动终端而言，设计者除了要选择合适的媒介形式来呈现学习资源外，还要考虑带宽的限制和终端设备的性能。由于无线网络速度慢、稳定性差、传输较大数据时容易造成学习的中断，从而影响学习的效果和效率。因此从这个角度而言，传统的Web学习资源已经不再适合在移动终端呈现了。

三 响应式Web移动学习资源技术支持及设计原则

为了解决传统Web学习资源在移动智能终端上呈现时出现的上述问题，使用户能够获得与PC机的桌面端一致的用户体验，最直接的方法就是为不同尺寸和分辨率的设备制作特定的页面。而电子产品的“摩尔定律”表明，随着时间的推移会有更多的移动设备投入市场。如果为每种设备都制作特定的页面，将会耗费巨大的人力和物力，并造成资源的重复建设。人们期待的是只做一个网站或一套页面，既能适合桌面大尺寸屏幕，同时也可以适合各种不同移动设备的小尺寸屏幕。

满足人们期待的是利用响应式Web设计（Responsive WebDesign）。响应式Web设计是EthanMarcotte在2010年5月份提出的一个概念，其内容的核心是一个网站或网页能够兼容多个终端——而不是为每个终端定制一个特定的版本。它的设计理念是：页面的设计与开发应当根据用户行为以及设备环境（系统平台、屏幕尺寸、屏幕定向等）进行相应的响应和调整。这样，人们就不必为不断到来的新设备做专门的版本设计和开发了。

1 支持移动学习资源“响应式”的新技术

响应式Web移动学习资源的设计与开发是新课题，主要有三大支撑技术——弹性布局、媒体查询和液态图片。

（1）一切以弹性为基础

所谓弹性布局就是不对浏览器的宽度作任何设定，即非固定式布局，因而能优雅地适应不论是水平式的还是竖直式的终端设备。然而，无论是固定式还是非固定式布局，都要依赖其原本的媒介环境来设计，而弹性布局只能很好地适应普通PC机显示屏。因此，所谓的弹性布局其实也并非那样弹性，但它是进行一切响应式设计的基础。如果没有弹性布局，那么后续的响应式Web设计工作将无法进行。只有在弹性布局的基础上再嵌入各种基于互联网标准的其他技术，才能更好地适应不同媒介的呈现。

（2）引入媒介查询

媒介查询是响应式设计的核心，它根据条件告诉浏览器如何为指定宽度的视图渲染页面。媒介查询使我们不仅能针对某些特定的设备类型，还能够对呈现设计的设备物理特性进行检验。例如，随着移动WebKit的普及，媒介查询已经成为一项很常用的技巧，用以向iOS、Android及其他移动系统提供定制的样式表。具体方法是在链接样式表的媒介属性中加上这样一个查询语句：。这个语句中包含两个部分：①媒介类别——屏幕（screen）；②括号中的查询内容，包括具体需要检验的媒介特性——最大设备宽度（max-device-width），以及紧跟其后的目标数值480px。代码本身可以很好地说明工作机制：当屏幕宽度不超过480px，则加载layout，css样式表；否则，该样式表将被忽略。另外，不仅可以把媒介查询放置在链接中，还可以用“@media”方法在CSS样式表内进行媒介查询：@media screen and（max-device-width：480px）{float：none；）。以上使用的两种媒介查询方式，其效果是相同的：一旦设备通过媒介查询的检验，相关的CSS样式表即被附加到源码上。

（3）让图片“流动”起来

响应式Web设计的思路中，图片如何显示是一个至关重要的问题。有很多同比缩放图片的技术，其中有不少是简单易行的，如使用CSS的max-width属性：img{max-width：100%；）。只要没有另外规定图片的具体宽度，页面上所有的图片就会以其原始宽度进行加载，除非其容器可视部分的宽度小于图片的原始宽度。上面的代码确保图片最大的宽度不会超过浏览器窗口或是其容器可视部分的宽度，所以当窗口或容器的可视部分开始变窄时，图片的最大宽度值也会相应的减小，图片本身永远不会被容器边缘隐藏和覆盖。这种做法就好像把图片比作液体一样，能够自由“流动”，液态图片也由此得来。

2 响应式Web移动学习资源设计原则

美国交互媒体设计大师Rob Flaherty在他的Design垤The Well-Tempered Web文章中就响应式Web设计的一系列问题给出了一些建议，在此基础上，本文结合作者的Web开发经验，提出在响应式Web设计中要遵循的四大原则：

（1）弹性化原则

弹性布局是进行一切响应式Web设计的前提，在此基础上再引入媒介查询的功能，根据不同的设备对内容、图片和布局进行相应的调整与优化，让页面更加“弹性化”。

（2）触控优先原则

易于手指触摸的按钮同样易于鼠标点击，但反之则不然。因此为了使界面能够适用于更多的平台环境，设计师应该在触控优先原则的基础上将原始的设计方案进行微调，最终达到一种折中的状态，即既适合手指触摸又适合鼠标点击。

（3）宏观性原则

俗话说“尽早测试，经常测试”。在响应式Web开发过程中，设计人员每一阶段都要在多种浏览器和不同尺寸屏幕中进行测试，以尽早发现问题。

（4）移动优先原则

从移动端开始产品的设计工作，能够让设计人员关注到对用户来说什么才是真正的问题。同时要特别留意那些不具备跨平台能力的交互形式，其中最常见的一个问题就是触屏设备通常无法支持传统设备当中的鼠标悬停状态。

四 响应式Web移动学习资源设计实例

为了更加深入地研究响应式Web移动学习资源的设计过程，文章以陈琳教授的国家精品教材、国家级规划教材——《数字影像技术》为内容参照，运用以上三大支撑技术来进行“数字摄影”专题网站的设计与开发。众所周知，Web学习资源主要是在Web上进行信息传播的系统实体，内容、结构与界面是其核心所在。因此，根据学习资源设计的基本原则和Web学习资源的特点，我们将设计过程概括为以下两大部分：

1 内容设计

移动学习资源的学习内容与教学目标、教学对象、教学设计方案的选择等方面有关，设计者必须根据学习者本身的特性和教学目标进行学习资源的内容结构设计。《数字影像技术》作为高等学校教育技术专业以及美术、设计、广告、印刷、医学影像、新闻等专业摄影及相关课程教材，针对的多是高校学生、专业摄影人员等成人学者。因而，在进行响应式Web移动学习资源设计时，必须考虑相关学习者的学习特点和认知特性，在此基础上才能进行内容的选取和设计。从一般意义上讲，成人学习者的特性包括学习者认知风格多样、元认知能力强、有较强烈的学习动机、对学习内容与学习进度的个性化要求程度高等方面。因此，在内容选取时要做到：全面、科学的把握教材的重点，准确、精炼的提炼研究的难点，深入浅出的表达原理、技法，最终达到理论与实践、知识与能力、技术与艺术等多样化的统一。

为了能达到这三方面的统一，在内容安排上除了介绍关于摄影方面的理论知识外，还要进行关于加工创意的阐释；除了介绍相关摄影的技术技法外，还要进行关于拍摄艺术方面的指导等等。因此网站的内容主要包括：数字照相机、拍摄技术、拍摄艺术、加工创意、专题摄影、专家博客、开放资源和课程学习等。

2 界面布局设计

界面布局设计是对页面的空间进行分割的设计，包括对导航、按钮、图片、文字等内容的位置进行设计。友好的界面布局主要体现在布局合理和响应式布局这两方面。所谓布局合理，是指运用美学构图中的形式美规律，即对称、平衡、黄金分割、对比、多样统一和变化，结合光影、色彩、影调等辅助手段，对网页设计元素及内容进行合理布局，使网页形式富有节奏感并且图文并茂，符合学习者的认知规律和审美特点。在本设计中，为了突出布局的合理性，采用图片和文本搭配的方式来均衡整体布局；针对学习资源使用的人群特点来选取恰当的呈现风格；根据视觉的主次关系来安排网站内容的布局方式等等。这是从宏观层面进行的界面布局，而微观层面的界面布局只能依靠响应式布局来实现了。

响应式布局是在弹性布局的基础上，结合媒介查询的功能实现的。常用的弹性布局模式主要有灵活网格模式和垂直列表模式。所谓灵活网格模式主要依赖灵活的栅格和液态图片来实现，随着分辨率的不断缩小，内容的显示方式是随着某列的内容依次往下排，而栅格或图片的大小也可以灵活变动，如图1所示。而垂直列表模式是以多列开始，以单列结束，当屏幕尺寸变小时，列内容会依次往下，从而使栅格和图片的大小基本保持不变，如图2所示。考虑到专题网站内容的丰富性，因此本设计选择灵活网格模式来进行弹性布局。

篇（11）

对创新能力的认识，国内外的专家学者有着不同的研究定义，一直未能达成共识。美国心理学家斯腾伯格认为，“创造力是智力、知识、思维风格、人格、动机和环境6种因素相互作用的结果”［1］。我国学者刘丹对创新能力做出了如下定义:“创新能力是根据一定目的，运用一切已知信息，在产生出某种新颖、独特、有社会或个人价值的成果活动中所表现出来的综合能力。”笔者认为，创新能力不应该只是一个方面的定义，它应该分为内外两个部分。从内部因素来讲，创新能力是人类开拓精神的一种，通过系统化的知识架构，将信息归纳为生产实践的手段，并将其转化成为社会生产成果的一种综合能力。其中包括创新理念、创新思维以及创新手段三个方面。从外部因素来讲，得有使创新能力存在并得以发展的基础，这个基础主要指鼓励创新的社会环境和科学技术基础，即创新的社会基础和科学基础。科技创新以物质世界作为实现的主体或平台，它植根于客观上的实际需求和可能性条件，来源于现实生活。人类的创新能力都是围绕物质的客观实在性来培养和发掘的。科技创新主体认识客体并改造客体的活动，必须遵循客观规律，按客观规律进行科技创新。正如马克思所说，“宇宙的一切现象，不论是由人手创造的，还是由物理学的一般规律引起的，都不是真正的新创造，而只有物质的形态变化”［2］。人与其他生物最大的差别就是具有自觉的创新能力。在创新能力的促进下，人自身的其他能力得到提升并形成一种强大的综合力，进而推动人的生命活动呈现出一个持续的变革、更新和创造的过程。人在人化自然过程发现自然界的某种有用物并使其成“资源”并产生经济价值。通过人类活动实现自然资源、人工资源的生产和占有。人的素质和潜能的提高，是科技创新能够实现的关键。科技创新活动不是重复的生产实践活动，它需要最大限度地调动和激发创新主体的创造力，在科技创新过程中使人的本质全面呈现。科技创新活动是富有探索性和开拓精神的活动。科技创新成果展现出科技创新主体的综合能力。科技创新成果是人的本质力量的凝结，是创新主体各种本质力量的对象化和物化的产物，它既真实地反映了创新主体的创新能力，也全面地、系统地展现了创新主体的各种本质力量。因而，科技创新不是自然而然产生的，而是在客观事物不能适应和满足人们需求时，人的主观能动性得以充分发挥并遵循和利用客观规律对旧事物进行改造、改进的结果。

二、艺术教育与科技创新的相关性

(一)艺术教育与科技创新的辩证统一

艺术教育是美育的一项重要内容，通过各种形式的艺术教育对学生的审美思维进行培养，以达到提高其艺术水平和审美力的目的。科学与艺术就像是硬币的两面，即科学中有艺术，艺术中有科学。艺术的熏陶能影响智力开发、集合想象力、启迪创造力，从而推动科学前行;同时科学的发展也为艺术开拓了更为广阔的空间，因此，科学与艺术是密不可分的。“人文精神是人类对人世的探求和处理人世活动的理想价值追求和行为规范的集中表征，以追求真善美等崇高的价值理想为核心，以人自身的全面发展为终极目的。”［3］人文精神是整个人类文化的最根本精神，或者说是整个文化生活的内在灵魂，是人类对未知世界的探索活动及其成果在精神上的沉淀和升华。科技是理性思维和解决人类实际问题的艺术，艺术是人类想象力的灵动创造。科技追求慧与用，艺术追求美，科技探寻自然规律，艺术感受世界形象。科技和艺术的共同基础是人类的创造力，追求的目标是真理普遍性、成果永恒性、意义深远性，二者之间并不存在不可逾越的鸿沟。科技与艺术的交流互动，理性、感性、悟性的汇通互补，有利于大学生提升创新能力、增强对世界整体的立体认识。艺术教育的目的就是使受教育者具备基本艺术素养，促进其全面发展，发挥出自身能力，包括培养激发其逻辑思维能力、形象思维能力等。而科技创新须依靠逻辑思维、形象思维的激发与互补，从大跨度联想中得到启迪，再用严密的逻辑加以验证。因此，艺术教育与科技创新是辩证统一的。

(二)艺术教育与科技创新统一的内在逻辑关系

“人文活动和创新能力都是用感性认识作用于客观存在的行为活动，两者通过感性思维模式，认识和改造客观世界。”［4］审美是审美个体将对美的感性构成能力作用于客观世界，认识和改造客观世界。创新能力则是将人类对科学的认知显像成为客观存在，并对其进行认知表达和实践的一种方式。两者都是以感性的构成能力能动地认识、改造世界。审美活动与创新思维在内部构成形式上具有逻辑统一关系，都是由感性认识激发灵感，进而产生对客观事物的认识，然后为了实现某一特定的社会目标，将意识转化成为客观存在，并作用于生产实践。因此，二者在内部构成形式上具有逻辑统一关系。艺术教育注重形象化的认知模式，其核心是直觉，通过直觉的第一印象感悟，然后再真实地展现对美的认知。创新思维也依赖于第一印象的直觉感受。直觉在科技创新活动中起到源的作用，与审美意识一样，直觉的感性认识往往是来自于人类的现实生活，因而具有真实性、形象化的特征。丰富的社会生活和生活感触的直觉是美和科学诞生的前提条件。因而，艺术教育和创新思维都依赖于直觉，且统一于直觉。创新思维是创新的源泉，为人类提供思维观点、科学知识、价值取向、行为规范、行动计划和未来预见等，是人的活动和物质生产的自觉性、主动性、创造性，是增强实践目的有效性的重要条件。创新能力是对新的挑战作出创造性应答的能力。创新能力的形成源自创新思维的养成，创新能力的培养，源自创新思维的培养，创新思维是创新活动的前提和基础，创新思维的培养是创新型人才培养的核心。创新能力的提高有利于创新思维的延伸与发散，为创新思维的发展提供保障。因此，两者密切相关且相互促进。

三、加强和改进艺术教育工作，培养理工科大学生科技创新能力

(一)重视艺术教育的价值与功能，加强艺术教育工作

艺术教育是学校教育不可缺少的重要组成部分。重理轻文的观念，阻碍了文理兼容、相互渗透的综合素质教育理念的贯彻落实，导致许多高校的艺术教育呈现出“瘸脚现象”。因此，高校的艺术教育应在加强对自身内在价值认知的同时，也要重视其外在功能，即艺术教育对教育的基础作用。艺术教育机构是发展艺术教育的保障。高校首先应在思想上重视艺术教育，将艺术教育工作纳入学校发展规划和年度工作计划，并制定相应的规章制度;其次在行动上，要建立一支专门的专业化艺术教育管理队伍，并设立专门管理机构来规划、督导和组织艺术教育的教研活动，将艺术教育工作落到实处。

(二)完善课程设置，加强艺术教育与其他学科教育之间的互动

高校要实现艺术教育计划就应该加强艺术教育与其他学科教育之间的互动。高校在学科建设过程中，应将艺术教育与其他学科教育相结合，使其成为一个完整的教育系统，使不同学科实现教育资源的优化整合和资源共享。加强艺术课程综合化的合理设置。首先，要完善艺术学科的课程设置;其次，要注重交叉学科的课程设置，拓宽学生的思路和视野，依据因材施教的原则，在有限的课时内，依据学生自身的认知特点和课程间的逻辑关系，实现课程的综合化设置;再次，要依据“精选内容、发展能力、提高素质”的原则实现课程综合化的设置。通过完善课程设置，实现资源共享，有助于理工科大学生获得更多学习艺术知识的机会，从而开阔其视野，丰富其科研生活，进而激发其普及和传播科技知识的积极性和主动性;有助于合理配置教师资源，最大限度地实现师资的优化配置。“促进艺术教育与科技教育的交叉与互动，能实现客观世界的真善美，有助于人精神活动的知情意与人类的知识体系中科学、伦理学、美学有机结合，从而有利于高校培养出人文精神浓、科学精神厚、创新意识强、创造能力高的优秀大学生。”［5］

(三)构建新型的艺术教育体系

构建新型的艺术教育体系是加强和改进高校美育工作的一项重要内容。新型的艺术教育体系应注重两个方面，一是将艺术教育贯穿于整个课堂教学，二是实现整个教育过程的艺术化。

(四)改革传统的艺术教育方法和评价方式