当前位置:首页 > 学习园地 > 影像技术 > CR/DR/激光相机 > 正文

医学影像技术学的科学研究

作者:aooxoo 来源: 日期:2013-1-7 15:03:23
医学影像技术学的科学研究是通过整理医学影像技术的一些事实,达到对其现象的本质及其规律性的认识,并探索其应用的有效途径。这就要求我们在进行医学影像技术学的科学研究时不能停留在对其现象的一知半解或表面现象的认识上。一些经验性的研究,实践中虽有效,认识上却仍“只知其然而不知其所以然”,尚未上升为理性认识,只是一种经验科学。因此,有必要对医学影像技术学的科学研究从方法论的角度进行探讨【1、2】,以提高其科研水平。

1. 科研分类:即基础研究、应用研究和发展研究。基础研究的任务就是认识医学影像技术现象的本质,应用研究侧重于把基础研究的成果付之实际应用,发展研究侧着重解决技术、市场、经济的适用性问题,进一步使技术成果更好地转化为生产力。应用研究和发展研究属于理论向实践转化的第二次飞跃,也就是我们在医学影像技术理论的指导下进行的一切实践活动。

2. 科研结构:科研系统是由科研主体、科研客体以及科研手段三者组成,科研活动是三者的统一,即科研主体通过一定的方式,借助科学仪器、设备等物质手段和一定的思维方法作用于科研客体,以揭示科研客体的本质,建立科学理论。科研主体是从事科研的劳动者,主宰着整个科研活动。科研主体除应具备科研所需要的一般素质外,还必须具备能抓住某个课题的关键以及突破此关键的特殊才能。科研客体为需要认识的科研对象,或者是能反映其本质、具有典型代表性的研究对象。在科研活动中,人们必须选择恰当的科研对象,而且应该具有干扰因素少、容易显露其本质、较易操作的特点。科研手段不是一般的生产工具,而是用来认识科研对象的工具,一般分为两大类:“硬件”和“软件”。所谓“硬件”,即物质性的科研工具,如仪器、设备、材料等,它们是人类感觉器官、劳动器官和思维器官的延伸。所谓“软件”,即用来搜寻课题、获取、加工信息、科学的思维方法。科研的效率是适当的科研对象、仪器、设备的性能,科研者的素质及实验过程和科学性等因素的综合效应。

3 . 科研程序:包含科研选题、科研设计、观察实验、科学假说、科学理论、应用于实际等环节。
3.1. 科研选题:科研首当其冲的是选题,选题不是任意的,它是科研的战略性步骤,直接关系到科研的成败和意义的大小。题选不好,劳民伤财,空耗精力。
3.1.1. 科题产生:其起点是问题。一则,实践中如果发现不了问题,认识就进不了科研领域,这就是一些人常常觉得没有东西写的主要原因,这就要求我们多实践、勤思考。从另一方面来看,作为科研起点的问题不一定全都来自实践,也可以从学科体系本身逻辑推导,也可以从前人的思想中发掘,这就要看你的知识面是否广、是否深,且引用的是否具有权威性等等。因此,课题的来源是多样的,可以是科研成果的应用、观察实验、查阅文献等。当然,不是所有的问题都能成为课题,这就需要认真查阅资料,搞好检索工作,以确定你所即将开展的科研项目在当今学术界的地位和作用。
3.1.2. 科题发现:有时它只需从现存课题中“选”,有时要通过种种方法去“找”,有时还会“自动送上门”。科研中常会遇到“意外”的信息,“意外”现象的背后隐藏着必然性,它在无意者面前飘然而过;而有心人能抓住这转瞬即逝的机遇,从偶然中寻求必然。机遇现象在选题、解题过程中都会发生。
3.1.3 选题原则:(1)必要性原则,即选择的课题应该是学科发展所需要的;(2)科学性原则,即选题必须是实践上和理论上有根据的,是课题能成立和实现的前提;(3)创造性原则,即选题不应是简单重复别人的工作,而是应该能把人类知识推向前进;(4)可行性原则,即选题应该是客观上突破的条件基本成熟,主观上经过努力能够完成的。(5)经济合理性原则。如果与这些条件相去甚远,力不能及,再好的课题也只是主观愿望而已。
3.1.4. 选题的主要矛盾--课题的意义与可行性的优化结合:科研选题是两方面的有机结合:一是课题的意义;一是课题的可行性。首先是搜寻有意义的课题,再合理地选择课题。获得项目选题的成功就在于实现了课题的意义与可行性的优化结合,这是科研选题的一对主要矛盾。课题的意义即价值,既包括它的科学价值,又包括经济价值,它使该项课题成为必要。所谓可行性即课题实现的可能性。此二者的结合,就是要求选择的课题既要着眼于它的社会价值的大小,又要是力所能及能够完成的。因此,没有前者,选的“题”无多大意义;没有后者,再好的“题”也不能得出结果,二者既相互联系,又互相制约,缺一不可。
上述二者的结合常表现为不同水平的结合态,一种是低水平结合态,课题的意义不大,因而常难度也不大,如学习训练性课题或重复他人的工作等。第2种是一般水平结合态,课题有一定意义,且有一定难度,经过努力一般能实现的课题,大部分课题属于这种类型,人们不应以此为满足。再一种是最佳结合态,其价值和难度是研究者经过努力才能完成的,或者说,选择的课题要挖掘、发挥科研者的潜力才能完成的。还有些课题虽有重大科学价值,经济价值;但难度大,没有特殊条件很难完成。这些课题虽然是人们向往的,但一般不易达到。我们追求的结合态既不能满足于前2类,又不能盲目追求高难课题,而是要选取课题的最佳结合态,它是主观与客观、可能性与现实性的高水平统一。
3.1.5. 选题存在的问题:第一是找不到:现有的课题随手可得,但不一定适合自己。有的课题本身无多大价值,或者已成为“众矢之的”,自己又没有解决它们的优势。新的课题一时又发现不了,只能观望、徘徊。第二是抓不住:要能及时地抓住它们,需要敏感、见识和能力,即“有准备的头脑”,否则转瞬即逝。第三是选不准:正确的选题需要对课题“深浅”的准确理解,对完成课题的主客观条件的清醒估计。
3.2. 科研设计:同样是科学实验,其情况大相径庭,有的简洁,有的繁杂,有的严密,有的疏漏;有的清晰,有的含糊;有的结果令人信服、确凿无疑,有的却模棱两可。科学实验也是一种艺术,从实验构思,实验材料的选备,实验技术的改进和创新,实验仪器的选用和制造,操作技能的优劣,直至对实验结果的分析等等,这就需要科研设计,以避免或少走弯路。科研设计是人们根据一定的目的,利用科学仪器,人为地控制一定条件,或是人为地创造一些条件,通过一定的实验设计、排除非本质因素的干扰,使事物的本质以较纯粹的形式出现,作用于研究对象,以获取科学事实的一种研究方法,它是科学研究的基本手段和重要环节。这就要求选择并用恰当的知识和方法进行科研设计,构建实验方案,注意实验情况,及时进行调整,直至作出结论,向外延伸。
3.2.1. 充分利用体模:有时,由于种种原因,不能或不易对研究对象进行直接观察实验,人们常常采用体模,它是以模型代表原型进行研究的一种间接认识原型的方法。例如【3】:为了能评价两种监视器的影像质量,采用模拟人胸部的体模进行评价,这里有三种模拟病理学的类型:A、在体模的纵隔上方设定一个大的不规则球形病灶(有机荧光玻璃制成18mm大小),B、在体模的左上肺设定一个小的不规则球形病灶(有机荧光玻璃制成6mm大小),C、在体模的右上肺设定模拟气胸结构(0.15mm粗的铜线,长4cm)。
3.2.2. 科研的交叉:学科间的相互渗透是现代科学发展整体化趋势的重要表现,但它要求科研工作者必需具备相当的科学知识,进行多学科的渗透。例如【4】:评价EBCT(electron-beam CT,电子束CT)在冠状动脉畸形伴分流诊断中的作用时,在所有病例中在EBCT检查之前进行二维及脉冲多普勒超声心动图,并做主动脉造影或冠状动脉造影,以得出令人信服的结果。
3.2.3. 金标准的利用:要验证一种新技术在医学影像中的作用究竟怎样需将它与金标准相比,或是与业内所共认的标准相比才会有说服力。例如【4】:如前所述评价EBCT在冠状动脉畸形伴分流诊断中的作用时,在所有病例中在EBCT检查之前要做主动脉造影或冠状动脉造影,这是因为血管造影检查是其金标准。再如【5】:对数字大面积硅平板探测器的诊断可行性与传统屏-片系统的临床胸部成像作比较时,对异常发现利用CT作标准。
3.2.4. 在均衡和齐同条件下设立对照组:正确设置对照组是试验设计的一个核心问题。对照的作用在于用对比鉴别的方法来研究处理因素的效应,它可以减少或防止偏倚和机遇产生的误差对试验结果的影响。对照要求除了一个处理因素之外,其他条件均应与试验组尽量一致,这就是均衡可比的原则。这里面要求客观条例高度相似,甚至病情、观测者的素质以及生理阈值都得考虑进去。例如【6】:为了评价硒数字X线摄影系统与传统速度为100的屏-片系统手足影像的优劣与否,所有影像的获得均在台面上进行,没有使用滤线器,并在连续的几分钟内在同一X线机房、在同一X线剂量下进行影像质量的主观比较,就连洗片机都得考虑进去。再如【5】:对数字大面积硅平板探测器的诊断可行性与传统屏-片系统的临床胸部成像作比较时,所有检查在48小时内完成,拍摄相同部位,完成的影像不作个别的后处理,采用相似的X线剂量,使用活动滤线栅,最后在相同条件下进行影像评价,包括房间光线及观片灯。
3.3. 解题途径:一般有两条途径:一条是通过搜集资料、观察实验,对其结果进行思维加工,或提出假说并由观察实验不断校正,最后作出结论,建立科学理论。另一条是直接提出科学假说,接受实践的检验,不断校正、补充,使假说上升为科学理论,认识的任务至此初步完成。在这几个科研环节中,观察实验是科研过程的中心环节;建立科学理论是科研的成果;最终目的是科研成果的实际应用;科学思维则是贯串于整个科研过程的灵魂。
3.3.1. 观察实验:观察的目的是为了获取更多、更准确的科学事实,并检验原有的认识。注意改善观察的手段和条件,如提高观察仪器的显示率,注意观察对象的典型代表性及易操作性等都能达到扩大视野、廓清科学事实的目的。
3.3.2. 双盲法试验:即不仅使受试者不知道所接受的为何检查,同时使观测者也不知道,其目的是为了有效地避免受试者或研究者的偏倚和主观偏见,使结果与结论更为客观可信,把干扰减到最小程度。例如【5】:对数字大面积硅平板探测器的诊断可行性与传统屏-片系统的临床胸部成像作比较时,由3个放射学家彼此独立完成,但传统和激光X线照片的特性还是容易被认出,因此在观看同一病人的检查时要有时间间隔,至少6周,以使记忆作用降至最低。
3.3.3. 统计学处理:要得出一种规律就要通过统计学来进行摸索,要通过统计学才能得出结论。这不能仅凭自己的感性认识及感性知识去人为的判断这个影像好,那个影像差,要拿出具体的内容来,也就是以理服人。在某种意义上说,一篇好文章如果没有进行统计学的处理,那么,严格地讲就构不成一篇科研论文。例如【7】:为了能评价高亮度观片灯与传统亮度观片灯对于诊断之间的差异,作者行统计学分析(T检验)在显示0.90光学密度的胶片(P=0.34)遮蔽胶片没有显示差异,而对于1.83和2.27的胶片密度(P〈0.01)遮蔽作用是显著的。为此,得出结论:在病灶的诊断方面用遮蔽、明亮(8000nit)观片灯比常规、未遮蔽观片灯(-3000nit)对于胶片1.83和2.27的密度显著提高(P〈0.01)。

总之,方法是进行科学研究的重要因素,但毕竟只是其中之一,受多种因素的影响,如科研者所处的科研环境,个人所在单位的整体水平、条件、导师的作用等,还有个人的本质、经历、知识结构,家庭情况等。归根到底,离不开平时的日积月累。只有具备了一定的专业知识,熟知本领域的发展现状,才能辨认科研的意义及难易程度;在此基础上再衡量科研的设备、条件,研究者的知识结构、水平、特长、甚至性格特征等是否基本具备等。一个著名学者说得好:只有当你孤单到一定程度时,才有可能集中精力于某一领域。

参考文献

1.王骏,吴虹桥.ROC曲线在医学影像技术学中的应用及科研设计.医学影像学杂志.1999,9(1):59-61

2.王骏,吴虹桥,宋兆祺.受试者作业特征曲线(ROC)及其在影像学中的应用.放射学实践.2000,15(3):201-202

3.Kheddache S.,Angelhed J.E.,Mansson L.G.,et al.Digital chest radiography-comparing two types of CRT monitors in a ROC experiment with a chest phantom.EJR.1996,22:236-240

4.Yoshimura N.,Hamada S.,Takamiya M.,et al.Coronary artery anomalies with a shunt:evaluation with electron-beam CT.J Comput Assist Tomogr.1998,22(5):682-686

5.Garmer M.,Hennigs S.P.,Japer H.,et al.Digital radiography versus conventional radiography in chest imaging:diagnostic performance of a large-area silicon flat-panel detector in a clinical CT-controlled study.AJR.2000,174:75-80

6.Piraino D.W.,Davros W.J.,Lieber M.,et al.Selenium-based digital radiography versus conventional film-sceen radiography of the hands and feet:A subjective comparison.AJR.1998,172:177-184

7.Wang J.,Gray J.E..Detection of small low-contrast objects in mammography:effect of viewbox masking and luminance.AJR.1996,170:105-108