医学影像物理学教学点滴

医学影像物理学教学点滴
作者：杨华洲
来源：《卫生职业教育》 2019年第17期
杨华洲
（铜仁职业技术学院，贵州铜仁 554300）
摘要：笔者将教育学和教育心理学理论应用于医学影像物理学教学，取得令人满意的教学效果。

关键词：医学影像物理学；教育学；教育心理学；因材施教；循序渐进；记忆规律
中图分类号：G421
文献标识码：B
文章编号：1671-1246（2019）17-0071-02
医学影像物理学是影像技术专业的专业基础课，也是一门必修课。

笔者多年来把教育学、
教育心理学理论应用于该课程教学，得到学生、同行和领导的好评与肯定，取得了较好的教学
效果，现将教学体会做一总结。

1 因材施教，筛选教学内容
采用由人民卫生出版社出版、普通高等教育“十一五”国家级规划教材、卫生部“十一五”规划教材、吉强与洪洋主编的4版《医学影像物理学》作为教材。

该教材包括X射线物理，X
射线影像，超声波物理，超声成像，磁共振物理，磁共振成像，核医学物理，核医学影像，电
离辐射的生物效应、损伤与防护，涵盖物理学、影像技术、计算机技术等知识，内容丰富，且
有配套的CAI课件光盘和学习指导。

我校为高职院校，生源有高中毕业统招、中职推优、中职
单报高职，学生素质参差不齐，学习基础和学习能力相对较弱。

医学影像物理学课程每周4学时，如果从绪论到最后一章全部讲授，学生往往感到学习难度太大，学习起来很吃力，教学效
果不佳。

我校学生的就业方向是乡镇卫生院或私立医院，通过与放射科医生交流，结合这类医
院影像设备配置情况，我们挑选绪论、X射线物理、X射线影像、超声波物理、超声成像作为教学内容，电离辐射的生物效应、损伤与防护等放在辐射防护课程讲授。

这样的安排使学习难度
大大降低，让基础薄弱和学习能力相对较弱，甚至没有学习过高中物理的学生，都能够跟上教
学节奏，较好地掌握这部分知识，取得满意的教学效果。

2 循序渐进，突破教学难点
教材中有的知识点是直接得出结论，学生初次接触，学习起来有些困难。

根据循序渐进原则，可补充一些深入浅出的推导过程，遵循学生认识规律，逐步引出结论，降低学习难度，突
破教学难点[1]。

比如，质量衰减系数的引入。

教材中说由于线性衰减系数与吸收物质的密度呈正比，而物质密度会随温度和（或）气压的变化而变化，因此，线性衰减系数也随温度和（或）气压的变化而变化，为了消除这种与物质密度的相关性，引入质量衰减系数（μ/ρ）。

质量衰减系数的定义为线性衰减系数除以物质密度，质量衰减系数表示X射线光子与每单位质量厚度
物质发生相互作用的概率。

质量衰减系数和靶粒子截面之间的关系是μ/ρ=σ（n/ρ），质量
衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积。

对此，学生会产生疑问：为什么
质量衰减系数是线性衰减系数μ与密度ρ的比值？为什么质量衰减系数表示X射线光子与每
单位质量物质发生相互作用的概率？为什么质量衰减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶
粒子数的乘积？笔者在教学过程中本着循序渐进原则，在学生已经学习线性衰减系数的基础上，对质量衰减系数的引入进行推导，即：
∵μ=σn，n为每单位体积中的靶粒子数
又∵ρ=m/V可得V=m/ρ；当m=1 kg时，V=1/ρ（m3）
∴每单位质量（比如1 kg）应有1/ρ个单位体积
∴每单位质量的靶物质有（1/ρ）·n个靶粒子
∴由μ（μ表示X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率）的定义类似得出σ·[（1/ρ）·n]表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率：
σ·[（1/ρ）·n]=（σn）/
ρ=μ/ρ
∴μ/ρ表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，称为质量衰减系数
∴（μ=σn描述了线性衰减系数等于靶粒子截面与单位体积中的靶粒子数的乘积）质量衰
减系数和靶粒子截面之间的关系为：μ/ρ=σ·（n/ρ），该式表明，质量衰减系数是靶粒子
截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积
推导结束后，还进行总结：截面σ定义为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率，是1对1的作用概率；线性衰减系数μ=σn定义为X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，是1对n的作用概率；质量衰减系数μ/ρ=σ·（n/ρ）定义为X射线
光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，是1对n/ρ的作用概率。

之后再讲为什么引入质量衰减系数：（1）由于线性衰减系数与吸收物质的密度呈正比
（μ=σn，物质密度越大，每单位体积所含物质越多，即每单位体积的粒子数n越大，因而μ
越大），而物质密度会随温度和（或）气压的变化而变化，所以μ会随温度和（或）气压的变化而变化。

（2）为了消除这种与物质密度的相关性，故引入质量衰减系数μ/ρ（线性衰减系
数除以物质密度）。

（3）经典力学中，质量是衡量，同样质量的同一物质在不同温度、压强下，密度不一样，体积也不一样，但同样质量的同一物质中所含粒子数是一样的。

正因为每单位质
量靶物质中的粒子数不随密度变化而变化，而质量衰减系数μ/ρ=σ·（n/ρ），表明质量衰
减系数是靶粒子截面与单位质量物质中的靶粒子数的乘积，所以质量衰减系数不随物质密度变
化而改变。

因此，不管物质的热力学状态（温度、压强）如何，其质量衰减系数都是相同的，
所以在许多情况下，使用质量衰减系数比线性衰减系数方便。

如此讲解，学生便能轻松掌握质量衰减系数，否则会因理解困难而产生畏难情绪，进而丧
失学习兴趣，影响学习效果。

3 直观性原则，加深感性认识
学生在学习影像物理学前没有接触过影像设备，也没有见过影像图像。

抽象地讲解概念，
学生会觉得枯燥，不利于知识掌握，可利用直观性原则[2]，加深感性认识。

笔者将X射线管、
X光机、CR、DR、CT、B超等设备及其X射线影像、超声成像的照片制作成PPT课件，又去医院找到一些影像片。

课上把照片或影像片展示给学生，加深学生感性认识，便于学生更好地掌握
知识。

4 利用记忆规律，合理组织教学
笔者在组织教学时运用记忆规律，比如：教育心理学认为，识记材料的意义性是指识记材料蕴含的事物内在联系以及与识记者知识经验的联系，这种联系越多，表明识记材料的意义性越强，识记效果越好[3]。

在讲解IP使用注意事项时，对教学内容进行整合，按IP的使用顺序进行描述，具体如下：
（1）摄影前：用光照射消除任何可能存在的潜影（因为PSL物质对紫外线、γ射线、α射线、β射线的敏感度远高于普通X射线胶片）。

（2）摄影后：①避光。

由于摄影后IP上的潜影会因光照射而消退，所以必须避光。

避光不良或漏光的IP上的图像会因贮存的影像信息减少而发白，这与普通胶片正好相反（普通胶片漏光是影像变黑）。

②摄影后8小时内读取处理。

由于PSL物质会消退，例如，将成像板在读取信息前贮存8小时，PSL强度可降低25%，因此CR系统都有自动补偿装置，可以在一定范围内补偿这种衰减，但为了防止信息丢失，临床上一般要求在摄片后8小时内读取处理。

③重复使用时，注意避免IP擦伤。

整合后的内容关性更强，学生记得更快、更牢。

艾宾浩斯遗忘曲线显示，遗忘是先快后慢的，及时复习有利于识记材料在急速遗忘前获得必要的巩固[4]。

分散复习的效果优于集中复习[5]。

因此，笔者在讲新课前会对前次课程内容进行提问；课后布置一定量的作业，以此督促学生课后及时复习，而不是期末考试前才“临时抱佛脚”。

作为一名教师，教学时除研究如何将该课程内容讲清、讲透外，还应学习教育学、教育心理学理论，并将其运用于课程教学之中，以取得更好的教学效果。

参考文献：
[1]王道俊.教育学[M].北京：人民教育出版社，1999.
[2]翁春敏.教育学考试大纲[M].上海：华东师范大学出版社，2002.
[3]卢家楣.心理学[M].上海：上海人民出版社，2004.
[4]高玉祥.心理学[M].北京：北京师范大学出版社，1985.
[5]张捷.教育心理学考试大纲[M].上海：华东师范大学出版社，2002.。