王靜雯，王偉，唐俊軍，黃宗良，王培軍

同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，上海 200065

前列腺增生、前列腺炎及前列腺腫瘤是男性前列腺常見(jiàn)疾病。近年來(lái)，前列腺疾病發(fā)病率逐年增高，危害最大的是前列腺腫瘤，病死率在男性惡性腫瘤中居第6 位[1-3]。磁共振在軟組織檢查方面有較高分辨力，可準(zhǔn)確顯示前列腺的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。隨著磁共振設(shè)備的發(fā)展和成像序列、參數(shù)及影像分辨率的不斷優(yōu)化，磁共振檢查逐步成為發(fā)現(xiàn)病灶和腫瘤分類、分級(jí)、分型的重要影像學(xué)檢查方法，在前列腺癌的診斷及鑒別診斷上具有顯著作用[4-6]。

1 前列腺疾病磁共振影像診斷的教學(xué)現(xiàn)狀

目前醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)大多采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，理論教學(xué)通過(guò)電子課件PPT 形式，教師將大量書(shū)本中的理論知識(shí)凝練后進(jìn)行教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)通過(guò)解讀典型病例圖片，教師針對(duì)疾病解剖、功能與影像征象等知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。因前列腺磁共振的實(shí)踐教學(xué)課時(shí)相對(duì)較短，且前列腺癌的磁共振診斷難度大及病例資源有限，學(xué)員無(wú)法進(jìn)行大量的讀片實(shí)踐訓(xùn)練，致使其疾病的診斷及鑒別診斷能力提升緩慢[7-10]。

2 提高前列腺疾病磁共振診斷及鑒別診斷的水平

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型給教學(xué)改革帶來(lái)的機(jī)遇，基于傳統(tǒng)前列腺磁共振教學(xué)方式面臨的瓶頸問(wèn)題[11-13]，整合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)研發(fā)出“前列腺疾病磁共振診斷智能教學(xué)平臺(tái)”，幫助學(xué)員提高前列腺疾病磁共振診斷及鑒別診斷的水平。

3 前列腺疾病磁共振診斷智能教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

本平臺(tái)以學(xué)習(xí)效果評(píng)級(jí)及反饋為導(dǎo)向，以教學(xué)管理保障體系為依托，借助人工智能技術(shù)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，高效協(xié)同理論與實(shí)踐，構(gòu)建前列腺疾病磁共振智能教學(xué)庫(kù)，通過(guò)“自我分級(jí)學(xué)習(xí)”“個(gè)性化訓(xùn)練”及“師生互動(dòng)”三種教學(xué)融合模式，合力調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，從而快速、高效地提高臨床醫(yī)學(xué)五年制、七年制、八年制、留學(xué)生的前列腺磁共振診斷教學(xué)質(zhì)量，見(jiàn)圖1。

圖1 前列腺疾病磁共振診斷的智能教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、多中心、大樣本前列腺智能數(shù)據(jù)庫(kù)

為避免參數(shù)不同認(rèn)定和客觀量化標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)學(xué)術(shù)性的問(wèn)題對(duì)診斷教學(xué)帶來(lái)影響，前列腺智能數(shù)據(jù)庫(kù)采用標(biāo)準(zhǔn)的采集參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)收集流程，融合前列腺磁共振多模態(tài)影像的特點(diǎn)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的影像和臨床數(shù)據(jù)管理流程及統(tǒng)一的影像和非影像數(shù)據(jù)結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)。統(tǒng)一規(guī)范多模態(tài)磁共振影像掃描參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化掃描系統(tǒng)與掃描要求，例如錄入數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用西門(mén)子3.0T Verio、16 通道的體部線圈磁共振成像掃描系統(tǒng)，T2加權(quán)成像（T2weighted imaging，T2WI）掃描參數(shù)選擇快速自旋回波序列橫斷位高分辨T2WI，彌散加權(quán)成像掃描參數(shù)選擇平面回波成像序列橫斷位彌散加權(quán)成像及相應(yīng)表觀彌散系數(shù)，層面內(nèi)分辨率、層厚、視野、激勵(lì)次數(shù)等參數(shù)一致，掃描完畢后生成時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線。

3.2 構(gòu)建多層次、多維度、全過(guò)程理論知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

遵循影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)課程教學(xué)大綱編制前列腺磁共振板塊理論知識(shí)庫(kù)，針對(duì)臨床醫(yī)學(xué)五年制、七年制、八年制、影像學(xué)碩士、博士研究生及規(guī)培生等不同層次學(xué)員特點(diǎn)，對(duì)不同生源臨床醫(yī)學(xué)培養(yǎng)過(guò)程中所需要的前列腺磁共振板塊理論知識(shí)進(jìn)行劃分；既注意相互銜接，又避免重復(fù)或遺漏。為保證學(xué)科體系的完整性，在編制知識(shí)庫(kù)時(shí)，從教學(xué)計(jì)劃的全局出發(fā)，注重本科生與研究生及規(guī)培生階段的銜接與配合，建立整體優(yōu)化的知識(shí)庫(kù)體系。

3.3 智能教育系統(tǒng)

3.3.1 自我分級(jí)學(xué)習(xí)模式 本模式實(shí)現(xiàn)臨床理論與閱片能力從訓(xùn)練至考核周期閉環(huán)的混合教學(xué)場(chǎng)景，運(yùn)用病例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，貫穿前列腺磁共振理論與實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程。通過(guò)病例的篩選，完成前期電子病歷和理論知識(shí)點(diǎn)的錄入，按照前列腺癌、前列腺增生和前列腺炎等進(jìn)行疾病分類，并構(gòu)建前列腺癌分類、分級(jí)、分型和前列腺癌治療方案的知識(shí)圖譜知識(shí)體系，對(duì)前列腺癌進(jìn)行分級(jí)評(píng)判。教學(xué)過(guò)程中調(diào)整以往理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練相等的傳統(tǒng)模式，以病例為導(dǎo)向，加大實(shí)踐教學(xué)的權(quán)重，教學(xué)過(guò)程中可打開(kāi)標(biāo)注好的病例圖像，觀察病灶的大小、位置及病灶呈現(xiàn)的不同信號(hào)特征，調(diào)閱相應(yīng)的理論知識(shí)，幫助學(xué)員掌握前列腺磁共振影像的理論知識(shí)和診斷及鑒別診斷的能力[14-18]。

3.3.2 個(gè)性化訓(xùn)練模式 本模式實(shí)現(xiàn)自我訓(xùn)練與檢測(cè)的教學(xué)場(chǎng)景，本系統(tǒng)拆解知識(shí)點(diǎn)難度、解剖組織結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)疾病、教材章節(jié)、學(xué)員類型，按各難度區(qū)間和各系統(tǒng)章節(jié)試題、圖片的比例和題量等的設(shè)定，針對(duì)不同層次的學(xué)員自動(dòng)生成文字試題及讀片試題，并對(duì)生成的試題進(jìn)行自動(dòng)存檔。通過(guò)K-means算法構(gòu)建學(xué)員數(shù)字畫(huà)像，采集不同生源的學(xué)習(xí)背景、學(xué)習(xí)進(jìn)度、訓(xùn)練成績(jī)、知識(shí)點(diǎn)掌握度、規(guī)培評(píng)分等多維度信息，協(xié)同過(guò)濾算法精準(zhǔn)推送個(gè)性化的理論訓(xùn)練題及實(shí)踐訓(xùn)練病例。學(xué)員在讀片實(shí)踐訓(xùn)練中可在圖像上對(duì)病灶位置、大小、邊界及信號(hào)特征進(jìn)行描述及診斷，答題后學(xué)員可看到正確的診斷結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化報(bào)告。在實(shí)踐訓(xùn)練模式下，平臺(tái)為每位學(xué)員建立學(xué)習(xí)檔案，通過(guò)ABtest 技術(shù)原理將容易出錯(cuò)的病例圖像進(jìn)行推送訓(xùn)練，以快速提高診斷及鑒別診斷的能力和水平。

3.3.3 師生互動(dòng)模式 本模式實(shí)現(xiàn)師生在線互動(dòng)教學(xué)場(chǎng)景，設(shè)有“讀片直播互動(dòng)”“評(píng)論區(qū)互動(dòng)”及“課程視頻云錄制”功能。在“讀片直播互動(dòng)”功能下，教師運(yùn)用直播形式定期發(fā)布病例進(jìn)行讀片討論學(xué)習(xí)。為加強(qiáng)學(xué)員臨床思維訓(xùn)練，病例下方有“評(píng)論區(qū)互動(dòng)”功能，教師通過(guò)消息提醒實(shí)時(shí)解答學(xué)員的疑惑。在“課程視頻云錄制”功能下，教師可實(shí)現(xiàn)視頻課程的云錄制及上傳，充分滿足疫情防控形勢(shì)下在線備課、在線上課及課后點(diǎn)評(píng)的教學(xué)工作，同時(shí)便于學(xué)員反復(fù)觀看鞏固知識(shí)點(diǎn)。

“前列腺疾病磁共振診斷智能教學(xué)平臺(tái)”在基于課程體系的頂層設(shè)計(jì)下，通過(guò)“自我分級(jí)學(xué)習(xí)”“個(gè)性化訓(xùn)練”及“師生互動(dòng)”三種教學(xué)模式的有機(jī)融合，提高學(xué)員對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握，對(duì)知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)的理解，對(duì)影像征象的分析，從而提高學(xué)員的臨床診斷準(zhǔn)確率及報(bào)告書(shū)寫(xiě)的水平。

3.4 軟件和實(shí)現(xiàn)平臺(tái)

項(xiàng)目以 Python 作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，采用 OHIF DICOM Viewer 開(kāi)源軟件為交互式界面設(shè)計(jì)，基于瀏覽器的遠(yuǎn)程訪問(wèn)協(xié)議（支持 360 安全瀏覽器、Microsoft Edge、Safari 等主流瀏覽器）。通過(guò)ImageJ、Convert3D、Slicer、ITK-snap 和Python 等算法，構(gòu)建前列腺癌影像組學(xué)分析環(huán)境，并通過(guò)自定義接口關(guān)聯(lián)影像組學(xué)和深度學(xué)習(xí)的算法。

4 結(jié)語(yǔ)

“前列腺疾病磁共振診斷智能教學(xué)平臺(tái)”的設(shè)計(jì)，為數(shù)字化方式賦能前列腺疾病磁共振影像診斷的教學(xué)構(gòu)建了藍(lán)圖，為下一步項(xiàng)目的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)隨著數(shù)字化技術(shù)的高速發(fā)展，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等創(chuàng)新技術(shù)，將開(kāi)創(chuàng)醫(yī)學(xué)影像學(xué)“沉浸式”教育新篇章。學(xué)員為中心的個(gè)性化教學(xué)實(shí)踐，自主讀片訓(xùn)練可鞏固理論知識(shí)消化，使學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣得以強(qiáng)化、師生互動(dòng)更為便捷、知識(shí)點(diǎn)掌握更加扎實(shí)，臨床思維能力大幅提升。