简论图像处理医学图像处理课程教学方式基本

摘要：在分析了医学图像处理课程特点的

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基础上，结合医学院校学生的实际情况，对课程教学模式开展了探索与实践。通过串烧式的课堂讲解和讨论、课程实验、教学环节的实施，设计开发基于matlab的医学图像处理教学平台系统，把教学与学生兴趣、能力很好地结合起来，新颖的考核方式得到学生肯定。
关键词：医学图像处理；理论教学；串烧；教学平台
1007-9599 （2012） 21-0000-03
我校在开设《数字图像处理》课程的基础上，结合医学院校图像处理的对象——医学图像（片）的特点开设了《医学图像处理》，是计算机各专业及影像学专业重要的专业基础课程。如何在学习图像处理技术的同时体现各专业特色，提高学生的图像处理技术的应用能力，是医学图像处理课程建设、课程改革的重要内容。现就接合经过两轮的课程教学活动，并融合学生的反馈信息，对该课程进行了教学模式的探索，希望有助于教学效果和教学水平的提高。

1 理论教学

1.1 专业素养的培育

建立在数学及信号处理技术基础上的医学图像处理，以计算机算法为工具，并充分考虑解剖学的知识、临床医学的知识，对医学图像的采集、传输中产生的如噪声、失真、退化等现象分析处理，以提高医学图像的质量，并为后续的图像感兴趣区域的选取，病灶区域的分割等临床应用提供依据。但《医学图像处理》课程涉及的内容多、广，其中的算法更是以数学公式的推导为基础。而医学院校的学生普遍缺乏理工科知识，造成学生对理解抽象概念的困难，很易造成畏难情绪。与此同时，学生对通过本课程的学习对知识结构的构建及就业的帮助心存疑虑。缘于此，授课之初，需要进行专业素养教育。

1.1 按专业，分内容克服学生的畏难心理

因计算机专业与影像学专业的培养方向，教学内容和侧重点不同，计算机专业专注于各种图像处理算法和编程实现。而影像专业应从繁琐的数学公式的推导中解脱出来，而更注重实际应用，并进一步了深化对图像处理的理解、分析。

1.2 课程设置对就业的影响

图像处理是计算机视觉、模式识别，图像理解、分析的基础。熟练掌握各种算法可以为将来从事如指纹、条码、人脸、虹膜识别、车辆和其他与医学图像相关工作提升竞争力。因具有医学知识背景，也可去医疗器械公司或医疗软件开发公司，当然因具备医学知识背景的同时，掌握图像处理的各种算法及实现为应聘到医院的医疗技术部门提供了保障，我校已有此专业学生成功应聘三甲医院的事例。通过这些学生身边鲜活的事例提高学生的自信心，拓宽学生的思路和视野，引导学生找到自己的发展方向和目标，因此可以更有效地利用时间。

1.2 打破了传统的章节式教学方法，探索“串烧”式教学

传统的灌输式教学中，重点内容并突出，讲解中存在片面性，局限性，没有深挖跨学科知识的内在关系。医学图像处理是一个注重实际应用的课程，应根据设置的专业特点设置知识点，并融合基于案例的教学内容，根据其内部逻辑关系“串烧”涉及的相关的知识。

1.2.1 内容选择上的“串烧”

医学图像处理教学的要求是了解医学图像的特点和图像处理的基本概念，掌握医学图像（片）处理的基本原理、技巧，能够利用计算机来完成对各种医学图像的处理，现以我校两专业的两本不同教材为基础，在充分涉列大量的医学图像处理技术、文献的基础上，根据各类知识点间的相关性以及课时要求将课程分为：医学图像的描述表达、图像的运算、图像的增强、图像的变换、形态学处理、图像分割及特征提取等专题。
“串烧”的医学图像处理的内容是完成后，接下来考虑如何在传授知识的过程“串烧”，如在讲授医学影像的运算操作时，如基本的“加”，“减”，“乘”，“除”时，把医学图像中的减景技术及数字减影在血管造影中的应用“串”到讲授内容中；在图像的采集表示时，可以“串”进各种成像设备及其成像原理，可以把数学运算中的差分运算内容串入医学图像的边缘检测算法中。

1.2.2 教学形式上的“串烧”

教学形式上采用了传统教学方式与“串烧”式教学相结合的形式，讲授基本知识时，以传统按授课方式为主，让学生了解对医学图像处理的整个过程。授课内容中选取了学生感兴趣的内容，让学生们图书馆自己查资料，寻根问源，调动学生学习的积极性，下次课时选一二名学生在课堂上对内容进行阐述，教师对学生阐述的内容进行补充[3]。选择了图像表示和图像分割两个知识点让学生在教学过程中的“客串”讲授，通过本环节的实施，充分调动了学生的积极性，激发了学习热情，迸发出许多有趣的想法，可以方便地了解学生对知识的掌握程度与存在的问题，与此同时，结合本课程的特点及影像学专业学生人数较少（08级71人，09级90人）的特点，把课堂教学过程移至计算机机房，可以边讲授边演示准备好的在临床中采集到的X 光、MRI等医学图片， 让学生直接观察对这些图片进行处理和改善的效果，课堂气氛非常活跃，授课效果较好。

1.2.3 充分利用多媒体教学技术，搭建医学图像处理平台[4]。

通过“串烧”方式的实施，使学生通过在课堂上的医学图像处理的演示，了解、掌握了各种医学图像处理方法和其在医学临床中的应用，但众多算法都需要计算机仿编程仿真实现，为缓解由此给学生带来的压力，提高学习效率，搭建了以淋球菌感染图为例的济宁医学院医学图像处理演示平台，学生通过平台的实用，加深了对所学的医学图像处理知识的理解，提高了学生的实际应用能力。

1.2.4 教师的医学知识积累

我校的信息工程学院的教师承担着医学图像处理课程的授课任务，授课教师虽有较高的计算机编程能力，但缺乏医学知识，使在为强调应用的影像专业学生上课时，在如何淡化数学推理，着重临床医学图像处理应用中遇到了很大的压力。特别是在第一轮次的讲授医学图像分割时，面对一个陌生的医学图像，不知道如何选择图像的特征点，纵有丰富的编程思想却无从下手。缘于此，医学图像处的授课教师需自觉地将医学和工程学结合，通过广泛的与医护人员的交流，并积极参加医学相关的知识讲座丰富自己医学方面的知识，我校信息工程学院组织的院内专家、学者的信息大讲堂是一有益的尝试。2 实践教学[5]
实验教学是教学课程的重要组成部分，通过本环节的实施，不仅加深了对理论的理解，同时也培养了学生的独立思考、创新能力，虽然很多关于图像处理实验指导书，但他们中的大多数并不适用于医学院校的学生，接合医学院校学生的实际对相关的实验内容的选取及验收进行了相应的改革。

2.1 实验方案的实施

2.

1.1 实验的准备

根据医学图像处理的要求，选用了工具箱使用方便，计算能力强的MATLAB软件作为实验教学软件，并准备好医学图像（片）的采集。
2.

1.2 实验内容的选择

实验内容的选择上，考虑到不同的专业的特点和医学图像处理的内容，选择了医学影像的表达，图像运算，图像增强，图像变换，形态学处理，图像分割，特征提取等内容。根据难易程度分为基本实验、开放型实验和演示实验。让学生不仅学习图像处理的基本知识，并能独立进行实验设计，使学生快乐的获取知识，在实践中提升应用能力。
2.

1.3 医工结合，分工协作

依托我校的教学医院中的众多的医疗影像设备，鼓励计算机和影像专业的学生检测期期间多去医院参观实习，了解各种医疗设备仪器的功能，工作原理。为开放型实验的实施做好充分准备。
医学院校医学生最大优势是具有一定的医学基础，因此在为学生开设开放型实验时，充分考虑使医工学生相结合，每个开放型实验安排2名影像专业的学生，负责对相关医学图片的认识、理解和提炼。4名计算机专业的学生进行相应的编程实现。
2.

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1.4 实验的扩展-科学素养的提高

经过《医学图像处理》理论的讲授和实验教学活动的实施，学生具备了运用图像处理的基本理论知识处理具体医学图像的能力，为学生提供机会参与任课教师的研究活动，提高实践能力和创新能力。为学有余力且有兴趣的学生开设了基于任课教师的科研项目的课程设计，主要涉及到了涉及医学图像处理课程建设、动态医学图像处理算法展示又包括下一步医学图像处理的实验平台的搭建。通过学生的积极参与，一方面，加深了对所学专业知识的理解，同时培养学生主动学习的良好习惯，另一方面通过在理论教学、实践教学的“串烧”方式的实施，学生的团队意识得到明显提升。

3 验收考查环节

根据专业设置的特点和课时的安排，为准确反映出学生学习差异性，对传统的考核方式进行适当的调整，加强实施“一加一减一强化”[6]的系统的评估方法。“一减”：根据学科特点和各业课程设置对学生的要求，在不同专业不同试卷的前提下，改传统闭卷考试为开卷考试，在心理上减轻学生对数学公式推导和恐惧，也减少了记忆量，使学生可以更专注于医学图像处理应用、理解，“一加”，以加强学生的积极思维，勇于表达自己的想法的意识。“一强化”，主要指强化了实践环节验收的多样性，根据医工各专业特点，验收的侧重点体现出差异性。具体做法是，对医科生实验结果的验收，强调理解、临床应用、效果分析，而对工科生的实验结果的验收，主要侧重算法的编程实现。如对上图的淋球菌感染图进行分割实验时，以医科生的图像的特征选取的有效性、可行性，实验报告的撰写为主要对像，而工科生则侧重编程实现的效率，当然在后继的课程建设及课题中，工科学生做的课程网页，各种算法的flash动态展示也可成为验收结果，实践结果验证了学生对此考查验收方式给予的肯定。
4 结语
结合我校计算机、影像各专业对图像处理的要求和数字图像处理本身的特点，充分考虑医工学生的差异，对课程教学环节的实施过程进行了探讨，把教学、科研及学生能力结合起来，经过三个年级的教学节实施，学生的综合能力得以提高。与此同时，如何依托医科院校的医学优势，实现医工间“无缝连接”，培养具有医学特色的创新人才，必将需长期的探索研究。
参考文献：
罗敏敏.医学图像处理教学经验浅探.教学研究，2006（8）：89-93.
张俊兰.VTK在医学图像处理实验教学中的应用.智能计算机与应用，vol.

2.no.2 apr.20147-50.

[3]武杰.开放式医学图处理与设计实验平台建设 中国医学物理学杂志，vol.28.no.3 may，201

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[4]胡彦婷.生物医学工程专业医学图像处理课程教学探讨.西北医学教育，vol 20.no.3.201

2.6.87-9

[5]吴凯.生物医学工程专业创新性人才培养的探索与实践.医疗卫生装备，2007，28（9）.35-38.
[6]蒋世忠.医学图像处理虚拟实验室的研究与构建.微计算机信息，vol.2

5.no（5-2），201

2.67-70.

[作者简介] 刘二林（1975.9-），男，济宁医学院，讲师，控制理论与控制工程专业，主要研究方向：图像处理、机器视觉、信息处理。