开源影像浏览器在《医学影像学》见习课中的应用.pdf

继续医学教育 2023年11月 第37卷 第11期 129开源影像浏览器在医学影像学见习课中的应用基金项目：广西高等教育本科教学改革工程项目（2022JGA140）；广西医科大学教育教学改革项目（2020XJGQYZ01）作者单位：广西医科大学第一附属医院放射科，广西 南宁 530021通信作者：彭鹏，E-mail：庞筱琪 邓熙 彭鹏【摘要】医学影像学见习课教学是医学影像学教学内容的重要构成部分，可以帮助学生巩固理论课知识并在临床病例上进行实践。如何更好地完成见习教学任务，是教研室教师需要关注及解决的问题。笔者基于 Orthanc 医学数字图像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）云服务器搭建开源健康影像基础浏览器（open health imaging foundation viewer，OHIF Viewer），上传脱敏的典型影像病例图像，并生成对应的网页二维码，发布至课堂或线上教学平台上，学生可以打破时间及空间的限制，在移动客户端或个人计算机方便地调阅，获得高质量、高效率的学习体验。特别是在线下课程无法开展的特殊时期，为开展线上教学提供了支持。【关键词】医学影像学；开源影像浏览器；临床教学；见习；Orthanc DICOM 服务器；OHIF Viewer.【中图分类号】G642 【文献标志码】A【文章编号】1004-6763（2023）11-0129-04doi:10.3969/j.issn.1004-6763.2023.11.033医学影像学见习课作为理论课的补充和升华，其质量直接决定着学生对病变影像征象的掌握程度。目前，影像归档和通信系统（picture archiving and communication system，PACS）在医学影像教学中表现出了良好的前景1。此外，见习课教学中，常常会使用以团队为基础的教学法（team-based learning，TBL）、以案例为基础的教学法（case-based learning，CBL）、以问题为基础的教学法（problem-based learning，PBL）及翻转课堂等或者相联合的教学方法，取得了一定的教学成果2-3。带教老师课前将病例影像资料、病史发给学生提前准备。课前准备过程中，学生只能通过教师所给的几张影像图片来了解病例，这导致学生无法完全了解病例，也与临床的诊断思维相悖。同时传统的 PACS系统为体制内服务，无法脱离学校局域网使用，亦无移动端的体验，这使见习课效果大打折扣。与传统的 PACS系统相比，基于 Orthanc 医学数字图像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）服务器搭建的开源健康影像基础浏览器（open health imaging foundation viewer，OHIF Viewer），借助互联网技术实现PACS 数据的无损传输，让 PACS 系统的使用方式变得小而轻，既能丰富影像学图像资料，同时也能让学生使用的时间和空间不受限。笔者就所在放射诊断学教研室使用该浏览器在医学影像学见习课教学中的应用体会做一总结。1 基于 Orthanc DICOM 服务器搭建 OHIF Viewer 开源影像浏览器OHIF Viewer 是一款扩展性的开源医学影像浏览器，是基于网页搭建图像的应用程序4，可以方便使用人在各种设备中打开 DICOM 服务器中的医学影像图像。OHIF Viewer 这款阅读器可以从大多数来源和格式中检索和加载图像，以 2D 或 3D 渲染，允许对观察值进行操作、注释和序列化；支持国际化、OpenID、脱机使用、热键以及更多功能。这些数据文件的格式，都遵循 DICOM 标准。OHIF Viewer 使得学生可以完全基于 Web 浏览器查看医学影像，实现直接查看，也可以用几个 include 标签，就方便地将阅读器嵌入任何网页或 Web 程序，然后连接数据源，在任何设备上使用。Orthanc 是 一 个 DICOM 和 超 文 本 传 输 协 议（hyper text transfer protocol，HTTP）服 务 端 开 源 软 件，可 以 使DICOM 标准在计算机图像领域得到更广泛的应用。这是利用 Orthanc 内建的符合表现层状态转化的应用程序编程130 Continuing Medical Education,November 2023,Vol.37,No.11接 口（representational state transfer application programming interface，REST API）实现 DICOM 自动化，搭建 DICOM标准与软件标准 如对象简谱（JavaScript Object Notation，JSON）、扩展标记语言（extensible markup language，XML）、便携式网络图像格式（portable network graphics，PNG）、HTTP 的高级桥梁5。Orthanc 隐藏了 DICOM 文件格式和DICOM 协议的复杂性，因此普通的网络管理人员以及专业的医学图像自动分析软件开发人员都可以使用。OHIF Viewer 影像浏览器和 Orthanc DICOM 图像服务器的黄金组合已经被许多机构成功应用在研究用途或教学用途的医学影像图像的展示上。2 OHIF Viewer 在医学影像学见习课中的应用课前，带教老师在 PACS 系统上下载教学病例的全部序列影像图像，通过在云服务器搭建基于 Orthanc DICOM服务器的 OHIF Viewer 开源浏览器，上传脱敏的教学病例图像，随即生成对应病例的二维码。见习课采用 PBL 教学法、翻转课堂教学方式，课前将教学病例的临床资料、影像二维码及链接提前发送给学生。学生在课前进行病例分析准备时，即可利用手机等移动设备扫描二维码或个人计算机点击链接即可浏览完整的影像图像，根据需要进行窗宽、窗位调节，动态连续地查看图像冠、矢状位、三维重建等，全面了解病例影像。见习课时，带教老师讲解和剖析病例亦可通过微信等软件扫描二维码或点击链接，在显示屏中展示完整的影像图像后投屏到每个学生的电脑上，逐一分析病例，层层剖析，同时可拓展影像检查手段、技术方法，顺带讲解相应的解剖知识难点。最后，自由学习阅片时间，学生对于相同类型的典型病例的学习既可以通过已有的 PACS 影像病例系统，也可以通过扫描教师发布的不同新病例的二维码，学生能随时接触到教师提前收集到的最新影像病例图像，巩固课堂知识，同步新的影像知识。课后，带教老师布置思考题，基于 OHIF Viewer 开源浏览器，通过发布病例二维码及链接，学生在影像教室外均可学习及复习。3 OHIF Viewer 开源浏览器在医学影像学见习课中的优势医学影像学见习课使用 PBL 教学法及翻转课堂等教学方式时，传统的课前准备，学生往往只能通过教师或通过雨课堂、钉钉、QQ、微信群等所给的数张病例影像图片来了解病例。由于图像数目有限，且无法自行调节图像的窗宽窗位，学生亦无法多层面、多角度地观察病例的影像资料，学生自主学习能动性不强。同时，PACS 影像教学系统基于学校内网，学生在影像见习教室外无法使用，再则影像教学系统里的病例难以实时更新等问题较突出，往往会给学生课前及课后对影像病例的准备及复习带来不便，进而影响学习效果。教师在见习课进行讲解和答疑时，通常需要花费较多的时间。然而见习课的时长有限，当在传统的见习授课方法中，教师占用太多的讲解时间时，学生自主阅片的时间大幅缩减，且如果学生在此时间段不能巩固课堂知识，离开见习课堂后也无法再使用到影像病例系统。学生见习效果的好坏很大程度依赖于学生的想象力和课外资料收集能力。而开源影像浏览器的使用给医学影像学见习课的教学则带来了许多便利及优势，这种优势不仅体现在学生方面，对于教师的授课也提供了较多的好处和帮助。3.1 学生方面3.1.1 利用碎片时间移动学习，不受时间空间限制，随时阅读影像病例随着时代的发展和社会节奏的加快，成人利用碎片时间进行移动学习已成趋势，可随时满足学习需求6。学生亦可利用碎片时间（如睡前、饭后等），通过手机等移动设备扫描二维码或点击链接即可在任何时间地点进行学习和继续医学教育 2023年11月 第37卷 第11期 131阅片，复习断层解剖，加深对于理论课所学知识的认识和理解。相关研究也表明碎片化学习与分散学习一样，都能够加深学生对知识的记忆和理解，记住更多的知识并举一反三7。保证学习者在一个较长的时间段内能够相对完整地完成所有知识内容的学习，碎片化学习就能产生一定效果。3.1.2 多设备使用，打破地域的限制除了手机移动端，学生还可以通过平板电脑、个人计算机等多种设备进行二维码的读取或链接点击，从而阅读影像资料。多终端、多设备的获取途径，方便了拥有不同设备的学生进行学习。通过智能手机、平板电脑等设备的移动教学学习是未来教育与发展学习的一个趋势，是非正式学习与终身学习中的重要一环8。3.1.3 获取完整的影像病例资料，可进行简单的图像后处理通过开源影像浏览器进行图片浏览时，可以看到带教老师选择并上传病例的所有影像资料（完整的数字放射成像系统（digital radiography，DR）、电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、数 字 减 影 血 管 造 影（digital subtraction angiography,DSA）、超声及核医学的原始图像、后处理的图像）。图像浏览流畅、清晰，符合正常的断层解剖结构，学生可连续多个层面动态观察病变部位，加深对于疾病的认识。疾病的发生往往累及多个系统及器官，当使用开源浏览器获取完整病例图像后，可进行多脏器、多系统、多种影像检查方法的观察，有利于学生对于疾病相关并发症及综合征的理解和认识。同时，学生在阅片时，可根据需求调节图像的窗宽窗位、图像大小、测量病灶大小及 CT 值等，并可做简单的图像重建，加深其对于影像工具的熟悉度及影像技术的了解。3.1.4 接触最新的影像检查技术及病例，与临床应用、科研同步学校内网里影像教学系统上的典型病例更新较繁琐，费时费力，更难以做到实时更新，某些病例的影像检查技术、影像后处理方法滞后于影像学最新发展，对于学生们认识最前沿、最新的影像知识是个不小的挑战。当运用开源影像浏览器后，带教老师可以在日常临床工作中将最新影像检查技术运用的典型病例随时上传 Orthanc DICOM 服务器，并制作相对应的二维码及链接。学生通过扫描教师发布的不同病例的二维码，能随时接触到教师提供的最新影像病例图像，巩固课堂知识，同步新的影像知识，即使在课后和零碎时间也能进行图像阅览，复习课堂知识，节约时间，提高效率。3.2 教师方面3.2.1 方便医学影像学见习课教学法的实施当前，对于医学影像学见习课，本教研室教师除了采用传统的以授课为基础的教学法（lecture-based learning，LBL）进行教学，也采取了 PBL 教学法、CBL教学法及翻转课堂的教学设计。开源浏览器的引入，使得教师的备课及采用的教学方法变得灵活起来。教师在课前收集影像病例后，无需担忧图像质量、数量和学生阅片设备、难度等问题，只需将病例图像二维码及链接最后发布至课堂或线上教学平台上即可，大大减轻了教师的备课难度。3.2.2 为无法进行线下课程的特殊时期提供线上教学的有力支持在一些特殊情况下，医学影像学的见习课教学存在阻碍，目前采取的互联网线上教学模式，学生在家或宿舍无法使用校内局域网，因此不能使用 PACS 教学病例系统，只能依据带教老师提供的数量有限的影像资料进行见习。使用不受时间空间限制的开源浏览器，让学生身临其境，有效弥补了医学影像学见习课线上教学的不足。特殊背景下，采用开源浏览器进行医学影像教学也取得了一定的教学成果9。132 Continuing Medical Education,November 2023,Vol.37,No.113.2.3 让学生拓展影像解剖知识解剖学是学习影像学的一个重点及难点。其中，断层解剖是一门更贴近临床影像的解剖课程，它不同于系统解剖及局部解剖的系统性与直观性，需要依靠学生的想象力及空间思维能力去理解及学习。将解剖、医学影像知识有机地融合学习，可减少学生基础知识的遗忘，更有利于培养学生运用解剖知识分析问题的能力10。教师讲解和剖析病例时，通过完整的影像图像，可拓展影像检查手段、技术方法，顺带讲解相应的解剖知识难点。教师可将正常连续的断层解剖图像与异常的断层病变图像相对比，并基于系统解剖的基础，从大体上让学生了解各系统器官的位置及相关联性，随后从断层解剖图像上讲解各个器官的局部解剖，分析病变供血情况，理解各血管分支的起源与走行，理解局部精细解剖的特点。这些是传统医学影像学见习课仅仅通过几幅病变图所难以做到的。此外有了断层解剖知识的基础，学生可提高学习医学影像学的效率，更轻松地学习影像学知识11。3.2.4 保护影像资料的使用安全随着互联网技术的发展及革新，人们上网及下载图片并使用图片的机会越来越多，也越来越频繁。部分公众的版权保护意识较为薄弱，对于图片滥用及随意改动的行为时有发生。因此，一些领域采取了相应的应对措施和方法保护图像版权12。而相比于直接发送病例资料的所有DICOM 格式原始图像可造成任意传播的不安全性，基于Orthanc DICOM 服务器搭建 OHIF Viewer 开源影像浏览器可随时使相应生成的二维码失效，在后台关闭图片浏览权限，做到实时更新二维码，一定程度上保护了影像图片的使用安全。综 上 所 述，基 于 Orthanc DICOM 服 务 器 搭 建 OHIF Viewer 开源影像浏览器对医学影像学见习课教学有着良好的效果，既增加了学生学习影像学的方法和时间，提高了效率，巩固了知识，又使得教师的教学更加便捷及合理。但目前该方法对学生的影像学习成果有无确切影响尚无数据支持，后续将继续对此方向进行量化研究，旨在更好地完成教学工作，提高教学质量及水平。不过，将开源影像浏览器应用于医学影像学见习课仍是一种方便、高效的教学手段。参考文献1 王伟.图像存储与传输系统（PACS）在医学影像学教学中的应用 J.影像技术，2019，31（6）：50-52.2 宁厚法，张凤莲，龙金凤，等.TBL 联合 CBL 教学法在医学影像诊断学实验教学中的应用探讨 J.大学教育，2020（5）：68-70.3 于传文，董洋，张骜丹，等.PBL 结合 TBL 教学法在医学影像临床实习教学中的应用 J.中国继续医学教育，2023，15（7）：99-102.4 ZIEGLER E，URBAN T，BROWN D，et al.Open health imaging foundation viewer：an extensible open-source framework for building web-based imaging applications to support cancer researchJ.JCO Clin Cancer Inform，2020，4：336-345.5 JODOGNE S.The orthanc ecosystem for medical imagingJ.J Digit Imaging，2018，31（3）：341-352.6 杨桦.信息碎片化背景下移动学习在大学英语教学中的应用及其评价研究 J.信息系统工程，2022（9）：169-172.7 李葆萍，张贤茹，陈秋雨，等.碎片化学习真的会影响学习效果吗？基于在线学习的分散学习效应研究 J.现代远程教育研究，2020，32（6）：104-111.8 黎杨全.慕课教育发展的三个趋势及其意义 J.教育传媒研究，2022（2）：30-33.9 BIERMANN M，KANOUN S，DAVIDSEN T，et al.An open source solution for“Hands-on”teaching of PET/CT to medical students under the COVID-19 PandemicJ.Nuklearmedizin，2021，60（1）：10-15.10 李堃，卞杰，胡茜，等.断层解剖学实验教学的新举措 J.中国中医药现代远程教育，2021，19（2）：37-38.11 冯蕾，孟海伟，林祥涛，等.断层解剖与医学影像学整合课程教学规律探索J.解剖学杂志，2022，45（2）：191-193.12 吴卫华.移动互联网时代下图片版权保护体系的建构J.湖州师范学院学报，2020，42（3）：107-111.收稿日期：2023-07-14