MRI設備結構虛擬仿真教學

2020-12-03 VR虛擬仿真

國家虛擬仿真教學政策

2019年在教高〔2019〕8號文件 《教育部關於一流本科課程建設的實施意見》中提出從2019年到2021年,完成4000門左右國家級線上一流課程(國家精品在線開放課程)、4000門左右國家級線下一流課程、6000門左右國家級線上線下混合式一流課程、1500門左右國家虛擬仿真實驗教學一流課程、1000門左右國家級社會實踐一流課程認定工作。其中1500門左右的國家虛擬仿真實驗教學一流課程是在原有1000門左右虛擬仿真實驗項目數量基礎上增加500門。

教育部官網發布了關於印發《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》的通知。該文件指出,「實施好教育信息化『奮進之筆』,加快推動教育信息化升級,積極推進」網際網路+教育「,堅持高質量發展,以教育信息化支撐和引領教育現代化。」第四次科技革命和產業變革讓我們大學教育面臨實驗教學、實訓教學和實習教學走向問題。

以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,全面貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中全會精神,按照黨中央、國務院決策部署,落實立德樹人根本任務,把醫學教育擺在關係教育和衛生健康事業優先發展的重要地位,立足基本國情,以服務需求為導向,以新醫科建設為抓手,著力創新體制機制,分類培養研究型、複合型和應用型人才,全面提高人才培養質量,為推進健康中國建設、保障人民健康提供強有力的人才保障。

MRI設備結構教學痛點

傳統醫學影像課程主要是講授式,醫學影像學實踐教學中大部分實驗項目是高投入、高危險和難實現的教學模式。醫學影像設備的高投入:包括 x 線設備、超聲設備、磁共振設備、CT 設備等。大部分醫學院校用於教學的影像設備是從醫院淘汰下來的。由於老化過時,這些設備只能用於講解基礎的設備原理、影像技術的擺位等,學生接觸不到較為高端的圖像後處理部分。

目前,影像設備不斷智能化,更新迭代頻繁,臨床設備不適合原理教學體積大、價格昂貴,臺套數有限系統龐大、封閉使用條件限制多。比如,剛剛入門的實習生在進行MRI設備使用時,多是藉助平面以及書本資料在腦海中「熟背」過程,對磁體工作原理以及內部結構無法深入感知。

MRI設備結構虛擬仿真實驗

基於醫學影像教學痛點問題,醫影智能聯合濱州醫學院共同研發MRI設備結構虛擬仿真系統,成功解決了上述問題,該項目依託虛擬實境、多媒體、人機互動、資料庫和網絡通訊等技術,構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象,包括MRI設備結構9個實驗,從磁共振成像系統認知、磁體系統的結構與功能、梯度系統的結構與功能、射頻系統結構與功能、主控計算機和圖像顯示系統、配套保障系統與功能、場地規劃與機房設計、設備的安裝與調試、MRI設備的使用與維護進行實驗操作。

1、磁共振成像系統認知

操作間、磁體間和設備間是建立完整磁共振系統必不可少的三個房間。通過仿真模擬三個房間的設備結構,進行場景布局、結構認真,並設置磁共振成像設備組件房間安放實驗,方便進一步了解以及檢測。

2、磁體系統的結構與功能

磁體系統是MRI設備的重要組成部分,它是產生均勻、穩定主磁場的硬體,其中超導磁體的內部結構非常複雜,製作工藝要求高,內部結構很難拆分學習,通過實驗,對超導線圈、低溫恆溫器、絕熱層、磁體冷卻系統、底座、液氦加注口、氣體出口、緊急制動開關及電流引線等組成部分學習。

3、梯度系統的結構與功能

梯度系統是指與梯度磁場相關的電路單元,是MRI設備的核心部件之一。梯度系統為MRI設備提供滿足特定需求、可快速切換的梯度場,主要對MR信號進行空間編碼,並可對主磁場的非均勻性進行校正。梯度系統由梯度線圈、梯度控制器(GCU)、數模轉換器(DAC)、梯度功率放大器(GPA)和梯度冷卻系統等部分組成。

4、射頻系統結構與功能

磁共振成像設備的射頻系統,包括射頻脈衝發射系統和射頻信號接收系統兩部分。射頻脈衝發射系統實施射頻激勵,根據不同掃描序列的要求編排組合併發射各種翻轉角的射頻脈衝。射頻信號接收系統接收和處理成像區域內氫質子的射頻信號(MR信號)。

5、主控計算機和圖像顯示系統

主控計算機系統由主控計算機、控制面板、主控圖像顯示器、輔助信息顯示器(顯示受檢者心電呼吸及電生理信號和信息)、圖像硬拷貝輸出設備(雷射相機)、網絡適配器以及譜儀系統的接口部件等組成。主控計算機系統主要是控制用戶與MRI設備之間的通信,並通過掃描軟體來滿足醫生和影像技師的需求。

6、配套保障系統與功能

磁體的配套保障系統主要包括配電系統、溫控冷卻系統、空調系統、照明系統、安全和監測系統。

7、場地規劃與機房設計

MRI成像設備的場地規劃和機房設計對於MRI成像設備的安裝、調試、運行起著至關重要的作用,是能夠順利安裝設備、穩定運行和使用設備的前提。

8、設備的安裝與調試

MRI設備的安裝是一項龐大的工程。在完成房屋結構的改造、電源、空調、冷水機等輔助設備的安裝後,才能進行MRI設備的安裝與調試。場地準備完善後,開箱驗貨無誤,再次檢查並確認設備間配電櫃電源、電源線、保護地線和中線。

9、MRI設備的使用與維護

MRI設備影像學檢查操作方式進行違禁物品的檢測,然後安裝系統掃描程序進行操作,以醫學影像技師的角色,接待患者,完成MRI掃描。

設備使用完畢按照操作步驟對設備進行定期清潔,測量並記錄設備的液氦液面及磁體壓力,進行故障排查及維修保養。

山東醫影智能科技有限公司專注於「網際網路+醫學影像」技術的研發,擁有強大的技術核心團隊,自主研發醫學影像虛擬仿真系統、影像雲平臺、醫學影像人工智慧學習系統等產品,擁有多項軟體著作權,公司秉承多元開放的理念,為客戶提供最優的醫學影像智能化實驗室解決方案。#沉浸式虛擬仿真系統#

MRI設備結構虛擬仿真優勢

仿真度高:在實驗中仿真再現了場地規劃、機房設計、設備安裝與調試以及設備的操作,可從認知、實踐與應用多方面體驗和學習MRI設備學、結構功能等相關知識。

理論聯繫實際:檢查室的場景設計符合醫院影像科布局,室內設備配套、防護措施齊全,能讓學生真實感受醫院工作環境、注意事項等,並有相關的多種類狀況進行實戰模擬操作、考核和訓練,本教學系統具有隨堂測評功能,且能實現實驗報告自動生成與導出。

前景廣闊:虛擬實境業務形態豐富,產業潛力大、社會效益強,以虛擬實境為代表的新一輪科技和產業革命蓄勢待發,虛擬經濟與實體經濟的結合,將給人們生產方式和生活方式帶來革命性變化。

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