鞠俊萍，栗建辉，林浩波

1.河北大学附属医院 超声科，河北 保定 071000；2.河北大学 计算中心，河北 保定 071002

3D超声心动图多媒体教学系统的开发

鞠俊萍1，栗建辉1，林浩波2

1.河北大学附属医院 超声科，河北 保定 071000；2.河北大学 计算中心，河北 保定 071002

本文阐述了基于Authorware7.0的集3D心脏动画与实时三维超声心动图于一体的交互式3D超声心动图多媒体教学系统的设计过程。该系统的应用实现了超声心动图的类型、正常超声心动图、声学造影、心功能测定、异常超声心动图的3D教学，提高了学生的学习兴趣和学习效率。

3D超声心动图；多媒体教学；Authorware7.0；心脏动画

超声心动图是一门形态学科，内容较为抽象，在荧光屏上显示的图像与人体实际解剖位置上下颠倒、左右相反，初学者不易理解。3D心脏动画与实时三维超声心动图（Real-time Three-dimensional Echocardiography，RT-3DE）能够立体、直观地显示心脏各个结构，图像接近于实际解剖所见，容易为临床医师甚至非医务人员理解[1-2]。我院（河北大学附属医院）在以往二维超声心动图的基础上，利用Authorware7.0设计了一款集3D心脏动画与实时三维超声心动图于一体的交互式3D超声心动图多媒体教学系统，以提高教学效果。

1 材料与方法

（1）开发工具：以Authorware7.0为主，辅以Photoshop等其他图像制作软件。

（2）教学内容：以高等医学院校本科教材教学大纲为指南，参考Authorware多媒体课件制作教程[3-7]，确定所需要的多媒体教学素材，包括文字、声音、图像、动画、视频等。

（3）设计思路：根据超声心动图教学特点，精心编写文字脚本，按照模块化设计方法，将系统设计为5个功能模块：超声心动图的类型、正常超声心动图、声学造影、心功能测定、异常超声心动图。计算机选用Intel Core2 Duo(Penryn) CPU，处理频率＞2 GHz，内存＞2 GB，显示模式＞16位，硬盘容量＞320 GB；DVD-ROM驱动器速度＞32倍速；操作系统选用Windows XP。

2 软件设计

按照脚本设计思路，将超声心动图的类型、正常超声心动图、声学造影、心功能测定及异常超声心动图这5个模块在内容上进行分层：① 超声心动图的类型模块包括：二维超声心动图、实时三维超声心动图、M型超声心动图、多普勒频谱超声心动图、彩色多普勒血流显像；② 正常超声心动图模块包括：超声心动图的常用切面、正常M型超声心动图、正常多普勒频谱超声心动图、正常彩色多普勒血流显像；③ 心功能测定模块包括：左室心功能测定、右室心功能测定；④ 声学造影模块包括：声学造影简介、声学造影常用造影剂、声学造影的临床应用；⑤ 异常超声心动图模块包括：心脏瓣膜病、先天性心脏病、心肌病、冠心病以及其他心脏疾病。软件总体结构图，见图1。

2.1 软件片头

片头是软件制作的关键环节。首先，利用Photoshop7.0对准备好的原始图片进行适当处理；然后利用Photoshop7.0的分层处理功能，将处理好的图片分层放置在背景图片上，调整其大小及相对位置，保存为1张整体图片；最后对整体图片中的各个要素进行归并裁切处理[8]。

打开Authorware7.0，新建1个大小为800×600的文件，将文件属性设置为“显示菜单栏”。拖放1个“音乐图标”到流程线上，导入片头音乐。在“音乐图标”的下方拖放数个“显示图标”，依次导入裁切好的素材图片，调整相对位置，点击属性设置对话框处的“特效”按钮，设置转场效果。在“显示图标”间各放1个“延时图标”，将延时时间设置为0.5 s，实现转场延时。裁切好的片头素材图片及程序设计界面图，见图2。

图2 片头素材图片及程序设计界面图

程序运行时，背景图片、立体心脏图片、心脏4腔心图片会伴随片头音乐一次展现出来，并会以展现的整体界面为背景拉出用Photoshop7.0制作的具有立体效果的软件标题。

2.2 软件主界面

主界面导航页面分为5个单元，分别为超声心动图的类型、正常超声心动图、心功能测定、声学造影、异常超声心动图，模块间采用按钮链接，以便于教学进程的交互。导航按钮包括“未按”状态和“按下”状态，按钮设计可利用Photoshop的图像分层处理功能实现。各个章节的导航按钮图片制作好后，打开Authorware7.0并拖放1个“交互图标”到片头程序的下方，命名为“目录”。在“目录”的右侧拖放5个群组图标，将“交互方式”设置为“按钮”方式。点击按钮属性设置对话框，将“响应”中的“擦除”设为“在下一次输入之后”，分支设为“重试”，单击“按钮”，打开“按钮”选择对话框。在“按钮”选择对话框中单击“添加”按钮，打开“按钮编辑”对话框，在“未按”和“按下”位置单击“导入”按钮，导入已制作好的按钮图像文件。最后点击“确定”，将制作好的按钮分别导入到软件主界面的背景界面，实现导航功能。软件主界面效果图及程序设计界面图，见图3。

图3 软件主界面效果图及程序设计界面图

程序运行时，从主界面可自由选择各章节，但无论进入哪一章节，右下方的 “音乐开关”和“退出”按钮都是有效的。这是因为我们在“目录”交互结构前加入了1个名为“永久按钮”的交互结构。单击“音乐开关”和“退出”按钮，打开属性设置对话框，然后在“响应”选项卡中把“范围”选为“永久”，激活条件设为within@“exit”，“擦除”设为“在下一次输入之后”，“分支”设为“返回”，实现永久交互功能。

2.3 软件各单元内部界面

在主界面单击导航按钮，可以进入到各单元内部界面，进行超声心动图的学习。各单元内部界面及程序设计大体相同，在此以“正常超声心动图”中的“超声心动图常用切面”为例，对单元内部界面的制作进行详细介绍。

正常超声心动图单元在内容上包括超声心动图常用切面、正常M型超声心动图、正常多普勒频谱超声心动图、正常彩色多普勒血流显像。我们用Authorware7.0“下拉菜单”的交互方式，实现单元内部的交互功能。双击“第二章”的“群组图标”，在流程线上放置3个“显示图标”，分别命名并导入设计好的背景图片及标题，作为内容界面背景。为了实现一定的延时效果，在“显示图标”的下方放置1个“延时图标”，时间设为0.1 s。在延时图标的下方拖放4个交互图标，并在交互图标的右侧放置数个“群组图标”。交互方式设为“下拉菜单”方式，响应范围为“永久”，“擦除”方式为“在下一次输入之后”，“分支”设为“返回”。最后根据教学内容分别为“交互图标”和“群组图标”命名。为了能够从单元内部界面返回到导航界面，我们在单元内部界面加入了1个“返回目录”按钮，具体的实现方法为在最后1个交互图标的最右侧加入2个“群组图标”，将他们的交互方式分别设为“按钮”和“条件”。单击“按钮”，导入返回目录按钮图片，将响应范围设为“永久”，“激活”条件设为within@“第二章”，“擦除”设为“在下一次输入之前”，“分支”设为“退出交互”；单击“条件”，“擦除”设为“在下一次输入之前”，“分支”设为“重试”，这样就可以使“返回目录”只在第二章内部有效，单击“返回目录”，即可返回导航主界面。单元内部界面设计效果图及程序设计界面图，见图4～5。

图4 单元内部界面设计效果图

图5 单元内部界面程序设计界面图

程序运行时，进入单元内部界面，根据自己的需要点击Windows窗口下方的“下拉菜单”，选择要学习的内容，单击后激活对应的分支，进入教学内容界面。教学内容界面的制作与单元内部界面类似，只是 “二维”和“三维”按钮的交互方式采用的是“热对象”交互方式。这是因为“热对象“交互方式只对指定对象产生相应的激活功能，使操作更加精准。在“二维”、“三维”按钮的属性设置上，将他们的响应范围设为“永久”，“擦除”设为“在下一次输入之前”，“分支”设为“返回”。单击“二维”或“三维”视频按钮，即可观看相应的视频，单击“返回目录”，即可返回到软件主界面。

2.4 退出界面

退出程序主要使用编程语言来实现程序间的跳转。在“退出”按钮下方加入1个“计算图标”，输入GoTo（IconID@"exit"），单击“退出”按钮时，可跳转至“exit”。在程序最后拖放1个“群组图标”，命名为“exit”，双击“群组图标”，在流程线上拖放1个“显示图标”，导入退出背景，再加入1个“延时图标”，延时时间为1 s，最后放置1个“计算图标”，输入Quit(0)，退出程序。

3 软件测试

3D超声心动图多媒体教学系统制作完成后，对系统进行了多次调试并在医院及医学院校进行了试用。试用过程中针对软件在程序及内容上的不足进行了完善，对发现的问题及时进行了修改。

4 教学效果

在影像专业超声诊断教学试用过程中，与传统教学方式相比，应用3D超声心动图多媒体教学系统能够加深学生对超声诊断内容的感性认识和理解，同时也激发了学生的学习兴趣。尤其是三维心脏常用切面及实时三维超声心动图的引入，不但弥补了以往教学软件的不足，而且简化了教学过程，使以往抽象的内容变得具体化，从而使学生更容易学习和理解。100份问卷调查显示，学生满意度高达98.6%。

[1] 王新房．立体三维超声成像的原理和应用及其发展前景[J]．中华超声影像学杂志,2008,17(10):914-917．

[2] 姜娓娓,郑永平．三维超声成像在乳腺癌诊断中的现状与发展[J]．中国医疗设备,2012,27(3):6-13．

[3] 章静．如何设计多媒体教学课件[J]．科学教育论坛,2005,11(7): 178-179．

[4] 徐定华,缪亮,陈丰．Authorware多媒体课件制作实用教程[M]．北京:清华大学出版社,2005．

[5] 张远龙,王兢．跟我学做多媒体一精通Authorware 7．0[M]．北京:中国科学技术出版社,2004．

[6] 蔡儒冠．运用Authorware7．0制作多媒体课件的几点技巧[J]．中国电化教育,2004,23(8):76-78．

[7] 刘瑞雪．多媒体课件开发流程研究[J]．延安大学学报,2002, 21(1):24-26．

[8] 刘洋．多媒体课件界面设计与PHOTOSHOP的探讨[J]．计算机与信息技术,2007,55(17):215-216．

Development of 3D Echocardiography Multimedia Teaching System

JU Jun-ping1, LI Jian-hui1, LIN Hao-bo2
1.Department of Ultrasound, Affiliated Hospital of Hebei University, Baoding Hebei 071000, China; 2.Computing Center, Hebei University, Baoding Hebei 071002, China

This paper introduced the design process of a 3D interactive echocardiography multimedia teaching system which had integrated 3D heart animation and real-time three-dimensional echocardiography based on Authorware7.0. 3D teaching of various subjects including echocardiography types, normal echocardiography, contrast echocardiography, cardiac function detection and abnormal echocardiography has been implemented with the application of 3D echocardiography multimedia teaching system, which has improved the learning interest and learning eff i ciency of the students.

3D echocardiography; multimedia teaching; Authorware7.0; heart animation

R540.4+5；TP317

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.045

1674-1633(2014)07-0120-03

2014-04-14

2014-06-03

栗建辉，主任医师。

作者邮箱：657868531@qq．com