《医学成像原理》教学大纲

《医学成像原理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06151011课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：大学物理（1）、大学物理（2）后续课程：医学图像处理适用专业：医学信息工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《医学成像原理》是医学信息工程专业的一门专业选修课，本课程主要教授医学成像技术的原理、特点以及相关医学影像设备的工作原理及构造，培养学生在医学影像成像领域的专业思维能力，使学生具备学习研究新型医学成像技术和设备的能力，为后续学习医学图像处理等相关课程打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解医学成像技术的发展，熟悉医学影像成像原理的概念与研究内容以及其在医学成像中的应用，掌握医学影像成像的基本条件和X线成像的基本原理与特点，对CT图像的特点与临床应用、超声成像的基本原理和临床应用有较深的理解和掌握，注重学生社会责任感和团队合作精神的培养，加强培养学生的创新思维能力。课程目标2：掌握各种医学成像技术的原理，提高分析解决本专业相关课程中的医学影像处理问题的能力，培养学生学习研究新型成像技术与设备的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识等专业素质。课程目标3：针对医学信息工程领域的复杂问题，学生能够掌握医学成像的基本原理，目前主要的成像方式以及临床应用，并且能够认识到其优势和局限性，加强学生的科学精神和社会责任感，使学生树立科学的世界观、人生观和价值观，具有劳动精神和劳动意识。三、课程目标与毕业要求《医学成像原理》课程教学目标对医学信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.1掌握医学信息工程领域工程设计、产品开发的全流程设计方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标1：了解医学成像技术的发展，熟悉医学影像成像原理的概念与研究内容以及其在医学成像中的应用，掌握医学影像成像的基本条件和X线成像的基本原理与特点，对CT图像的特点与临床应用、超声成像的基本原理和临床应用有较深的理解和掌握，注重学生社会责任感和团队合作精神的培养，加强培养学生的创新思维能力。课程目标2：掌握各种医学成像技术的原理，提高分析解决本专业相关课程中的医学影像处理问题的能力，培养学生学习研究新型成像技术与设备的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有严谨的科学态度和现代社会的竞争意识、环境保护意识、价值效益意识、求实创新意识等专业素质M5.使用现代工具5.1能够了解和合理选择现代医学信息工程的技术资源和现代工程工具、信息技术工具，解决复杂医学信息工程问题并理解其局限性。课程目标3：针对医学信息工程领域的复杂问题，学生能够掌握医学成像的基本原理，目前主要的成像方式以及临床应用，并且能够认识到其优势和局限性，加强学生的科学精神和社会责任感，使学生树立科学的世界观、人生观和价值观，具有劳动精神和劳动意识。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.1.医学成像概述1.1医学成像原理与发展1.2医学成像原理研究内容1.3医学成像基本知识教学要求：使学生了解医学成像技术的发展和现有的影像成像技术；熟悉医学成像原理的概念与研究内容；认识本课程的学习方法、学习要求及相关重点。重点：医学影像的主要成像技术；医学成像原理的概念与研究内容。难点：医学影像的主要成像技术。21、22.2.放射物理基础2.1X线的产生和性质2.2X线与物质的相互作用2.3X线的衰减规律教学要求：使学生了解X线的产生；掌握X线管焦点及特性、影响X线产生的因素、X线的本质和特性；掌握康普顿效应和光电效应；了解宽束X线的衰减规律；熟悉连续X线的衰减规律。重点：X线与物质的相互作用；X线的衰减规律。难点：X线的衰减规律。421、2、33.计算机X线成像3.1CR成像的基本条件3.2CR系统工作流程与成像原理3.3CR系统的图像处理与图像质量影响因素教学要求：使学生了解CR的发展及临床应用；理解并熟练掌握CR的成像过程原理和成像理论；熟悉CR的后处理方法以及影响CR图像质量的因素。重点：CR的成像过程原理和成像理论；CR的后处理方法以及影响CR图像质量的因素。难点：CR的成像过程原理和成像理论。1021、2、34.CT成像4.1概述4.2CT成像的基本硬件与类型4.3CT成像原理4.4CT图像重建与处理教学要求：使学生了解CT简史；理解并掌握CT图像特点、CT成像原理；熟悉影响CT图像质量的因素及CT图像处理技术。重点：CT图像特点、CT成像原理（物理原理、数据采集原理与CT图像重建原理方法）。难点：CT成像原理（物理原理、数据采集原理与CT图像重建原理方法）。441、2、35.5.超声成像5.1超声的传播规律5.2超声探测的物理基础5.3超声成像系统工作原理5.4超声图像质量教学要求：使学生了解超声的传播规律；掌握超声探测的物理基础和超声成像系统工作原理；熟悉超声医学图像质量相关知识。重点：超声探测的物理基础；超声成像系统工作原理。难点：超声成像系统工作原理。41、2、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.数字图像减影技术实验内容：对提供的原始数字X线图像进行减影处理，观察结果。实验要求：掌握数字X线成像的基本原理，能够理解数字图像减影技术的处理方式和结果。21、2、32.CT图像重建实验内容：调整原始CT图像参数，对图像进行重建和放大处理。实验要求：掌握CT成像的基本原理，能够理解CT图像重建技术的原理和图像的后处理方法。21、2、33.超声图像后处理实验内容：对原始超声图像的参数进行调节，改善成像质量。实验要求：掌握超声成像的基本原理，能够熟悉超声图像的后处理技术，分析影响图像质量的因素。41、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合案例、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。使学生比较全面地了解医学成像技术的相关概念，掌握目前主流的医学成像技术以及成像原理，熟悉医学影像的后处理技术，掌握图像重建、图像处理和图像质量分析的方法，培养学生综合运用理论知识分析问题、解决问题的能力，为今后的学习和工作奠定基础。在实验教学环节中，通过数字图像减影技术、CT图像重建、超声图像后处理等内容，培养学生掌握相关医学图像成像原理及图像后处理等基本技能。在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；实验结束后，要认真完成实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）王骏.医学影像成像原理[M].科学出版社.2019.6．2.参考书：（1）李月卿.医学影像成像理论[M].人民卫生出版社.2003年．（2）张晓康.医学影像成像原理[M].人民卫生出版社.2014年．（3）王沫然.医学影像物理学[M].电子工业出版社.2012年．（4）袁聿德.X线摄影学[M].人民卫生出版社.1999年．3.期刊：（1）苏州生物医药产业园.医学影像行业发展正当时.中国医药报，2020年，11-2．（2）邢计元.光声成像技术研究.科技视界，2020年，04．（3）郭勇.FPGA技术在生物医学成像中的研究进展.生物化学与生物物理进展，2020，06．（4）闻春锦.计算机X线摄影与传统摄片影像质量对比分析.中国医学计算机成像杂志，2003，06．（5）HuaiyuWen.ApplicationofMonteCarlocalculationmethodbasedonspecialgraphinmedicalimaging.ClusterComputing,2019.Volume22,Issue6.4.网络资源：（1）中国大学MOOC./course/SEU-1001752363．（2）学堂在线./course/hbust08261003421/12426397．七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442实验20（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√5105作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442期末考核60（1）考核成绩100分，以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核医学影像技术的发展情况、X线成像的基本原理与特点、CT成像的基本原理和特点、超声成像的基本原理和特点、医学图像后处理的相关方法等内容。（3）考核类型：大作业等。√√√252510合计：100分384319八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重60%），考核类型为大作业等；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业25作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。作业平均准确率大于70%.作业平均准确率大于60%.作业平均准确率小于60%。实验50实