乳腺钼靶操作训练教学模型的实现

黄浩颖　丁凡　王盈盈　何奕宗　朱辰韬

摘 要：针对医用乳腺钼靶机难以直接在教学训练中应用的问题，我们借助单片机，提供一种乳腺钼靶操作训练教学模型，为学生提供动手操作的环境，以提高高校实验教学的质量。

关键词：乳腺钼靶机；单片机；仿真教学

乳腺钼靶机是目前诊断乳腺疾病的首选和最简便、最可靠的无创性检医疗设备[ 1 ]。乳腺钼靶检查以其分辨率高，重复性好，全面、直观、安全等特点，已成为公认的乳腺疾病临床常规检查和预防普查的最好的方法之一[ 2 ]。但由于医用乳腺钼靶机数量少，辐射大，高校难以将其直接用于教学训练。

针对上述问题，我们依据仿真教学平台的设计思想[ 3 ]，提供一种乳腺鉬靶操作训练教学模型。该模型构造简单、操作简便、教学成本低，实现了在实验室就能直接完成乳腺钼靶机的操作训练的目的。仿真实验平台在的教学训练中的应用将显著提高高等教育教学的质量和效率[ 4 ]。

1 该模型的总体设计

这种乳腺钼靶操作训练教学模型，包括主机架、主机、运动控制单元、控制开关、工作台。

主机架包括站台（1-1）；运动控制单元（2）包括：基座（2-1），步进电机（2-2），转动圆盘（2-3），固定螺丝（2-4），单片机控制模块（2-5），导轨（2-6），角度显示装置（2-7）。基座（2-1）通过固定螺丝（2-4）与主机架（1）固定连接，转动圆盘（2-3）通过固定螺丝（2-4）与主机体紧密连接。单片机控制模块（2-5）通过USB通信模块（5-3）与工作台（5）相连。导轨（2-6）固定于主机体上。当步进电机（2-2）旋转时，角度显示装置（2-7）会实时的显示相应的旋转角度。

主机（3）包括主机头（3-1），主机体，其中主机头内含钼靶X线球管模型（3-1），限束器（3-2），主机体包括：透明乳腺压迫器（3-3），滤线器（3-4），扶手（3-5），主机头与主机体紧密连接。透明乳腺压迫器（3-3）通过导轨（2-6）与由运动控制单元（2）控制实施升降。

控制开关（4）包括：电源开关（4-1），电源指示灯（4-2），透明乳腺压迫器解压开关（4-3），手持曝光开关（4-4）。

工作台（5）包括：计算机（5-1），乳腺钼靶机仿真操作软件（5-2），USB通信模块（5-3），USB通信模块（5-3）一端与计算机（5-1）相连，另一端与单片机控制模块（2-5）相连，实时传输数据，进而在乳腺钼靶仿真操作软件上形成正常乳腺钼靶机所显示的X射线透视图一样的效果。

2 该模型的工作方式

首先，将主机1，运动控制单元2，工作台5接通电源，并启动工作台5的乳腺钼靶机仿真操作软件5-2。然后，根据练习要求和练习者的高度调节透明乳腺压迫器3-3的高度。其次，通过计算机5-1控制单片机控制模块2-5，使主机旋转相应的角度，来实现不同体位的检查。在检查腋窝以及胸大肌时，患者可手扶扶手3-5，并根据检查的体位、病变部位和程度通过手持曝光开关4-4来控制曝光时间的长短。

单片机控制模块2-5会将模型包括透明乳腺压迫器3-3的升降高度、主机2的旋转角度、曝光时间的长短在内的实时信息通过USB通信模块5-3传至计算机5-1。乳腺钼靶仿真操作软件5-2会根据这些信息，调用数据库数据，生成与正常乳腺钼钯机拍出的X线透视图一样效果的模拟图像。改模型还可以通过实验者适宜地调节曝光时间或主机的旋转角度来改善图像效果。

乳腺钼靶机仿真操作软件5-2可生成与测试者相似的乳腺X线透视图，学生可根据老师的要求，通过合理的摆位进一步的确定乳腺病变部位。从而达到练习教学的目的。

3 结论

该乳腺钼靶操作训练教学模型操作简便，安全，成本低，实用性高。通过仿真仪器完成教学训练[ 5 ] ，能在降低高校教学用具成本，为学生提供安全真实的实验基地的同时，提高高校教学的质量与效率，对高校实验教学的改革起到深远的影响[ 6 ]。

参考文献：

[1] 吕涛，吕晓玉，汪湍，等.超声与钼靶摄片对乳腺癌早期诊断的意义[J].中国普通外科杂志，2013，22（11）：1414-1419.

[2] 代丽萍，高曼.乳腺钼靶X线摄影筛查早期乳腺癌调查[J].中国公共卫生，2005，21（5）：573.

[3] 段齐文，刘芳，刘博科.基于化学仿真实验平台的化学实验教学模式的创新设计[J].中国电化教育，2012，（08）：125-128.

[4] 王衛国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：5-8.

[5] 吴涓，孙岳民，雷威，等.东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心建设规划思路与进展[J].实验技术与管理，2014，（10）：5-9.

[6] 徐祖华，王彦，黄智伟.高校仿真教学的调查与研究[J].理工高教研究，2002，21（6）：94-96.