脉冲核磁共振基础仿真实验平台设计与实现

为了解决医学影像技术或智能医学影像工程等专业核磁共振实验教学面临的难题,基于数值仿真技术搭建了脉冲核磁共振基础仿真实验平台。该平台可实现核磁共振信号的检测、磁场强度的间接测量、磁场均匀性的测量与调节、射频脉冲角度的确定等功能,平台支持参数任意设置与调节、信号动态采集与显示、频谱快速生成与读取、采样停止与信息提示,该虚拟仿真实验平台操作简单,灵活可控,支持多终端在线操作,为学生学习物理原理和观察物理现象提供了处处能学和时时可学的资源,有助于学生理解抽象的物理原理,增强实验教学的效果。

高自由度DR成像原理与技术仿真实验平台开发与应用探索

目的设计高自由度DR成像原理与技术仿真实验平台,并运用于医学影像技术系学生实践操作教学,提高学生的实践技能。方法基于数值与场景仿真技术开发高自由度DR成像原理与技术仿真实验平台,在医学影像技术全国大学生技能大赛中进行运用,验证其提升学生实践技能的效果。结果参赛学生共375名。其中,A组(n=172)运用高自由度DR成像原理与技术仿真实验平台备赛,B组(n=203)采用其他方式备赛。A组平均成绩(106.24±18.81)分,高于B组平均成绩(94.31±21.54)分,差异具有统计学意义(P<0.05)。运用高自由度DR成像原理与技术仿真实验平台可提高学生实践成绩。结论高自由度DR成像仿真实验平台模拟真实情况下的临床操作,有助于激发学生的学习兴趣和探究精神,提高学生的实践技能。

磁共振成像设备的数字孪生建模关键技术与应用

随着教育数字化的加快推进,数字化资源及其应用平台搭建日益受到重视。针对磁共振教学培训中存在的难题,基于数字孪生五维模型概念,构建磁共振成像设备数字孪生五维模型框架。提出一种基于机理模型的建模仿真方法。使用物理实体获取多维物理数据完成数字人建模,提出虚拟采集和图像重建方法生成图像,并利用融合数据进行迭代优化,实现了检查前准备、线圈选择、体位摆位、参数设置、图像处理等全流程三维可视化操作。基于自旋回波、梯度回波和平面回波成像序列开展了应用验证,在实时数据驱动下,仿真结果与实体设备运行结果相一致,满足了教学培训和辅助设计需求,为规模化教学的个性化学习和智能自适应学习提供了资源保障。

基于数字孪生技术的智能医学影像实验室构建及应用

针对大型医学影像设备实践教学中存在的依赖实践场地、实践时间有限和成像过程封闭不可见等实践教学难题,在加快促进高质量健康人才培养培训的背景下,构建了基于数字孪生技术的智能医学影像实验室。从成像对象物理数据生成、成像数据虚拟采集、数字孪生驱动的迭代优化设计和应用开发4个方面给出构建过程。智能医学影像实验室具备成像参数均可开放设置、数据采集过程动态可视、可辅助设备的研发验证等优势,满足DR、CT、MRI、PET设备和放射测量设备实践教学的在线开展,推动了实践教学体系和实验室功能的重塑和创新。

基于数字孪生的磁共振成像原理与技术实验平台

随着信息技术与教育的融合,教育元宇宙正逐步加快落地,将全面赋能未来在线教育新形态。数字孪生技术是元宇宙的重要底层技术之一。针对医学影像相关专业磁共振实验教学中存在的依赖实验场地、实验时间有限和成像过程封闭不可见等难题,构建了磁共振成像原理与技术数字孪生实验平台,提出了一种基于机理建模的磁共振成像仿真方法,多个实验案例表明了实验平台的有效性。该平台拓展了学习时空、降低了实验操作风险、可视化磁共振成像理论,满足医学影像相关专业的在线实验教学需要。

基于蒙特卡罗法的放射测量系统建模与仿真实现

基于蒙特卡罗方法,通过对伽马射线与物质相互作用、放射源、测量电子学系统和防护材料等建模,构建放射线探测与电脉冲产生的物理数学模型,进行模拟数据采集算法程序实现,并结合适当的测量系统场景仿真模型,交互式完成放射线测量数据的模拟采集以及后续的能谱处理。该仿真系统可虚拟仿真单道脉冲幅度分析测量和计算机多道测量实验,可实现混合源、未知源或自定义放射源在不同尺寸晶体下的能量、活度和能谱测量实验项目;可开展铅当量和半价层测量、不同材料防护性能测量评价等实验项目;可用于放射测量仪器开发和测试校准,未知放射源能谱比对等。

新医科专业傅里叶变换虚拟仿真实验平台的构建与实现

医学影像技术专业是医学与理工融合的新医科专业,其涉及很多数学相关知识,工程数学为该专业的重要基础课程。傅里叶变换作为此专业工程数学的核心内容之一,其内容难以理解,传统教学方式比较单一,理论与实际并未充分衔接,亟须进行改革。建立傅里叶变换虚拟仿真实验平台是教学改革的重要方面。根据医学影像技术专业傅里叶变换知识教学现状,讨论傅里叶变换虚拟仿真实验平台建设的必要性,着重阐述傅里叶变换虚拟仿真实验平台的设计和实现,并模块化分析其使用原理和方法。对虚拟仿真实验平台投入使用后的效果进行问卷调查和统计分析,该虚拟仿真实验平台有助于学生深入理解傅里叶变换理论知识及相关实际临床应用。