摘要：在分析了醫(yī)學(xué)圖像處理課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)課程教學(xué)模式開展了探索與實(shí)踐。通過串燒式的課堂講解和討論、課程實(shí)驗(yàn)、教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施，設(shè)計(jì)開發(fā)基于matlab的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)，把教學(xué)與學(xué)生興趣、能力很好地結(jié)合起來(lái)，新穎的考核方式得到學(xué)生肯定。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)圖像處理；理論教學(xué)；串燒；教學(xué)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391.41-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-03

我校在開設(shè)《數(shù)字圖像處理》課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校圖像處理的對(duì)象——醫(yī)學(xué)圖像（片）的特點(diǎn)開設(shè)了《醫(yī)學(xué)圖像處理》，是計(jì)算機(jī)各專業(yè)及影像學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。如何在學(xué)習(xí)圖像處理技術(shù)的同時(shí)體現(xiàn)各專業(yè)特色，提高學(xué)生的圖像處理技術(shù)的應(yīng)用能力，是醫(yī)學(xué)圖像處理課程建設(shè)、課程改革的重要內(nèi)容?，F(xiàn)就接合經(jīng)過兩輪的課程教學(xué)活動(dòng)，并融合學(xué)生的反饋信息，對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)模式的探索，希望有助于教學(xué)效果和教學(xué)水平的提高。

1 理論教學(xué)

1.1 專業(yè)素養(yǎng)的培育[1]

建立在數(shù)學(xué)及信號(hào)處理技術(shù)基礎(chǔ)上的醫(yī)學(xué)圖像處理，以計(jì)算機(jī)算法為工具，并充分考慮解剖學(xué)的知識(shí)、臨床醫(yī)學(xué)的知識(shí)，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的采集、傳輸中產(chǎn)生的如噪聲、失真、退化等現(xiàn)象分析處理，以提高醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量，并為后續(xù)的圖像感興趣區(qū)域的選取，病灶區(qū)域的分割等臨床應(yīng)用提供依據(jù)。但《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程涉及的內(nèi)容多、廣，其中的算法更是以數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)為基礎(chǔ)。而醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生普遍缺乏理工科知識(shí)，造成學(xué)生對(duì)理解抽象概念的困難，很易造成畏難情緒。與此同時(shí)，學(xué)生對(duì)通過本課程的學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及就業(yè)的幫助心存疑慮。緣于此，授課之初，需要進(jìn)行專業(yè)素養(yǎng)教育。

1.1.1 按專業(yè)，分內(nèi)容克服學(xué)生的畏難心理

因計(jì)算機(jī)專業(yè)與影像學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方向，教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)不同，計(jì)算機(jī)專業(yè)專注于各種圖像處理算法和編程實(shí)現(xiàn)。而影像專業(yè)應(yīng)從繁瑣的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)中解脫出來(lái)，而更注重實(shí)際應(yīng)用，并進(jìn)一步了深化對(duì)圖像處理的理解、分析。

1.1.2 課程設(shè)置對(duì)就業(yè)的影響[2]

圖像處理是計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別，圖像理解、分析的基礎(chǔ)。熟練掌握各種算法可以為將來(lái)從事如指紋、條碼、人臉、虹膜識(shí)別、車輛和其他與醫(yī)學(xué)圖像相關(guān)工作提升競(jìng)爭(zhēng)力。因具有醫(yī)學(xué)知識(shí)背景，也可去醫(yī)療器械公司或醫(yī)療軟件開發(fā)公司，當(dāng)然因具備醫(yī)學(xué)知識(shí)背景的同時(shí)，掌握?qǐng)D像處理的各種算法及實(shí)現(xiàn)為應(yīng)聘到醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)部門提供了保障，我校已有此專業(yè)學(xué)生成功應(yīng)聘三甲醫(yī)院的事例。通過這些學(xué)生身邊鮮活的事例提高學(xué)生的自信心，拓寬學(xué)生的思路和視野，引導(dǎo)學(xué)生找到自己的發(fā)展方向和目標(biāo)，因此可以更有效地利用時(shí)間。

1.2 打破了傳統(tǒng)的章節(jié)式教學(xué)方法，探索“串燒”式教學(xué)

傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)中，重點(diǎn)內(nèi)容并突出，講解中存在片面性，局限性，沒有深挖跨學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在關(guān)系。醫(yī)學(xué)圖像處理是一個(gè)注重實(shí)際應(yīng)用的課程，應(yīng)根據(jù)設(shè)置的專業(yè)特點(diǎn)設(shè)置知識(shí)點(diǎn)，并融合基于案例的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)其內(nèi)部邏輯關(guān)系“串燒”涉及的相關(guān)的知識(shí)。

1.2.1 內(nèi)容選擇上的“串燒”

醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)的要求是了解醫(yī)學(xué)圖像的特點(diǎn)和圖像處理的基本概念，掌握醫(yī)學(xué)圖像（片）處理的基本原理、技巧，能夠利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成對(duì)各種醫(yī)學(xué)圖像的處理，現(xiàn)以我校兩專業(yè)的兩本不同教材為基礎(chǔ)，在充分涉列大量的醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)、文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各類知識(shí)點(diǎn)間的相關(guān)性以及課時(shí)要求將課程分為：醫(yī)學(xué)圖像的描述表達(dá)、圖像的運(yùn)算、圖像的增強(qiáng)、圖像的變換、形態(tài)學(xué)處理、圖像分割及特征提取等專題。

“串燒”的醫(yī)學(xué)圖像處理的內(nèi)容是完成后，接下來(lái)考慮如何在傳授知識(shí)的過程“串燒”，如在講授醫(yī)學(xué)影像的運(yùn)算操作時(shí)，如基本的“加”，“減”，“乘”，“除”時(shí)，把醫(yī)學(xué)圖像中的減景技術(shù)及數(shù)字減影在血管造影中的應(yīng)用“串”到講授內(nèi)容中；在圖像的采集表示時(shí)，可以“串”進(jìn)各種成像設(shè)備及其成像原理，可以把數(shù)學(xué)運(yùn)算中的差分運(yùn)算內(nèi)容串入醫(yī)學(xué)圖像的邊緣檢測(cè)算法中。

1.2.2 教學(xué)形式上的“串燒”

教學(xué)形式上采用了傳統(tǒng)教學(xué)方式與“串燒”式教學(xué)相結(jié)合的形式，講授基本知識(shí)時(shí)，以傳統(tǒng)按授課方式為主，讓學(xué)生了解對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理的整個(gè)過程。授課內(nèi)容中選取了學(xué)生感興趣的內(nèi)容，讓學(xué)生們圖書館自己查資料，尋根問源，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，下次課時(shí)選一二名學(xué)生在課堂上對(duì)內(nèi)容進(jìn)行闡述，教師對(duì)學(xué)生闡述的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充[3]。選擇了圖像表示和圖像分割兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生在教學(xué)過程中的“客串”講授，通過本環(huán)節(jié)的實(shí)施，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，迸發(fā)出許多有趣的想法，可以方便地了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度與存在的問題，與此同時(shí)，結(jié)合本課程的特點(diǎn)及影像學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)較少（08級(jí)71人，09級(jí)90人）的特點(diǎn)，把課堂教學(xué)過程移至計(jì)算機(jī)機(jī)房，可以邊講授邊演示準(zhǔn)備好的在臨床中采集到的X 光、MRI等醫(yī)學(xué)圖片， 讓學(xué)生直接觀察對(duì)這些圖片進(jìn)行處理和改善的效果，課堂氣氛非?；钴S，授課效果較好。

1.2.3 充分利用多媒體教學(xué)技術(shù)，搭建醫(yī)學(xué)圖像處理平臺(tái)[4]。

通過“串燒”方式的實(shí)施，使學(xué)生通過在課堂上的醫(yī)學(xué)圖像處理的演示，了解、掌握了各種醫(yī)學(xué)圖像處理方法和其在醫(yī)學(xué)臨床中的應(yīng)用，但眾多算法都需要計(jì)算機(jī)仿編程仿真實(shí)現(xiàn)，為緩解由此給學(xué)生帶來(lái)的壓力，提高學(xué)習(xí)效率，搭建了以淋球菌感染圖為例的濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)圖像處理演示平臺(tái)，學(xué)生通過平臺(tái)的實(shí)用，加深了對(duì)所學(xué)的醫(yī)學(xué)圖像處理知識(shí)的理解，提高了學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

1.2.4 教師的醫(yī)學(xué)知識(shí)積累

我校的信息工程學(xué)院的教師承擔(dān)著醫(yī)學(xué)圖像處理課程的授課任務(wù)，授課教師雖有較高的計(jì)算機(jī)編程能力，但缺乏醫(yī)學(xué)知識(shí)，使在為強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的影像專業(yè)學(xué)生上課時(shí)，在如何淡化數(shù)學(xué)推理，著重臨床醫(yī)學(xué)圖像處理應(yīng)用中遇到了很大的壓力。特別是在第一輪次的講授醫(yī)學(xué)圖像分割時(shí)，面對(duì)一個(gè)陌生的醫(yī)學(xué)圖像，不知道如何選擇圖像的特征點(diǎn)，縱有豐富的編程思想?yún)s無(wú)從下手。緣于此，醫(yī)學(xué)圖像處的授課教師需自覺地將醫(yī)學(xué)和工程學(xué)結(jié)合，通過廣泛的與醫(yī)護(hù)人員的交流，并積極參加醫(yī)學(xué)相關(guān)的知識(shí)講座豐富自己醫(yī)學(xué)方面的知識(shí)，我校信息工程學(xué)院組織的院內(nèi)專家、學(xué)者的信息大講堂是一有益的嘗試。

2 實(shí)踐教學(xué)[5]

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)課程的重要組成部分，通過本環(huán)節(jié)的實(shí)施，不僅加深了對(duì)理論的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考、創(chuàng)新能力，雖然很多關(guān)于圖像處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，但他們中的大多數(shù)并不適用于醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生，接合醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的實(shí)際對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取及驗(yàn)收進(jìn)行了相應(yīng)的改革。

2.1 實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施

2.1.1 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備

根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像處理的要求，選用了工具箱使用方便，計(jì)算能力強(qiáng)的MATLAB軟件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，并準(zhǔn)備好醫(yī)學(xué)圖像（片）的采集。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，考慮到不同的專業(yè)的特點(diǎn)和醫(yī)學(xué)圖像處理的內(nèi)容，選擇了醫(yī)學(xué)影像的表達(dá)，圖像運(yùn)算，圖像增強(qiáng)，圖像變換，形態(tài)學(xué)處理，圖像分割，特征提取等內(nèi)容。根據(jù)難易程度分為基本實(shí)驗(yàn)、開放型實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)圖像處理的基本知識(shí)，并能獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生快樂的獲取知識(shí)，在實(shí)踐中提升應(yīng)用能力。

2.1.3 醫(yī)工結(jié)合，分工協(xié)作

依托我校的教學(xué)醫(yī)院中的眾多的醫(yī)療影像設(shè)備，鼓勵(lì)計(jì)算機(jī)和影像專業(yè)的學(xué)生假期期間多去醫(yī)院參觀實(shí)習(xí)，了解各種醫(yī)療設(shè)備儀器的功能，工作原理。為開放型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施做好充分準(zhǔn)備。

醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)生最大優(yōu)勢(shì)是具有一定的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)，因此在為學(xué)生開設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)時(shí)，充分考慮使醫(yī)工學(xué)生相結(jié)合，每個(gè)開放型實(shí)驗(yàn)安排2名影像專業(yè)的學(xué)生，負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)醫(yī)學(xué)圖片的認(rèn)識(shí)、理解和提煉。4名計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的編程實(shí)現(xiàn)。

2.1.4 實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展-科學(xué)素養(yǎng)的提高

經(jīng)過《醫(yī)學(xué)圖像處理》理論的講授和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施，學(xué)生具備了運(yùn)用圖像處理的基本理論知識(shí)處理具體醫(yī)學(xué)圖像的能力，為學(xué)生提供機(jī)會(huì)參與任課教師的研究活動(dòng)，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。為學(xué)有余力且有興趣的學(xué)生開設(shè)了基于任課教師的科研項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)，主要涉及到了涉及醫(yī)學(xué)圖像處理課程建設(shè)、動(dòng)態(tài)醫(yī)學(xué)圖像處理算法展示又包括下一步醫(yī)學(xué)圖像處理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。通過學(xué)生的積極參與，一方面，加深了對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，另一方面通過在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)的“串燒”方式的實(shí)施，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)得到明顯提升。

3 驗(yàn)收考查環(huán)節(jié)

根據(jù)專業(yè)設(shè)置的特點(diǎn)和課時(shí)的安排，為準(zhǔn)確反映出學(xué)生學(xué)習(xí)差異性，對(duì)傳統(tǒng)的考核方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，加強(qiáng)實(shí)施“一加一減一強(qiáng)化”[6]的系統(tǒng)的評(píng)估方法。“一減”：根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和各業(yè)課程設(shè)置對(duì)學(xué)生的要求，在不同專業(yè)不同試卷的前提下，改傳統(tǒng)閉卷考試為開卷考試，在心理上減輕學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和恐懼，也減少了記憶量，使學(xué)生可以更專注于醫(yī)學(xué)圖像處理應(yīng)用、理解，“一加”，以加強(qiáng)學(xué)生的積極思維，勇于表達(dá)自己的想法的意識(shí)?！耙粡?qiáng)化”，主要指強(qiáng)化了實(shí)踐環(huán)節(jié)驗(yàn)收的多樣性，根據(jù)醫(yī)工各專業(yè)特點(diǎn)，驗(yàn)收的側(cè)重點(diǎn)體現(xiàn)出差異性。具體做法是，對(duì)醫(yī)科生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)收，強(qiáng)調(diào)理解、臨床應(yīng)用、效果分析，而對(duì)工科生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)收，主要側(cè)重算法的編程實(shí)現(xiàn)。如對(duì)上圖的淋球菌感染圖進(jìn)行分割實(shí)驗(yàn)時(shí)，以醫(yī)科生的圖像的特征選取的有效性、可行性，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫為主要對(duì)像，而工科生則側(cè)重編程實(shí)現(xiàn)的效率，當(dāng)然在后繼的課程建設(shè)及課題中，工科學(xué)生做的課程網(wǎng)頁(yè)，各種算法的flash動(dòng)態(tài)展示也可成為驗(yàn)收結(jié)果，實(shí)踐結(jié)果驗(yàn)證了學(xué)生對(duì)此考查驗(yàn)收方式給予的肯定。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合我校計(jì)算機(jī)、影像各專業(yè)對(duì)圖像處理的要求和數(shù)字圖像處理本身的特點(diǎn)，充分考慮醫(yī)工學(xué)生的差異，對(duì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過程進(jìn)行了探討，把教學(xué)、科研及學(xué)生能力結(jié)合起來(lái)，經(jīng)過三個(gè)年級(jí)的教學(xué)節(jié)實(shí)施，學(xué)生的綜合能力得以提高。與此同時(shí)，如何依托醫(yī)科院校的醫(yī)學(xué)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)工間“無(wú)縫連接”，培養(yǎng)具有醫(yī)學(xué)特色的創(chuàng)新人才，必將需長(zhǎng)期的探索研究。

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[作者簡(jiǎn)介]

劉二林（1975.9-），男，濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院，講師，控制理論與控制工程專業(yè)，主要研究方向：圖像處理、機(jī)器視覺、信息處理。