医学影像技术的应用范文

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2数字化虚拟肝对门静脉栓塞术的指导价值

在肝脏移植尚不能普及的今天，手术切除是目前治疗肝癌的最有效方法。但是术后残肝体积(fu-tureliverremnant，FLR)过少则是造成术后肝功能衰竭等并发症的重要因素，限制了肝癌手术的进行。对于预切除肝体积和预留肝体积等，国外有免费软件和可供教学的网站，数字化虚拟肝有助于在三维空间上对门静脉进行直观、准确地划分，准确测定肝体积有助于门静脉栓塞术后肝切除时机的选择，从而最大限度地减少术后肝功能衰竭的发生，更加有利于术后患者的恢复，体现了数字化虚拟肝技术对门静脉栓塞术的指导价值。虚拟手术具有可交互操作、可预测、可重复等优点，且在手术之前可预先模拟其手术过程，预测在真实手术过程中可能出现的复杂及险要情况。该系统有助于完整地保留残肝、血管及重要结构的完整性，最大程度地减少术后并发症的发生率，提高手术成功率。该系统通过测定拟切除肝脏的体积、残余肝脏的体积、功能性肝脏的体积，完整地保留残肝、血管及其重要结构，最大程度地减少术后并发症的发生率，预测术后发生肝功能衰竭的风险性，从而提高肝脏手术的成功率。

精准肝脏虚拟手术主要依靠三维影像技术及虚拟手术系统。三维图像可视化重建技术又被称为非损伤性立体解剖，其利用计算机图像处理技术对二维切面图像进行分析和处理实现了对人体器官、软组织和病变组织的分割提取、三维重建和三维图像的显示，不需对二维图像进行综合想象，对肝脏、管道系统的分支走形及病灶的空间位置信息的显示更加直观、准确。可辅助外科医生对病变区域进行分析，为手术方案设计提供了准确的个体化信息，大大提高了诊断的准确性和可靠性，比二维断层图像的临床应用价值更高。三维可视化重建基础上的虚拟手术技术是肝脏外科手术有效的辅助工具之一，这对制定合理的手术预案具有重要的临床价值。

2004年起我们进行中国女性一号数字化虚拟肝脏三维重建及虚拟手术研究并得到了令人满意的结果，为今后数字化虚拟肝脏及虚拟各种肝脏手术的研究做了积极探索。这些方法主要是利用CT进行三维重建，先进的螺旋CT带有三维软件和重建功能，对收集的二维图像通过计算机处理重建出三维图像，对疾病的诊断和手术方案的制订具有一定的指导作用。三维图像可供外科医生对肝脏进行多方位、多角度的观察，有利于肝脏正确分段、肝内病变术前定位和肝内血管变异情况的观察，降低手术的风险。文献报道应用三维肿瘤治疗系统同样是提高放疗的精确定位和安全性的方法，说明三维影像技术具有精确定位和精确引导的作用。三维超声具有更加准确、直观的特点，尤其是三维断层超声模式可根据实际需要任意调整最小层间距，更加有利于分层及准确定位，对于肝脏的病变有更加准确的定位。三维超声能提供许多二维超声不能提供的信息。可根据肝脏肿瘤内部血管的走形及空间位置关系进行准确的定位，从不同角度观察手术区域，同时能从二维超声不易得到的冠状切面进行观察，提高了手术的精确性。

超声造影可以作为评估肝癌治疗疗效的可靠方法，可评估虚拟各种肝脏手术的效果。医生可借助术前进行超声影像技术的检查，制定最佳手术路径、切除肝段的大小、阻断肝内管道的预案，达到减小手术损伤、预测治疗效果的目的。由于CT价格昂贵且对人体产生辐射，虽然现在的防辐射技术有所提高，但是仍不适宜为外科医生常用的手术方法。相比较之下，三维超声具有无辐射的特点，可以反复操作，且其对血流具有较高的敏感性，更加有利于定位时趋避血管。在肝脏虚拟手术应用中，是一种具有广泛发展前景的方法。

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多媒体教学技术是基于计算机技术生成的，因此，多媒体教学手段融合了声音、视频和图片等。在传统的医学影像技术教学中，教师的教学手段有限，只能以口语教学为基础，配以简单的图片。这种教学方式对于学生来说，一是吸引力有限，二是理论教学和实际的案例脱节，教学质量不高。然而，多媒体教学的存在使传统的教学手段得到了更新，教师可以使用多种先进的多媒体设备及课件，例如影像诊断PACS系统、DR、CT模拟实训室等进行教学，更加形象、直观，学生更容易理解和掌握影像诊断学及技术学等教学内容，如CT检查技术、常见病影像诊断等。

一、多媒体教学在现代医学影像技术中的作用分析

（一）多媒体教学可以转变教学的方式。在传统现代医学影像技术教学的课堂中，教师在传递教学信息的方式上没有形成多种的手段，依旧使用口头的教学集合板书教学的教学方式。这种教学方式没有很强的感染力，学生在学习的过程中也没有与实际的教学案例相互结合。这就造成学生的学习情绪被打击，思维能力遭到限制[1]。多媒体教学方式是一种利用图片、声音和视频的教学手段，这种教学手段可以将教学案例、基本操作技术及图像后处理技术等搬上现代医学影像技术教学的课堂中，学生在学习的过程中不但更好地接收了教学知识，还激发了自身的学习积极性。（二）多媒体教学可以收集大量的教学案例，有利于学生的学习。多媒体教学是基于计算机技术的前提生成的。因此，在实际的教学中，教学案例多来源于各大医院临床真实病例影像资料，数量和质量进一步提升。而且利用现代化计算机手段，将枯燥乏味的临床X线、CT、MRI基本技术转换为软件设备呈现，使学生在计算机上能进行人机互动直接操作，并模拟出医院的影像检查基本操作，提高了学生学习的主动性。

二、多媒体教学存在的不足

多媒体教学手段不是万能的，在实际的教学过程中，教师不能被多媒体教学技术束缚自身的教学思维。教师教学的时候不能将自身定位为多媒体的操作者，不能让多媒体成为教学的主体。教师应当认识到，多媒体教学仅仅只是教学的辅助工具，大量的病床的案例在多媒体教学设备上呈现，只是作为教学的补充。教师一味地使用多媒体课件，而忽视自身教学手段的提升和医学知识的扩充，最终将会导致教学手段过于依赖多媒体技术，失去了教师作为学生的引导者的作用。教师在进行多媒体教学的时候要灵活运用多媒体教学手段[2]。现今的很多教师在使用多媒体课件的时候，没有形成合理多变的手段，只是利用多媒体简单再现课本中的文字和图表。这种形式对于医学影像技术教学来说，只是一个简单的信息的传递，学生没有理解教学的知识，根本没有发挥多媒体教学的先进性。

三、多媒体教学在现代医学影像技术中的应用策略

（一）明确定位多媒体教学。教师的教学是一门综合性的技术，在实际的医学影像教学课堂中，多媒体教学不能凌驾于教师之上，也就是说多媒体教学技术不过是教学技术中的一种。因此，教师在课堂教学中，多媒体的应用应当是克制的，只有书本中一些难以口头描述的病例的出现，才能使用多媒体教学。一些简单的知识，在传递方式上完全可以使用口头的教学或者板书教学，以免浪费时间去制作多媒体教学课件。在多媒体的使用过程中，一些教学图片、音乐和视频的呈现应当适度，以免学生被这些华丽的事物占据了大脑，影响了对于医学知识的吸收。多媒体教学是克制的也要灵活多变，将多媒体教学手段作为教学的辅助者，才是最正确的教学手段，只有这样，学生才能更好地学习现代医学影像知识。（二）教师充分做好课前教学课件。多媒体教学课件的制作是否充分对于现代医学影像技术的教学有着至关重要的作用。在实际的教学过程中，教师在多媒体课件的制作上，要考虑教学知识的传递，也要考虑吸引学生主动地去探索医疗影像技术。教师要学会在多媒体中加入自身的临床医学知识，学生在学习的过程中，才会兴趣盎然。教师在课件的制作上，应当重视医学案例的质量，不能一味地追求数量。多媒体课件对于医疗知识的传达，要做到清晰和直观，在图片、视频和音乐的使用上，要做到克制。

总之，要明确多媒体技术在课堂上的角色，教师要作为多媒体的掌控者，而不能被多媒体束缚自身的教学思维，也就是说，教师在现代影像技术教学中要合理地使用多媒体技术。

作者:胡芳 单位:山西省晋中市卫生学校

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医学影像包含了超声、介入、MRI、CT及X线等多种不同门类的新兴医学技术，自X线在1895年被发现以来，临床医学影像技术经历了快速的发展时期。而在此之前，医疗人员进行诊断时除了解剖之外，就是依靠视、触、叩、听诊对病情进行了解。由于不同的影像检查技术在应用方面的差异，使得每种检查技术具备自身的特点，因而医学影像诊断对于医学影像技术的依赖性也不断增加。本文对医学影像技术和医学影像诊断之间存在的关系进行了分析，并且从专业的互补性和独立性两个方面对医学影像诊断中影像技术的临床应用进行了探究。

1医学影像技术与医学影像诊断的专业互补性

医学影像诊断离不开医学影像技术的支持，二者之间存在十分紧密的关系。医学影像技术水平的提升及工作层面的拓展需要影像诊断的科学指导，而医学影像诊断水平的提升同样需要高水平的医学影像技术作为保障。只有通过医学影像诊断及时将结果反馈出来，才能逐步提升医学影像技术水平。由于不同的医学影像技术的成像原理是存在差别的，并且不同的影像学技术的专业性较高，例如超声检查、CT、MRI等方法各有特点，在临床应用过程中，对检查的结果进行分析与研究，能够发现不同的技术各有优势，但也存在一定的不足和缺陷[1]。对于疾病的诊断，并非通过医学影像技术就能够得出最准确的结论，有时仅通过一种影像学技术就能进行诊断，而采用其他的检查方式则难以检出异常。即使不同的影像学技术都能对一些疾病进行检查，但也应当出于对患者经济角度的考虑，选择最为经济且适合的检查方法。

医学影像技术和医学影像诊断在本质上是紧密联系的，并且二者之间相互依赖、相互渗透、相互制约，在相互促进的过程中促进各自的发展。随着当前医学影像技术的不断成熟与发展，医学影像诊断和医学影像及时之间的界限逐渐变得模糊[3]。在整个医疗环境中，随着新业务、新技术、新材料以及性科学的出现及快速发展，使得医学影像诊断与医学影像技术之间实现了有效的融合，这在一定程度上缩短了患者的治疗周期，大大提升了医疗水平。

2医学影像的专业独立性

在医学影像技术工作中，主要涵盖以下4个方面；（1）是具有常规放射学，超声医学核磁共振及CT等系统理论知识与操作技能；（2）是具有临床医学、基础医学和电子学等有关理论知识；（3）是在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用；（4）是比较熟悉医学影像学各专业分支技术和发展趋势。

在医学影像诊断工作中，主要涵盖以下4个方面：（1）是比较熟悉临床医学、基础医学及现代医学有关知识；（2）是在临床疾病诊断中具有应用多种影像技术诊断的能力；（3）是对医学影像领域的各种技术具有深入的认识了了解；（4）是对医学影像学分支的有关前沿技术和发展趋势比较熟悉。

影像技术工作主要是为临床影像诊断提供多角度、多方位准确可靠的医学影像信息，为影像诊断提供重要依据。影像诊断工作主要是详细观察、分析影像技术工作中所能提供的信息，对其进行综合归纳，以获得比较客观的医学诊断结论。

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中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）01-0195-03

现代医学与计算机技术、通信技术及多媒体技术逐步相结合，为患者提供了直接、准确、方便、快捷的医学诊断，大大提高了医学诊断准确率，为患者的进一步治疗提供了方便之门，减轻了患者的痛苦。但是，随着社会的发展，患者在享受医学影像给病情的诊断带来便利的同时，其个人隐私保护意识不断加强，并对对此不断提出要求；同时，院方也有责任保护患者的隐私不被泄露；因此相关的图像加密技术便亟需应用在医学影像图像中[1][2]。

1 医学图像加密类别

医学影像的加密初步可分为存储加密和传输加密两类。在存储过程中，为了图像的信息安全可以采用图像隐藏、图片加密等方式；经常采用混沌加密算法。而对于彩色图像则有一种称为单通道彩色图像加密算法。在图像传输过程中，可以采用图像通信加密技术等，通过在通信中的加密技术以便保证患者的隐私安全。

2 图像加密介绍

现阶段，图像加密采用的主要方法分为如下三种：

2.1 数字图像置乱技术

如今为了图像的存储及处理方便采用数字技术存储医学影像成为必然。数字图像置乱技术则是通过对数字图像中由图像像元组成的空间数据进行置换实现。这个置换类似经典密码学中的一维信号的置换。或是修改用来描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系中的数字图像的变换域中的参数。其目的都是使需要被保护的图像在置换后成为无法识别出的杂乱图像。用以达到需要进行隐私保护的图像内容的目标。研究人员提出了基于数学变化技巧的几新算法[3]即幻方变换、Arnold变换、Fass曲线、Gray代码、生命模型等。这些算法已被广泛的应用于数字图像所包含的信息内容的处理之中，并起到了行之有效有效地作用。数字图像的数字信息的安全的得到了有力的保护。

现如今出现了另外一种图像置乱的思想，即通过利用混沌序列来实现数字图像的置乱。这种技术也可应用在医学影像中，用以实现对病人个人医学影像的保护。基本思想是通过混沌系统运算出一个混沌序列，将这个序列按照事先选取的既定的算法或是排列方案进而进一步进行运算以生成新的一个序列。与此同时，为了保证原混沌序列的位置与计算后的新序列之间的变换位置是一一对应的，又进一步利用了混沌系统的遍历性。实验表明，这种通过由混沌系统得出的混沌序列的进而对其进一步运算得到的变化关系在应用到图像置乱后可以实现明显的图像置乱效果。同时为了改变加密图像的统计特性、图像像素值以及降低图像像素值间的相关性，也可以通过单个混沌序列或多个复合的混沌序列来实现改变。

2.2数字图像信息隐藏

数字图像信息隐藏技术也可用于保护病人医学影像的隐私。基本思想是，将需要被加密的医学图像的数字信息隐藏在另外一幅无关的图像中，比如一幅公开图像。这幅图像要求具有一定的迷惑性、大众性，以便迷惑攻击者，能够降低转移其注意力，这样就降低了图像被攻击的几率；与此同时，通过一定算法改变加密图像的原有的统计特性。以达到保护被加密影像的目的。应用其中的调配融合算法、“中国拼图”算法可以使图像的信息隐藏达到一个高质量的水平。另外，还可以综合各种不同的算法的特点，将数字隐藏技术扩展到声音、图像等不同的信息载体中的信息隐藏需求中去。

另外，近年来新兴的一种数字作品版权保护技术——数字图像水印技术[3]，能够有效地保护作者以及出版商的合法权益不受侵犯，现已被广泛应用于印刷领域中，具有了广阔的使用价值和商用价值，成为多媒体及知识产权保护的有效手段之一。数字图像水印技术是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支。为了显示创作者对其作品的所有权，这种隐藏技术将具有某种意义的数字水印利用数字嵌入方法将其隐藏在其作品（可以是多种信息载体，比如视频、图像、声音、文字等数字产品）中。在进行印刷品真伪验证时，可通过水印的检测、分析来保证数字信息的完整性及可靠性。

2.3数字图像分存

数字图像分存技术是把一幅需要进行保护的数字图像分割成多幅图像进行传输。被分割后的图像不再具有某种特殊的意义成为无意义或是看起来杂乱无章的图像。也可将分割后图像进一步隐藏到另外几幅不相关的或是具有一定迷惑作用的图像中进行存储获传输。这类似于数据组的分包传输。这样可以避免因个别图像的传输丢失而造成病人隐私信息遭到泄露的危险，而且也起到在通信中个别被分割后的图像信息的丢失与泄露不会影响原始图像信息的泄露。

数字图像分存技术的特点使窃密者窃取完整的原始图像的成本大大增加，而且也提高了病人图像隐私的保密程度

同时，若将图像置乱技术、图像隐藏技术、图像分存技术三者结合起来将使图像的安全传输有了较高的可靠性。

3 图像传输加密介绍

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1医学影像学技术的发展应用现状

传统的望闻问切并不能全面的进行各种疾病类型的判断，而医学影像设备在临床实践中主要是利用其成像技术观察患者体内的内部结构和功能进行病理的判断，并以此得知患者所患疾病以及发展阶段，并制定科学合理的治疗方案进行病情的控制以及治疗，大大的提高了患者的生存质量。

1.1计算断层成像的临床应用

计算断层成像简称CT，在临床应用中也是最基础的一项检查项目，应用较为普遍，其发展过程也经历了断层扫描到螺旋扫描、单排探测器到双排探测器、单源到双源三次发展历程，目前在临床应用中可以有效对急腹症、急性脑溢血、蛛网膜下腔出血等等疾病迅速的做出检测并进行判断，结果较为精确，能够及时卫医生的治疗方案提供较为准确的参考依据，以便提高患者的生存质量。同时，CT也常常用于人体各部位的检查，通过检测人体内部结构的各项变化来判断其健康状态[1]。

1.2磁共振成像的临床应用

磁共振成像简称MRI，主要就是对一些细微的血管进行检测，近些年在其发展过程中逐渐融入了超高场强设备、3D设备等先进技术设备后使得MRI的推向对比分辨率、空间分辨率得到了较大的提升，在检车一些脑血管疾病、感染性疾病、脑白质病变等方面具有重要的作用，而且MRI在使用过程中并没有使用放射性同位素，对人体并不会造成伤害[2]。

2医学影像设备学教学的重要性

2.1有利于提高医护人员的专业技能以及综合素质

医学影像设备在实际的医疗实践中包含众多的设备仪器，其具有不同的使用功能、操作方法以及维护方法，在实际的使用过程中如果出现操作不当的情况下可能会出现难以预料的后果，因此，在日常工作中要及加强医学影像设备的教学，促使医护人员能够在学习中不断提高自身的专业技能以及综合素质，提高服务质量以及患者的满意度。

2.2有利于减少医疗纠纷

通过教学提高医护人员对仪器设备的操作能力以及专业化水平，使其在实际的工作过程面对患者能够以较强的专业态度满足患者的要求，促进医患之间的和谐，有利于减少医疗纠纷的出现。

2.3有利于树立医院的良好形象

医护人员的专业素质以及技能水平也直接体现着医院的医疗水平，其对设备仪器的熟练程度也能够实时展现在患者面前，专业的态度能够给患者带来较大的安全感，从而有利于树立医院的良好形象。

3多媒体技术在医学影像设备学教学中的应用优势

多媒体技术的引入在医学影像设备的教学中是一次较为重要的革新，也符合现阶段人们的学习理念，在实际的教学过程中能够最大程度的吸引注意力，使其较快的掌握重要内容。多媒体技术在医学影像设备学的教学中主要有以下应用优势。

3.1大数据支撑

多媒体技术的应用时间较早，但是传统的多媒体技术只是简单的投影仪和幕布的结合，主要就是将书本知识放到了屏幕上，而现阶段的多媒体技术融入了互联网技术，并通过计算机技术、大数据等实现了教学资源的网络化，也就是在教学过程中可以在互联网上快速准确的搜索到相关的教学内容，甚至有很多免费的且内容优秀的视频和其他材料来辅助教学工作，制作精良的多媒体课件，使医学影像设备学相关的知识形象立体的展现在眼前，有利于加深了解。

3.2便于总结整理

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0238-03

随着科学技g的快速发展和生活质量的提高，健康问题已成为大家关注的焦点。然而生活环境的污染、饮食结构的不健康和长期处于现代职场高压环境之下，很多人的身体出现亚健康状态：头痛、胸闷、失眠等健康问题困扰着现代职场白领，长期以往，身体不堪重负，疾病随之而来。面对这种情况，早期发现、早期治疗既可以减轻患者病痛，提高预后水平，又可以减少患者的经济支出。因此，对疾病问题的早期诊断就成为国内外医学界关注的焦点。

然而由于医患交流以及过去医学影像不清晰、保管难等问题，始终制约了精准医疗的发展。目前随着科学技术的进步和互联网技术的突飞猛进，影像学被越来越多的应用到各种疾病的检查中去，医生读片诊病，影像成了医生重要的诊断辅助工具，难以被低估，不能被替代。随之影像学科也成了当今迅速发展起来的一门综合学科，多门课程如通讯、计算机、医疗交叉，为医务工作者提供尽可能准确的辅助诊疗方法，这将是今后影像学科持续发展的重要方面。

日常生活中我们在对体内和体外的血液细胞、器官组织进行无损害性检查时，通常会选择诸如：数字线摄影、核磁共振、超声波三维诊断等治疗方法，这些拍片式的诊断方法可见即可得，不仅生动补充了书本上的人体正常组织以及病灶组织的解剖学知识，同时对影像引导下的教学、检查、穿刺、手术等有着不可低估的作用。但是医疗图像A生成往往会因自然界信号的干扰、信号传输过程中的衰减、医疗设备的成像原理、光线和显示屏等原因的影响，所显示出来的影像像质往往不够清晰、感兴趣内容不突出，或者不适合人眼观察或者机器理解分析，同时医学影像本身也有图像分辨率不高导致图像模糊不清或者无明显边缘、噪声偏大、结构信息缺乏的问题， 最终生成的影像不能准确定位病变部位以及病变性质，临床诊断面临各种困难。如果有一种方法能对生成的医学影像进行数据处理提高影像的清晰度，增强医学影像的可读性可分辨性，临床医生可以结合解剖学和生理学对病变组织有针对性的观察并诊断，这将大大提高临床诊断的准确率。因此，医学影像的数字化处理对医疗卫生、信息技术、生物科学等学科来说无论在理论研究还是临床应用方面都起着关键作用，这是人类认识疾病并对之精确诊断的重要环节，这将是一门具有较强应用性和长远发展性的课题。

1医学影像的发展及意义

1.1国内外医学影像的背景及对其图像处理的意义

1895年德国物理学家W.K.伦琴在实验室拍摄出其夫人手指和的影像，自此 “X射线”被发现，并被影像学逐步引进到医学领域。经过30多年的研究与应用，医学影像起着翻天覆地的变化，随着计算机技术的引进和广泛应用，影像学科更是呈现出跨度大、知识交叉密集的特点，如今基于计算机算法的图像处理技术也已经成为医学影像学中发展迅速的领域之一。

1971年，英国科学家汉斯・基于计算机技术原理设计出第一台X-CT诊病机，这一发明在医学界引起巨大的轰动。从此，对医学影像的数字成像技术的研究开始发展壮大，各种医疗设备也被开发出来，它包括计算机 X线摄影（ Computed Radiography， CR）、数字 X线摄影（ Digital Radiography， DR）、 X射线计算机断层成像（ X- Computed Tomography，X- CT）、磁共振成像超声（ Magnetic Resonance， MR），超声（ Ultrasound）成像、光纤内窥镜图像、磁共振血管造影术（ Magnetic Resonance Angiography，MRA）、数字减影血管造影术（ Digital Subtraction Angiography， DSA）、单光子发射断层成像（ Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）、正电子发射断层成像（ Positron Emission Tomography， PET）， EEG脑电图、 MEG脑磁图、光学内源成像等。

本文着重论述的 X- CT（ Computed Tomogaphy）意为 X线计算机断层扫描技术，是用 X线束对器官组织进行断层扫描，应用物理原理来测量X射线在人体组织中的衰减系数或吸收系数，再经计算机进行数学计算来对图像进行三维重建。按照测量的衰减系数的数值排列成一个二维分布矩阵，计算出人体被扫描组织断面上的图像灰度分布，从而生成断面图像。X-CT以它高速、高分辨率、高灵敏度的探测器螺旋式旋转来获取器官组织的多方位、多层次的断面或立体影像，经临床实际应用，它能发挥有别于传统X线检查的巨大作用。它能综合反映人体组织在解剖学方面的功能、性质，还能提供人体被拍摄部位的完整三维信息，器官和组织结构清楚显影，提示病变，已与核磁共振、超声波等诊断方法一样成了医生获取信息的重要来源。并且具有其他医学设备不可比拟的优点，X- CT成像简单方便、对人体损伤小、组织结构密度分辨率高，这在病理学和解剖学研究中尤为重要。特别是临床在对肿瘤的诊断中X-CT的分辨率要远远高于其他医学设备成像，研究显示在对于1～2厘米的小肿块的检测上，X-CT显示率高达88%，而B超、MRI等仅为48%。在针对肝脏疾病实验的拍片中， X-CT可以较清晰的显示出多种器官病变和功能性状，如肝癌、肝血管瘤、脂肪肝等，其对肝癌的诊断准确率高达93%，最小分辨率可显示为1.5厘米，

可以直接观察到肝静脉、门静脉与肿瘤大小、位置之间的关系，并能诊断出肝静脉、门静脉有无癌栓，为医生的精确诊疗提供了重要依据。

由于器官病变的位置、病灶大小、病程长短等自身因素，加上设备电子元器件、嘈杂的环境以及人为操作等因素的影响， X- CT在对病灶做定位影像、定性精确诊断时常常会有所限制，即它能反映出器官的异样变化，但却不能反应目前器官的生理功能。现实工作中采集到的数字化影像或多或少的存在一些问题：伪影、雪花、边缘不清、病灶不清、对比度不强……凭借肉眼无法从整张影像中清晰分辨出病灶部位或者确性病理改变的程度，要想精确诊断，还需做进一步的检查。

目前，对 X- CT图像处理进行处理大部分的研究还集中在预处理阶段，即研究通过调试设备、提高影像像素、提高出图效率、减少外界干扰等方式增强医学影像的可读性和敏感性。而对于医学影像成像后的处理则相对冷门，其中对部分内容的研究也比较单一，如仅仅单独研究医学影像的降噪或增强。同时应用降噪、增强、分割技术来处理影像的研究较少，理论研究也停留在可行性阶段，针对单一疾病的医学影像处理研究还不常见。

1.2医学影像常用的诊断方法

目前我们常用超声波、核磁共振、X-CT等设备生成的医学影像作为辅助诊断方法。其中：超声波是使用声波来探测病理并生成平面图像的一种诊断方法，由于其具有方向性好，穿透力强，声能集中，操作简便，能反映出人体组织的灰度形态和结构等优点，被影像科广泛采用。其中 B型超声波采用超声平面成像，在超声屏上显示出病变部位周围有明显的强弱不等的回声区，表现为亮度不等的光点、结合解剖学和生理学知识，可判断这些高光区和暗区的病变性质。且价格低廉，诊断快速，但缺点是对于1～2厘米的小肿块诊断准确率不到达48%。

核磁共振是诊断组织病理变化的一种新的方法，通过层片选择，频率编码，相位编码，实现对接收到的电磁信号在人体内部的准确定位，根据接收到的电磁信号的频率、相位的差别成像，完成对器官组织的检测。例如：核磁共振检查原发性肝癌时通常表现为信号改变，T1W1驰豫时间加权图呈低信号，T2W2加权图呈高信号。其特征性影像为病灶内出现粗大引流或供血血管的流空信号，该信号提示肝癌结节内有动静脉短路形成。但缺点在于检查价格昂贵，且核磁共振设备在我国普及率较低，对于1～2厘米的小肿块诊断准确率较低。

X- CT是用 X线束对器官组织进行断层扫描，再经计算机由于分辨率高图像清晰，能够扫描到早期刚发展起来的较小的肿瘤，这对病人早诊断早治疗不至延误病情具有重要意义。比如：X- CT肝癌表现与大体病理形态一致，平扫多为低密度，少数为等密度或混杂密度，外形不规则呈球形或结节形，边界模糊。增强扫描表现为低密度区略缩小，境界变得较为清楚。肿块中心部位常因肿瘤组织坏死囊变形成极低密度区。研究显示在对于1～2厘米的小肿块的检测上，X-CT显示率高达88%。目前X-CT已成为各种疑难杂症中最重要的诊断方法。

1.3对医学影像进行数字图像处理的可行性及意义

在实际图像信号的生成和传输过程中，由于受到医疗器械自身、人为操作控制和自然界噪声等干扰的影响，多多少少会出现细节模糊、对比度差、噪声较大或存在伪影等问题，影响到影像质量。且成像是用亮度不等的灰度表示，加上病灶发展早期其空间形态变化通常比较小，拍出的片子肉眼很难观察，误诊和漏诊的情况也时有发生，致使病情诊断准确率下降，医务工作者的效率也难以体现。因此，有必要运用适当的技术和方法来处理和分析医学影像，提高影像质量，这将有助于减少误诊和漏诊率，提高诊断准确率。因此，研究医学影像的计算机辅助诊断技术和数字图像处理技术具有重要的意义和实用价值。

在医学影像领域的数字成像技术有个共性：基于计算机将图像采集、显示、存储和传递分解成各个独立的部分，将每一部分图像信息分别数字化，这种共性为我们以后对各功能模块进行单独优化提供了便利，对其实施图像数字信息的后续处理提供了可行性。

以X-CT成像为例，对影像进行预处理可以过滤掉影像上的不利影响，处理掉无用的信息，保留或恢复有价值的信息。通过过滤掉不利因素，加强病灶信息的可读性，突出感兴趣部位，清除各种干扰的同时能保留所摄影像的形态和边缘，有效的改善图像视觉效果，为医生诊病提供了依据和便利，这就达到了图像处理的目的。

2数字图像处理在医学影像中的具体应用

图像处理（image processing），在医学上也被称作影像处理，是指将图像信号转换成数字信号后使用计算机对医学影像处理和分析，提高并改善影像的质量供医生有效诊断的专业技术。将将人设为对象，图像设为目标，输入低质量的图像，输入改善后高质量的图像，当图像达到满足人的视觉效果为最终目标。图像处理方法通常有图像增强、复原、编码、压缩等等。本文将重点讨论图像去噪、增强、分割在医学影像中的应用技术。

2.1图像去噪

影像的生成和传输常常受到自然界各种声音的干扰导致影像质量下降，就像我们在日常生活中交谈时被其他声音打扰一样，在语言中表现为听不清对方说话， 表现到影像上，则是原本很清楚的图像，因为机械本身、电子元件、外界杂音等干扰原因产生各种各样的斑点或条纹，图像变得模糊不清，此即为图像噪声。噪声的存在势必影响后续对影像的分割和理解分析，所以图像去噪是预处理的重要步骤之一。去噪的方法有很多，结合影像特点、噪声的统计特征及频谱分布规律，目前常用均值滤波、中值滤波、低通滤波等算法来对图像进行平滑处理。

2.2 图像增强

图像增强（image enhancement）是数字图像处理领域中的一个重要分支。影像学上的图像增强和复原的目的是为了提高医学影像的质量，清除干扰、降低噪声，通过增强清晰度、对比度、边缘锐化、伪彩色等来提高影像的质量，或者转换为更适合人观察或机器识别的模式。不同于图像噪声，在图像增强中通常不考虑影像降质的原因，它不需要反应真实的原始图像，只需突出图像中感兴趣的内容。但要对降质的原因有所了解，依据降质的原因建立“降质模型”，然后各种滤波方法和变换手段增强图像中的背景与感兴趣部位的对比度，比如：增加图像高频分量，被照人体组织轮廓变得清晰，细节特征明显；增加低频分量，能有效降低噪声干扰，最终达到增强图像清晰度的目的。

图像增强根据空间不同可划分为基于空间域的增强方法和基于频率域的增强方法。基于空间域的增强方法是对图像中的各个像素的灰度值直接处理，算法有直方图均衡化、直方图规定化等；基于频率域的增强方法不直接处理，而是用傅里叶变换将空间域转换成频率域，在频率域对频谱进行处理，再使用反傅里叶变回到空间域，算法有低通滤波、高通滤波、同态滤波等。

2.3图像分割

图像分割是数字图像处理领域的关键技术之一，目的是将图像中有意义、感兴趣的内容从背景里剥离，划分为各个互不交叉的区域。有意义、感兴趣的内容通常是指图像区域、图像边缘等。分割是后续图像理解分析和识别工作的前提和依据。目前已经开发出很多边缘检测和区域分割的算法，但是还没有一个算法对各种图像处理都有效。因此对图像分割的研究还将继续深入，在以后很长一段时间将始终是热门话题。

图像分割方法基于灰度值主要划分为基于区域内部灰度相似性的分割和基于区域之间灰度不连续的分割。

（1） 基于区域内部灰度相似性的分割

基于区域内部灰度相似性的分割是确定每个像素的归属区域（同一区域内部像素是相似的），从而形成一个区域图集，来对图像进行分割，常用算法有阈值分割法、形态学分割、区域生长法、分裂合并法等。

（2） 基于区域之间灰度不连续的分割

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关键词： 虚拟仪器技术；医学影像技术；课程评价；虚拟实验

Key words: virtual instrument technology；medical imaging technology；curriculum evaluation；virtual experiment

中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0232-02

1 概述

随着现代医学实验课程的不断发展，传统的医学仪器实验由于场地、维护费用等现实条件的限制，大部分医学院校的实验教学资源都比较匮乏，使得医学实验教学不得不寻求更新的更符合时代要求的实验手段。虚拟仪器技术即在计算机技术、数据库技术与网络技术等支撑下，架构支持真实实验环境的虚拟实验平台。虚拟实验平台形成了一个虚拟环境，在这种环境中进行操作、控制、分析、观察和实验，同时控制真实的实验环境。这一技术有许多的优点，如交互性很灵活、对硬件资源要求不复杂，更简易，因此在实验教学中广泛应用，成为解决可视化知识学习的又一重要媒体技术。而信息技术与学科整合，正是立足于时代的高度。虚拟仪器技术与课程整合，与传统的教学模式不同，在丰富学科知识、优化学生认知、优化课堂教学结构等方面影响比较大。

近年来，在医学类高职院校实验实践教学中，非常强调学生的实际操作和动手能力，所以基于虚拟仪器的实验教学更突出了其优势，因而该技术在医学高职院校的实验教学中得到了进一步发展和完善。

2 医学影像技术传统教学的缺陷

板书教学是医学影像传统教学模式，学生在实验室动手操作实验。医学影像实验教学在学生获取专业知识时具有极大的重要性。它在使学生深入理解理论知识、形成职业岗位能力等方面起到许多积极的作用。传统的实验教学并不完善，还有不少的不足。由于大型影像设备昂贵，验耗材较多，综合性实验和开放性实验无法或很少实现。实验资源有限，不能做到人手一机，分组过大，难以反复训练，造成实验教学难以达到预期效果，严重阻碍了学生能动性和实践能力的培养。

3 医学影像虚拟实验的设计和优势

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中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0115-02

在医院医疗工作中，医学影像技术是现代医学中的重要组成部分，医学影像技术水平对医院医疗工作的开展情况产生重要影响，这就要求相关人员在工作中，能密切关注有关医学图像质量问题，为提高医疗工作水平奠定基础。医学图像噪声一直是影响图像质量的重要因素，这就要求相关人员在处理医学图像中，能积极采用先进的技术，以进一步提高医学图像质量。本文将以此为背景，对数字滤波技术在医学图像去噪中的应用方法进行研究。

1 医学图像与图像噪音研究

1.1t学成像噪音的含义与分类

在有关医学成像噪音问题的研究中，可以从以下两方面对其进行分析，一方面以人的感官角度为核心，在充分了解人感官特征的基础上，强调了图像噪音是影响人感觉器官所造成的影响，最终导致对图像化的判断出现误差；另一方面主要是从数学角度进行分析，这种方法将图像信息定义为空间函数f，则图像噪声就是会使该图像退化的因素，就是受噪音的影响图像退化为f，其表达关系式为：

在上述关系式（1）中，n代表噪音系数。

按照噪音产物的物理因素进行划分后，可以对其做进一步划分，如表1所示。

1.2 典型医学图像噪音分析

（1）超声图像噪声。超亨图像噪声的产生主要受到超声波的脉冲回波原理影响，在超声波在人体体内进行传播时，其在人体内的不同组织所产生不同的折射与反射，最终导致出现不同强度的回波信号，并且在收集这些回波信号后，能转化为不同强度的电信号参数，最后在显示电路的作用下成为灰度不同的图像信号。同时在超声成像过程中，由于散斑噪声广泛存在，这些都会对成像产生不良影响。这是因为在医学成像过程中超声波会相互作用、干涉，导致散斑噪声现象无法得到彻底的控制。同时，超声成像的噪音还与成像组织表面粗糙程度存在密切关系，表面越粗糙，成像噪音现象越明显。

（2）磁共振图像噪声。磁共振成像技术充分利用了磁共振的原理，通过构建一个磁场，并持续向人体内施加交变频电磁波，在这种情况下，被探查的质子将会发振，并在振动的同时持续性的传播共振信息信号，并接收线圈电动势资料。人体部位不同，所产生的质子共振频率也存在明显差异。从物理学角度来看，常见的磁共振图像主要包括随机噪声与噪声。其中随机噪音主要产生于线圈电容器的阻抗效应，受高频电磁影响，物体表面将会出现不规则的感应电流，并对电磁波强度造成影响，导致出现噪音。而热噪音主要来源与电子热运动，受接收线圈电阻、城乡物体电阻等因素影响，随着运动深入，其产生的噪声也会越来越明显。

2 数字滤波技术研究

2.1 数字滤波技术原理

一个数字系统用系统函数的表达方法为：

在上述关系式（2）中，代表输入；代表输入；、代表多项系数。

从上述关系式（2）中可以看出，该系统是先将输入序列以特定的运算方法转变为输出序列。而数字滤波技术就是根据这一原理发展而来的。因此可以判断，在一般的工作状态下，数字滤波器所需要的基本运算单元主要包括单位延时、乘法器、加法器等。

在一般情况下，数字滤波技术主要的实现方法包括无限冲激响应与有限冲激响应，两种过滤器之间的比较：（1）在相同的技术条件下，无限冲激响应滤波器由于存在对输入的反馈，因此可用比有限冲激响应滤波器较少的阶数来满足指标要求。这种方法的经济性较好，因此也能得到相关人员的认可。（2）有限冲激响应滤波器由于冲激相应时间是有限的，因此能用于快速FFT，这种方法的运算速度进一步提高，而无限冲激响应则无法达到这种要求。

2.2 具体技术研究

2.2.1 小波变换对图像去噪的基本原理

根据小波变化技术的实际情况来看，其对图像去噪的方法可以分为两种，主要体现在图像信号与计算分析上。其中一方面专门处理图像信号，在经过小波变化后，在不同规律特征的基础上，信号所要展示的信息也存在明显的差异；之后相关人员通过调整小波系数，在不同分辨率基础上确定阀值门限，完成去噪。另一方法通过计算，以小波变化多边形的特点，以大量的计算确定图像恢复要求，再按照计算结果进行处理。一般在小波技术进行图像去噪处理中，其主要分为三个步骤：

（1）对图像进行二维离散小波变化，进而获取不同状态下的小波系数，包括、、。（2）分析小波系数，并进行相应的调整；也可以根据具体的使用要求，对其进行传统的处理。（3）对图像进行小波逆变，最后获得想要的图像信息。

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中图分类号：C35文献标识码： A

1、前言

核医学影像系统是通过探测标记有发射性示踪同位素的药物在人体内的分布和代谢来获得人体信息的医学图像处理系统，其中，γ相机是两维的显像设备，主要由探头和计算机系统两部分组成，探头部分检测到γ光子并输出它的位置、能量及其它相关信息，与探头相连接的控制台获取这些信息，数字化后将数据读入到内存中进行处理并最终计算得到可用于临床诊断和研究的核医学图像，可见对其研究具有非常重要的意义。本文以下内容将对计算机技术在核医学图像处理系统中的应用进行研究和探讨，以供参考。

2、核医学影像系统软件的总体结构

其软件系统主要由四个子系统组成，即影像信息管理子系统、图像采集子系统、图像处理与临床规程子系统和影像信息交换子系统。各子系统在形式上时互相独立的应用程序，可以分别运行在控制台、辅诊台和服务器上。其中影像信息管理子系统是整个系统的核心，负责维护和管理整个系统的图像数据及病人，报告等其它相关信息。其它三个子系统的运行要依赖于该子系统的运行，它们不具备直接修改系统数据的权限，而只能通过影像信息管理子系统来获取、查询或更新系统的图像数据及其它信息。实际上影像信息管理子系统在其内部建立了一个数据库，它封装了对这个数据库的所有操作，这种集中式的数据管理保证了系统数据的安全性和一致性，也使得整个系统各模块的划分更加清晰和明确，同时也便于系统的扩展。

图像采集子系统完成数据的采集、成像和实时显示等工作，图像处理与临床规程子系统对采集得到的核医学图像进行显示、处理及进行定量的临床规程分析，影像信息交换子系统通过监听网络上的DICOM服务请求，核实后接受该请求，并响应其检索、存储以及获取图像的请求。

3、核医学图像处理系统总体框架设计及程序实现

数据库服务器总的来说有两种状态：监听状态和数据维护状态，在监听状态下，它能够接受来自采集端和处理端得请求，并分别调用相应的模块进行处理，在数据维护状态下，它能够完成通常的数据维护工作，同时，它也能够处理来自客户端的请求。因此，系统的总体框架是启动服务器后就立即进入监听状态，只有在维护人员登录以后，才启动相应的数据维护模块。

核医学影像系统的主要功能有两个，一个是实现数据库服务器功能，它在后台充当数据库服务器，可以提供数据查询、数据添加等功能；另一个是数据库维护功能，可以对数据库中的数据进行管理维护，分别介绍如下：第一，数据库服务器，其启动后，图像采集系统、图像处理系统和信息交换系统就可以连接到数据库上，完成数据查询、数据添加等工作。当数据库服务器启动后，系统就进入监听状态，可以处理客户端的请求。服务器在监听状态下，可以接受到网络上的连接请求，只有在检验用户名和密码后才接受查询和添加请求，这样大大提高了系统的安全性。客户端和服务器的链接是基于TCP/IP协议，按照我们自己定义的一套通讯协议来工作的。所有的这些操作都是在后台进行的，不需要任何人为操作，而且系统管理员可以通过查看日志来了解历史操作。第二，数据库维护功能。作为一个完善的数据库模块，必须提供一个安全可靠的数据库维护方案，ANMIS系统充分考虑到了这一点，其提供了许多方便安全的数据维护功能，系统可以为每个用户指定操作权限，不同权限的用户可以访问的数据和操作都是不同的，这样有利于系统安全。①数据显示模块，在该模块中，可以进行记录的逻辑删除和部分信息维护，可以选择多个病人，然后选择编辑即可编辑选中的病人记录。数据维护模块。在病人数据维护模块中，可以完成对病人数据信息的所有维护功能：编辑、添加、查找、逻辑删除、物理删除等。③数据备份和恢复模块。在图像文件的备份和恢复模块中，主要完成的功能是数据备份和数据恢复，其主要界面是两个树状控件组成，其中一个数控件显示未备份的图像文件，另一个显示即要备份的图像文件，选中文件可以通过中间的命令按钮，也可以通过菜单，甚至可以直接将图像文件从左边拖到右边。对于文件夹，则将其内的所有的图像文件全部选中，在选完文件后，按“备份”按钮即可备份。如果设置的是备份到默认目录，则系统自动向默认目录备份，如果设置的是指定备份目录，则系统提示选择备份目录，用户甚至可以为每一个文件制定备份目录。④用户管理模块。对于超级用户，他可以授权他人访问数据，设置其访问权限，也可以删除用户，同样，他也有权更改任何用户的密码，对于一些重要的系统参数，也只有超级用户才能更改。

4、结尾

利用计算机技术进行核医学图像处理显示出了科学技术的优越性，其可以为医生提供一个功能完备且强大，操作界面友好，自动化程度高，能够大大降低医生的劳动强度，相信，随着计算机技术的发展，其必将越来越广泛的被应用到医学的各个领域。

【参考文献】

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心理学认为,兴趣是积极探索某种事物的认识倾向,它是学生学习的动力源,是智能和心理发展的催化剂。学生一旦对学习发生强烈的兴趣,就会激发内在的学习愿望和学习动机,就会聚精会神,努力追源,并感到乐在其中。多媒体计算机通过定格、慢放、加速、重复、图像的变化、色彩以及声音配合等效果,充分发挥其直观、形象、新奇、促思等优势,引起学生的好奇心,激发学生求知欲,活跃学生的思维。例如在“分数的基本性质”一课中,一上课老师就说:“同学们,今天我给大家讲一个故事”,一边说一边简单地操作鼠标,与计算机连接的电视机显示器上出现了画面,学生一下子被屏幕上的有趣的画面吸引了,随着萤屏的演示,老师继续讲故事:猴山上的小猴子最喜欢吃猴王做的那些又香又甜的大饼,一天猴王做的大饼刚出炉

,它的三个孩子吵着说 “我要吃饼 ,我要吃饼

。”于是猴王把三块大饼分给三只小猴子吃,它先把第一块饼平均切成四块分给老一一块,老二嫌小吵着说“一块太少了,我要两块”,猴王便把第二块饼平均切成八块分给老二两块;老三更贪了吵着说

“两块太少了,我要三块”,于是猴王把第三块饼平均切成十二块分给老三三块。同学们,你知道哪只猴子分到的饼多吗?因为有形象的故事情节,有多媒体计算机生动有趣的图象动态显示,使抽象的数学概念形象化,激发学生以极大兴趣投入学习。

又如在教学“面积和面积单位”时,运用计算机的画画板辅助教学,帮助学生进一步理解面积的意义。教师在屏幕上画出下面图形:

让学生选择喜欢的颜色给图形涂色,学生们十分感兴趣地挑选喜欢的颜色给图形涂色,每涂一个,老师就让学生回答这个图形的面积是什么?当涂到第五个图形时,颜料一下子都跑到外面充满整个莹屏,学生被愣住了,为什么呢?这时教师抓紧时机问:“这个图形的面积又是什么呢?”学生们惊喜地发现:这个图形不是封闭图形,它没有面积。这种无声的、动态的形象显示,不仅一下子激发孩子们的好奇心,引起他们对学习新知识的高度兴奋,并且在教师有声的语言引导下进入学习过程,达到启迪思维,激发兴趣的目的。

二、 运用多媒体计算机辅助教学有利于学生掌握重点,突破难点。

电化教学的核心是要提高教学质量。教学过程中,只有当学生掌握知识的重点,突破难点的情况下,才能谈得上提高教学质量。利用多媒体计算机突破教学过程中的重点、难点是很好的教学手段。

例如在教学“相遇问题”应用题时,运用软件直观演示辅助教学,创设情境,帮助学生较深刻地理解题目中数量间的关系。教师简单地操作鼠标,屏幕上首先出现了一条铁轨,上面有一辆火车从左往右地行驶,一会儿,另一辆火车也从右往左地驶过来,两列火车在逼真的火车运行时发出的声音中相对开出,直到相遇。这时屏幕上出示了一道应用题:“甲乙两列火车从两地相对行驶,甲车每小时行驶75千米,乙车每小时行驶69千米。甲车开出后1小时乙车才开出,再过2小时两车相遇。两地间的铁路长多少千米?”教师再操作鼠标,屏幕上出示了线段图,在线段图上分别标出了每小时火车所行的路程。这样难点在火车形象运行的动态演示和直观的线段图中得以解决,它比老师的任何解释都具有说服力,增强了感观上的剌激。演示一结束,学生们很快就列出正确的算式解答。因此,利用多媒体计算机辅助教学可以使学生清楚地掌握概念,获得正确的结论,并尝到成功的喜悦,强化了学习的兴趣。

三、运用多媒体计算机辅助教学有利于学生思维的发展。

小学生的认识特点是从形象思维为主向抽象思维为主过渡,要使学生理解抽象的数学概念,就必须为学生提供必要的感性材料,使之借助事物的具体形象或表象进行思维,从而逐步理解和掌握知识。而多媒体计算机通过模拟演示,突出实际操作过程,让学生进行观察、比较、分析、综合、抽象和概括,通过引导学生经历获取知识的思维过程,达到培养智能,启迪思维的目的。

例如在“圆柱的认识”教学中,利用软件演示,帮助学生学习圆柱的形成和侧面面积的计算:

①教师操作鼠标,屏幕上出示几个圆柱的实物图;再操作鼠标,圆柱实物图背景消去,

剩下闪烁的圆柱立体图,学生从圆柱实物图抽象出圆柱的立体图,初步认识了圆柱。

②操作鼠标,屏幕上出现一个长方形,然后这个长方形绕着它的一条边旋转一周,形成一个圆柱体,让学生掌握圆柱的形成过程和认识圆柱的底和高。

③操作鼠标,圆柱的底面随着闪烁慢慢地从上往下移,让学生认识圆柱不但两个底面的面积相等,而且从上到下的粗细一样,也就是说每个横截面的面积都相等。

④待学生掌握了圆柱的特征后,老师引导学生观察、讨论:把圆柱的侧面展开会是什么图形呢?让学生展开思维,各抒已见,自由发挥;有的认为圆柱侧面展开是长方形,有的认为是平行四边形,有的认为是正方形。到底哪个答案对呢?老师不急着表态,而是操作鼠标,让学生观察屏幕上的演示:把圆柱的侧面竖着剪开,打开后得到一个长方形。

⑤操作比较:如果把侧面斜着剪能否得到一个长方形?斜着剪得到一个什么样的图形?

⑥思考:这个长方形(或平行四边形)的长(底)和宽(高)与圆柱的什么有关呢?在什么条件下展开后的圆柱体的侧面是个正方形?这时又怎样计算圆柱的侧面面积?学生通过计算机的形象演示、教师提出的问题,结合自己的操作过程和观察比较过程,能有条有理地讲述圆柱侧面面积怎样推导出来。学生通过充分的动眼、动手、动脑、动口,不但弄清楚知识之间的来龙去脉,也活跃和发展了学生的思维。

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所谓项目教学法的活动，是指为了完成工作职责，学生需要借助于有限的器械，采取合理的方法，进行一系列的探究性行动。学生在项目教学活动中，再也不是单纯地坐在座位上听教师讲课，而是立足于实践，在分析解决各种难题的过程中收获有应用价值的知识。此类活动对于学生而言挑战性十足，活动中分配的任务具备相当高的难度，不但要求学生具备牢固的知识基础，还要能够利用所学知识进行自主学习，挖掘新技能，处理未知的难题。学生通过分析解决各项任务，拓展了专业理论范畴，锻炼了实际动手能力。例如，将项目教学活动应用于建筑设计课程中时，具有一定的建构性，学生在此平台上可自由地施展自身的艺术才能，理解建筑大师的设计思路，有利于形成自己的建筑专业知识体系。

2.情境

学生开展研究性学习活动需要适合的场所或环境，这就是项目教学的情境。此种情境包括现实工作的场所，也包括电子信息时代下盛行的虚拟环境或仿真情景等。

3.结果

项目教学的结果泛指学生经历一系列研究性活动之后，所收获的在艺术设计专业领域适用的知识、技能或职业操守等，包括应用型知识、团队合作意识和自主研发能力等。

二、项目教学法在艺术设计教学应用中的注意事项

1.实战性项目

教学法把现实工作中的项目实行机制融入日常教学行为中，在教学中最大限度地移植真实的工作模式，依照现实状况合理引导学生履行不同的职责，在被公司许可的前提下也可将其内部的工程作为项目课题，开展实践课程教学，把实践流程嵌入艺术设计的教学活动中，降低学习知识和未来工作的差异性。为了使项目教学法的实施更有成效，学校还应积极争取与艺术设计机构或团队进行广泛的沟通与合作，包括景观设计或室内设计单位，尽可能让学生直接参与设计，借此让学生体会所学知识在实践中的作用，有利于提升学生的学习积极性和自主探究的能力。

2.目标合理化，课题科学化

项目化教学应该在施行初期就设定科学化的教学目标，首先要明确此项目能够教会学生的技能、设计方法或艺术知识等。项目设计要想达到教学要求，必须制定科学合理的教学目标，目标要紧跟大学阶段的教学大纲，符合艺术设计专业的主流教学需要。在艺术设计课程教学中应该借助于国内外经典的艺术设计案例，开展趣味性教学活动，培养学生的独立调研及剖析案例的能力。根据不同年级学生的知识体系与深度，布置难度适中而富有挑战性与实践性的课程作业，这是将教学效果延伸至课堂外的有效途径之一。

3.强调过程化

项目教学法顺利实施的关键在于制定一套严谨有序的项目教学规划，譬如项目资料收集、项目构建和剖析、案例提取、设计实施、结果评估等。在项目开展过程中，学生可以通过流水线式的项目施行过程领悟学习的真谛，满足学习所求，而不仅限于最终成果的取得。在过去的教学过程中，很多高校的学生不重视艺术设计细节，只是在学期末临时赶作业；而项目教学法将学习成果分割到各个时间点上，学生要定期总结自身所学知识，并汇总上报导师，由导师进行逐一考察，将其表现计入考核成绩单，这大大提升了全过程的学习效果。

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一、联想记忆法界定

对于联想记忆法的定义很多，联想法记忆即新旧知识之间建立联系，使知识更容易记忆;联想法记忆即是找到要记忆材料的共同之处，进行分析综合对比，也即对原记忆材料进行精细加工;而对于著名心理学家巴普洛夫认为，记忆要依靠联想，联想是在新旧知识建立联系的产物，联想记忆法就是利用识记对象与客观现实之间的联系，已知与未知之间的联系，过去与将来的联系，以及识记对象内部各部分之间的联系等进行记忆的方法。综上所述，笔者认为联想记忆的本质是建立联系。从哲学的角度来说，世界的事物是普遍联系的，因此联想记忆法就是源于这个理据，通过各种方式方法对在英语中出现的词汇进行各种类型的联想，以达到利于记忆的效果。

二、联想记忆法的分类

2.1 词音联想

2.1.1 谐音联想

所谓谐音联想法（音形义联想法）就是利用外语单词读音与汉语读音的相似之处，在外语的词义或拼写法与其汉语的相似音构成的词之间展开联想，即可达到闻其声、观其形、知其义的效果。该法主要适用于英语词汇中常见的拟声词和音译词。拟声词是是模拟自然界声响而造的词汇，比如发生爆炸的声音boom ，犬叫的声音bark，牛发的声音moo，鸡鸣的声音cluck等，这些拟声词的声音和意义可以很好地联想起来，有利于记忆。而对于音译词，知道词汇发音就可以简单地知道其表达的意义，如coffee（咖啡），cigar（雪茄），motor（摩托车）等。

2.2 词形联想

词型联想是依据词汇本身的结构或者拼写形式而进行的联想，一般包括形近词联想，词根词缀联想以及派生联想三种。

2.2.1 形近词

形近词就是那些拼写上有些共同点的词汇，这些词容易使英语学习者混淆。比如：desert（沙漠）一dessert（甜点心），petrol（汽油）一patrol（巡逻），stationary（静止的）一stationery（文具），window（窗户）一widow（寡妇），adapt（适应）一adopt（采纳，领养）等。对词形相近的词汇进行联想记忆有利于学生对形近词的区分。

2.2.2 词根词缀

词根就是一个英语词汇的核心，它决定单词的主要意义。一个英语单词一般包含前缀、词根和后缀。比如expressive这个单词，ex-是这个单词的前缀，press是单词的词根，-ive是形容词后缀。一般情况下词根决定单词意思，前缀改变单词词义，后缀决定单词词性。词根词缀联想记忆指的是把具有相同或者相近词根或词缀的词汇进行联想，放在一起记忆，并进行分析，总结的记忆方法。比如当接触到了respect（尊重）这个词汇，我们就可以根据词根词缀联想到inspect（视察），suspect（怀疑），prospect（前景），retrospect（回想）等，于是我们总结-spect 意为look at看的意思，而对于前缀的联想，可以联想到retell（复述），rebuild（重建），reform（改革），research（研究）等，分析总结re-前缀的意义为again 重新，再一次的意思。词根词缀联想的使用不仅有助于英语学习者对英语词汇的意义记忆，扩大英语词汇量，而且可以培养英语学习者分析，推断，猜测词汇的能力。

2.2.3 派生

如果说词根词缀联想记忆法是对词汇构成进行归纳的方法，那么派生联想法是对词汇构成进行演绎的方法。派生联想指的是通过在词根上加前缀或者后缀构成的一个新词。比如act（行动）一次，可以派生出加后缀的词如action ，active，activity，actor，acting等，也可以加前缀构成enact，react，interact等词。因此可以这么说派生联想是对词汇本身的纵向扩展和分析，而词根词缀联想是对词汇间的横向对比、分析、总结。派生联想记忆对英语学习者在英语词汇纵向上的对比分析能力培养和词汇量扩大上都是有益的。

2.3 语义关系联想

语义关系是词汇学中的概念，指的是词汇与词汇之间的意义关系，一般可以分为同义关系、反义关系、上下义关系、同形同音异义关系以及一词多义

2.3.1 同义词

同义词指的是同一语言中意义相同或者相近的词汇或短语。例如表达“穿”的词就有wear ，have on ，put on，clothe，dress in 等;在英文中表达“死亡”的词就有die ，pass away，kick the bucket，perish等。同义词的联想一来可以培养和增强学习者词汇扩散思维的能力，二来可以在英语口语或者写作中改善表达词汇单调的现状，增添口语和写作表达的文采性。然而英语学习者在使用同义词的时候要注意他们之间的区别，并主要学会从语义，文体，和色彩三个方面来进行辨别。

2.3.2 反义词

反义词顾名思义就是意义相反的词汇。以语义学的角度来划分，反义词可以分为互补反义词、相对反义词、关系反义词。互补反义词是真正反应意义对立的反义词形式，换言之，符合非A即B的逻辑关系，比如：dead一alive（非生即死）、true 一false（非真即假）、boy一girl（非男即女）。相对反义词也称等级反义词，指那些表达程度不同的反义词，例如big一small ，old 一young，hot一cold 等。关系反义词是指包含关系对立的反义词，比如husband 一wife ，teacher一student ，buy 一sell ，win 一lose ，doctor一patient等。反义词的联想记忆有助于英语学习者扩大词汇量，并且反义词能够使学习者简洁地表达一特定思想地反面，为了形成鲜明的对比。

2.3.3 上下义词

英语中的上义词和下义词是指两个词语在语义上具有包含与被包含的关系，两者是具有种属关系的一组词，它们之间的关系称为上下义关系。如图①所示：

在这图表中，food与meat，vegetabel和fruit 属于上下义关系，food 包含meat，vegetable和fruit，因此food是上义词，meat，vegatable，fruit 是下义词，同理在meat类中，meat 与beef 和mutton 是上下义关系，前者是上义词，后者是下义词。上下义词关系的联想法对于英语学习者英语输入和输出都起到很大的帮助，能够提升英语学习者表达的准确性。

2.3.4 同形同音异义

同形同音异义词可以划分为完全同形同音异义词、同形异义词以及同音异义词三种。完全同形同音异义顾名思义意思是拼写、发音相同而意义不同的词汇，例如：bank（河岸、湖岸）一bank（银行），bat（球拍）一bat（蝙），bear（熊）- bear（忍受），date（枣子）- date（男女之间的约会），ear（耳朵）一ear（穗）等。而同形异义词即拼写相同，意义不同，发音可能相同或者不同的词，比如：tear（眼泪）一（撕碎），sow（播种）一sow（母猪），lead（引导）一lead（铅），desert（抛弃）一desert（沙漠），refuse（拒绝）一refuse（废弃物）等。最后同音异义词指发音相同，意义不同，一词多义指的是一个英语词汇同时具有两种或者更多的含义，比如：Give me a hand 与He is a new hand，前一个hand 意思为“帮忙”，后者意为“新手”。一词多义的联想记忆法可以增强学习者对英语词汇学习的深度，而且可以培养和提高学习者利用有限词汇表达无限意义的能力。

2.4 搭配联想

在英语中，搭配是指一个词语与其他词语的词语在习惯上的连用。而搭配联想记忆法是指把具有相同搭配的词语或者同一词的不同搭配总结在一起，不仅可以丰富英语学习者的词汇量，还可以培养学习者测词汇应用能力。比如当学生遇到了go against（违背，违反）这个短语动词的时候，就应该总结一下那些动词可以和against 搭配，它可能想到protest against（反对，抗议），compete against（与抗争，竞争），protect against（保护以免受伤害）等。再比如当英语学习者学习了take up（占据，开始），如果能够使用搭配联想法，可以联想到take 与其他介词的搭配，如take in（摄入），take afte（长得像），take off（脱下，起飞），take over（移交）等，或者可以联想到动词加up 的相似搭配，如show up（出现），get up（起床），make up（化妆，弥补），break up（分手）等。总而言之，搭配联想可以是纵向的也可以是横向的，无论哪一种联想都有利于英语学习者对英语词汇的应用能力培养，增加词汇量。

三、结语

联想记忆法在记忆英语词汇和扩大英语词汇量两方面都起了很重要的作用，而且也受到了很多教师的认可。本文从词音联想、词形联想、语义联想和搭配联想四个方面对联想法在英语词汇学习中的应用进行归类，并进行举例说明。联想记忆法作为词汇记忆的策略之一，英语教师应该认识到它在英语词汇教学的重要性和高效性，并适当地引导和培养学生使用联想记忆法记忆词汇和扩大词汇量的能力，减轻词汇学习的负担。（作者单位：西华师范大学外国语学院）

参考文献：

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