远程医疗教育在医学影像技师培养中的应用
——以医学影像实验远程课程开展为例
引言
随着医学影像技术的发展，影像图像数据量大幅增加，各级综合医院依托庞大的数据量建立各自的影像数据和病例信息库，信息库的建立一方面为大数据的分析和医疗研究提供了基础，同时作为技师教育培养的重要素材，信息库提供了必不可少的支撑，随着信息技术以及5G技术的发展，远程医疗的也随之发展，而其中之一的远程教育也受到越来越大的重视，医院提供庞大的数据库，借助互联网和5G技术，使得影像数据的实时传输和显示得以完成，远程的观摩乃至操作成为可能[1-2]。一方面丰富的医疗数据为一线的医生和技师提供了大量的学习素材和案例分析，为新的人员培养提供了极大的便利性，而远程医疗提升了这种便捷性，同时也为下级医院的医生和技师的培养带去丰富的素材和病例，解决了因为地域问题而导致的学习和交流困难。
对于医学影像技师的培养，实践操作与理论学习具有同样重要的价值，实验课是为了解决技师实践能力以及辅助技师对理论知识的学习和理解的重要课程，随着医学影像技术教学的发展，实验课程的开展方式也越来越丰富。目前，医学影像技术实验课程的开设分为三类：① 实体设备实验课，即使用临床设备或者小型的教学试验仪开展实验教学；② 线下虚拟仿真软件实验课程，基于实体设备开发的虚拟仿真软件开展教学；③ 线上虚拟仿真软件实验课，线上虚拟仿真软件是基于虚拟仿真软件的基础进行进一步拓展，在虚拟仿真软件线下版的基础上研究开发线上软件，并结合网络远程教学而开展线上实验教学。今年，由于新型冠状病毒肺炎疫情的影响，开设线上远程教学的课程增多，在不同学科上开展线上远程教学的适用性及便捷性已有证实[3-4]，但由于实验课程需要操作的特殊性，远程教学与理论课程有较大差异，本研究基于远程医疗中远程教学实验课程开设情况进行总结，分析远程教学实验课的优势与缺点，同时对远程教学以及技师的培养的进行思考。
1 对象与方法
1.1 对象
选取2015级（54人：男9人，女45人）、2016级（48人：男17人，女31人）和2017级（46人：男22人，女24人）医学影像技术专业的三个年级的学生，三个年级的学生在校学习专业必修课程内容相同。实验课开设方式，2015级为线下实体设备；2016级为线下虚拟仿真软件；2017级为远程虚拟仿真软件教学。
1.2 方法与模式
远程实验教学模式分为三部分，课前、课中、课后。课前发放学习资料及课程中需要准备的问题，让学生自行准备，同时将远程教学中使用到的实验网站提前注册准备好，学生可根据资料提前了解课程内容及操作软件。课中第一部分为针对课前预习情况进行回答，了解学生对课堂内容理解情况；第二部分为介绍实验软件，以及实验中需要涉及的操作及注意事项；第三部分为学生自主操作完成实验；第四部分对课程进行归纳总结。课后评估以实验报告和问卷答题为主。课前预习及课后评估由学生自主完成，课堂上对于学生参与学习情况的了解通过回答课前预习问题的参与情况进行分析，另可通过学生对于实验操作完成情况进行评估，完成实验后在交流平台上发布自己的实验结果数据和图片来显示参与情况。课后实验软件依旧可以操作，以弥补实验课程中一部分同学没有完成实验或者由于网络及设备问题没有及时操作的问题，同时交流平台也方便学生在操作遇到问题时及时和老师联系咨询 [5]（图1）。
图1 远程实验课程模式示意图
实验课程内容包括医学影像磁共振原理分析，如匀场、寻找中心频率等；磁共振回波序列成像，如自旋回波序列成像、平面回波序列成像等；以及X线成像原理及相关参数对成像的影响（图2）。
图2 远程教育实验课程网络虚拟仿真软件操作平台
注：a.以检查流程模拟为主的虚拟仿真平台，以熟悉临床操作流程和检查手段为教学目的；b.以实验原理建模，模拟成像理论知识为主，以多参数自由调节，显示具体成像理论为优势。
1.3 教学效果评价
教学效果评价采用期末成绩和调查问卷分析比较。
1.4 统计分析
成绩比较采用SPSS25.0，选择单因素方差分析，事后两两比较采用LSD法。
2 结果
2.1 期末成绩
成绩比较显示，线下虚拟仿真与线下实体设备实验教学期末成绩评估，无统计学差异（P=0.096）；线下实体设备与线上远程虚拟仿真软件教学期末成绩评估，差异有统计学意义（P=0.001）；线下虚拟仿真与线上远程虚拟仿真教学期末评估，差异无统计学意义（P=0.077＞0.05），见表1。
表1 不同授课模式学生实验课成绩比较
注：统计分析采用单因素方差分析，结果F=6.095，P=0.003，事后比较采用LSD法，两两比较结果，实体设备与虚拟仿真P=0.096，实体设备与远程虚拟仿真P=0.001，虚拟仿真与远程。
组别 总人数/人 成绩/分实体设备 54 81.24±9.51虚拟仿真软件 48 83.58±6.21远程虚拟仿真软件 46 86.16±3.50 F值 6.095 P值 0.003
2.2 实验课程调查问卷
调查问卷显示，与线下实体设备教学和线下虚拟仿真教学相比较，对于远程教学，学生认为课程对学习的帮助程度有所提高；对课程的满意程度有所提高；学生在课前准备的程度有所增加；同时对于课程难度的评价显示，学生认为难度增加；大部分学生（83.33%）认为线上实验教学的线上软件能够满足操作要求；调查也显示网络对于线上实验操作有一定的影响（54.76%）（表2）。
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3 讨论
3.1 远程医疗及远程教育
远程医疗与传统医疗模式相比有许多差异，随着技术和医疗的发展，远程医疗的服务比例逐渐增加，其中之一的远程教育比例也在增加[2]，在技师的培养过程中，理论与实践并重，临床和实践并行是未来必不可少的环节，而医院环境的复杂性以及教育资源的分散决定远程教育成为一种更加便利的资源方式越来越多地被应用到技师的培养之中，而依托于5G技术的发展，远程设备操作和远程的病例分析也逐渐成为可能。
3.2 实验课程开设方式优缺点
线下实体设备实验课程优点是可以直接使用临床设备操作，有助于学生直观接触一线，了解临床真实情况；缺点是由于影像设备大型化，价格昂贵，数量有限，临床医院上机实践课时数量少，同时X线和CT设备辐射因素，实验教学形式多以单台设备下的演示性操作和医院参观为主，真正动手操作实践受限，因此影像教学质量难以得到有效的保障[6]。
虚拟仿真实验教学模式，目前软件分为两大类，一类是场景与结构仿真，以模拟临床设备操作流程和设备结构显示为主；通过事先存储于服务器中的案例库，在实际操作中匹配调用，此种模式在操作摆位和流程教学方面较为形象和逼真，缺点是受限于数据库内案例数量，同时无法展示成像过程，对于多参数调节成像也存在局限性。另一类虚拟仿真为数值仿真技术，根据成像理论和人体基础数据进行数值建模，采用虚拟扫描技术扫描样本数据，真实仿真成像过程，再现真机图像采集过程，可以多参数调节，形成任意角度和断面图像，能够较好的演示理论知识，缺点在于对教师和学生的理论知识掌握程度要求较高，一些计算量较大的操作对计算机有一定要求[7-8]。
远程实验课程，基于虚拟仿真软件的两种模式，远程实验软件也可分为两大类，场景与结构仿真和数值仿真，优点与线下版软件类似，同时由于场景和结构仿真的部分虚拟仿真软件数据量不大，开发即为网络版，可以直接进行远程实验教学，但是对于一部分数据量较大的软件则使用受到限制。数值虚拟仿真软件因为涉及大量的建模与计算，因而单独开发的线上软件功能受到一定限制，能够完成初级的简单原理性运算，计算量较大的部分无法完成。
3.3 远程教学模式的便捷性
课前学生的准备工作，对于课堂内容的了解，使得学生能够更好的参与课堂讨论，在课堂上，线上虚拟软件的使用不受限于时间和地域，真正满足每一位学生的使用要求，学习进度不同的学生也不再受限于固定的课程时间，结合网络交流答疑的便利性，真正最大化调动学生主动学习的程度。多种模式结合的线上教学方式能够让学生从不同方面接收并处理信息，结合线上操作的参与，调动起学生接受信息的渠道，促进学习效果的提升[9-11]。
3.4 在实际中遇到的远程教学的问题及解决办法
（1）实验最大程度受限于网络版软件的功能，一部分必须的实验没有网络版软件的支持，容易转变为线上实验图片或者过程演示，学生无法操作，失去实验课真正意义。
（2）老师对于学生学习情况无法真正做到了解每一位学生的参与情况，参与课程讨论和实验结果分享的同学可能存在一定比例重合，而一部分未参与的学生学习情况无法了解。
（3）网络问题可能对课程产生影响，同时多人使用网络版软件，对软件服务器有一定要求。
（4）解决此类问题的方法，针对实验课程内容，联合公司定向开发部分线上虚拟软件，对于一部分计算量较大而无法进行线上实验软件的课程，由线下软件或者实体设备补充操作；课堂上尽量鼓励同学参与讨论，积极分享结果，同时辅以课后实验报告和答题考核作为评估参考。线上软件不限制使用时间，学生课下同样可以使用线上软件完成实验操作及实验报告。
3.5 成绩及问卷调查分析
成绩统计分析显示，远程虚拟仿真教学期末成绩高于线下实体设备操作的实验课成绩，差异有统计学意义，在于远程虚拟仿真软件操作不限制学生操作时间和地域，学生可以在课后练习操作，同时每一位学生都能够通过线上软件进行操作，学生自主操作的便捷性促进了学习效果的提升。线上虚拟仿真实验操作与线下虚拟仿真实验课程实验课成绩差异无统计学意义，说明线上虚拟仿真实验课有可行性，但线上软件对于课程的支持程度会影响到课程的教学效果，因此目前结合线上线下教学，是较为可行和完善的做法；条件满足的情况下以线下虚拟仿真教学软件作为教学手段，课前及课后辅以开放形式更强的网络线上软件进行操作，同时加强线上软件的建设，服务于实验教学。认为课程难度较大的学生比例增加，也提示在教学过程中注重学生实际操作固然重要，但教师的面对面指导对学生而言同样重要，通过有效的沟通提升学生对于问题的理解和操作的掌握，借助于网络平台要达到理想效果还需要多方面思考和努力[12]。
4 结论
信息技术的飞速发展，带动了医疗领域的发展，远程医疗的强时效性、弱空间性、高服务性和低消耗性决定了它的适用性以及快速发展的必然性[2]，5G技术的发展也为影像数据实时传输带来了福音，而此便捷性不仅惠及临床，也为远程教育提供了巨大的助力。对于技师的培养需要理论与实践并重，而实验是实践的一个环节，对于实验教学的方式探讨，在条件满足的情况下以线下虚拟仿真实验教学为主，辅以线上虚拟仿真软件作为课前预习及课后练习的必备环节，多种教学方式结合，以达到最终实验教学辅助理论知识的理解，实验教学辅助操作练习的要求；虽然远程教学反馈显示学生对教师满意度以及对实验操作的认可度都比较高，但也不能忽略短期内线上远程教学与线下现场教学之间依旧存在差距[13-14]。线上虚拟仿真软件以其开放的网络环境为学习者提供自主学习的资源，学习者可以有效、合理、自主的规划学习活动；与线下教学最大的不同在于线上教学对学生自主学习的要求更高，学生的自律性很大程度上影响学习的效果[15-16]，而教师的引导不仅仅限于课堂时间，课前课后的多元化交流，也成为课程的一部分。医学影像技术实验教学受到越来越大程度的重视，而课程的开展方式也多种多样，并非单一的线下授课或者单一的线上实验就能完整的完成整个教学过程，而需要结合各种教学方式的优点，进一步完善实验教学。
受科技发展影响巨大的医学影像技术专业需要技师尽快融入和学习更多新的知识，一方面，科技带来大量不同种类的成像设备和成像方式，为虚拟仿真软件乃至线上仿真软件带来了巨大的数据样本，为软件的发展提供了基础，各类虚拟软件和线上软件功能也越来越完善，沉浸式体验和趣味性与教学相结合也极大的提高了学生学习的积极性，同时5G的发展也为医学影像的大样本数据库的远程显示和远程操作提供了技术支持[17]；另一方面，网络以及大数据时代也带来了更丰富的学习方式，传统的医学影像教学模式逐渐受到新生教育模式的冲击，如何借助技术以及网络的发展实现教学的目的成为新的思考方向[18]，远程教育的发展以其丰富的资源支持和便捷地开展方式受到青睐，但如何去评估参与学习的技师的学习成效，以及如何提高学习效能和兴趣都将是值得继续探索的方向。
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Application of Telemedicine Education in Training Medical Imaging Technicians
——Taking the Development of Distance Courses of Medical Imaging Experiments as an Example