Ανάπτυξη εφαρμογών ασύγχρονης τηλεκπαίδευσης στην πυρηνική ιατρική, βασισμένων στην προσομοίωση

Abstract

This study involves the development of an open-access web-based platform, which indicates the basic principles of medical imaging in Nuclear Medicine and offers the user interactive tools to implement and configure the basic methods of reconstruction and processing. The pedagogic content was developed using creative Web design with graphical information and learning simulations that closely resemble actual tomographic imaging systems. The interactive platform is based on server-side .NET components created by MATLAB Deployment Tool and incorporated in the developed .NET web application, using C# code. Client data, like the user profile, is stored in a linked server database using SQL queries.The educational platform was designed to include the basic concepts of the DICOM protocol, the principles of acquiring projections forming the sinogram of an imaged object, the principles of reconstructing tomographic images from their projections using either the Filtered Back Projection (FBP) or Iterative methods and image processing using a number of filters applied in the spatial or frequency domains. Image reconstruction and processing algorithms were implemented under a single user interface, thus giving the user the opportunity to manipulate various factors and to understand the impact on image quality.To estimate the educational value of the interactive simulation application we conducted a prospective study of 115 students. The participants were asked to answer an online questionnaire before and after the training with the educational platform. After completing this task, all students had the opportunity to evaluate the structure, the content and the interactivity of the educational platform. The results from this pilot study suggest that the developed application is a useful teaching tool as a supplement to, and not a substitute for, the lecture-based medical education.

Η παρούσα μελέτη αφορά τη δημιουργία μιας διαδικτυακής πλατφόρμας με ελεύθερη πρόσβαση, η οποία αναλύει τις βασικές αρχές της ιατρικής απεικόνισης στην Πυρηνική ιατρική και δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να εφαρμόσει και να παραμετροποιήσει τις βασικότερες μεθόδους ανασύστασης και επεξεργασίας της τομογραφικής εικόνας. Το περιεχόμενο της διαδικτυακής πλατφόρμας εμπλουτίστηκε με εικόνες, γραφικά και εκπαιδευτικές εφαρμογές προσομοίωσης της τομογραφικής απεικόνισης. Η διαδραστικότητα της πλατφόρμας στηρίζεται στην εφαρμογή .ΝΕΤ μεθόδων, οι οποίες διαχειρίζονται προσαρμοσμένες υπολογιστικές ρουτίνες Matlab μέσω κώδικα C#. Διάφορες πληροφορίες, όπως το προφίλ και η πρόοδος του χρήστη, αποθηκεύονται σε μια βάση δεδομένων και ανακτώνται μέσω αιτημάτων SQL.Η εκπαιδευτική πλατφόρμα αναδεικνύει τις αρχές του πρωτοκόλλου DICOM, τη μέθοδο σχηματισμού των προβολών και του ημιτονογράμματος του απεικονιζόμενου αντικειμένου, τις αρχές ανασύστασης της τομογραφικής εικόνας από τις προβολές, τον αλγόριθμο φιλτραρισμένης οπισθοπροβολής (FBP), τις επαναληπτικές μεθόδους ανασύστασης και την επεξεργασία της ιατρικής εικόνας στο χώρο των αποστάσεων ή των συχνοτήτων. Οι αλγόριθμοι ανασύστασης και βελτιστοποίησης της τομογραφικής εικόνας εφαρμόζονται κατά τέτοιο τρόπο, ώστε ο χρήστης να μεταβάλλει ορισμένες παραμέτρους και να αντιληφθεί την επίδραση των παραμέτρων αυτών στην ποιότητα της τελικής εικόνας.Για να εκτιμηθεί η εκπαιδευτική αξία των εκπαιδευτικών εφαρμογών, πραγματοποιήθηκε μία προοπτική μελέτη με τη συμμετοχή 115 φοιτητών. Οι συμμετέχοντες απάντησαν σε ένα διαδικτυακό ερωτηματολόγιο πριν και μετά την αλληλεπίδρασή τους με την εκπαιδευτική πλατφόρμα. Στη συνέχεια, όλοι οι φοιτητές είχαν την ευκαιρία να αξιολογήσουν τη δομή, το περιεχόμενο και τη διαδραστικότητα των εφαρμογών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εκπαιδευτική πλατφόρμα αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο εκπαίδευσης, ως συμπλήρωμα και όχι υποκατάστατο, του καθιερωμένου συστήματος ιατρικής εκπαίδευσης.