PACS-PBL整合教学模式在超声医学教育中的实践与应用

Innovative practices and application advances of the PACS-PBL integrated teaching model in ultrasound medicine education

摘要

超声医学教育面临实践性强、技术迭代快、多学科交叉等挑战，传统教学模式存在知识传递单向化、资源分散、临床思维培养不足等局限。通过融合图像存档与传输系统（picture archiving and communication system，PACS）的数字化资源管理能力和以问题为基础（problem-based learning，PBL）的主动学习机制，构建“数字化资源整合+问题导向学习”的PACS-PBL整合教学模式，创新教育闭环。PACS系统提供标准化病例库与多模态影像数据，支持精准检索与动态追踪；PBL教学法通过问题链设计，驱动临床思维训练，促进知识向能力的转化。本文系统阐述该模式的理论基础、核心要素与实践路径，并结合本科教育、住院医师规范化培训及专科进修场景验证其效能，证实该教学模式实现从“知识复现”到“能力应用”的转变。

Abstract

Ultrasound medicine education faces challenges such as strong practicality, rapid technological iteration, and interdisciplinary integration, while traditional teaching models has limitations like one-way knowledge transfer, scattered resources, and insufficient clinical thinking cultivation. The PACS-PBL integrated teaching model addresses these issues by combining the digital resource management capabilities of the picture archiving and communication system (PACS) with the active learning mechanism of problem-based learning (PBL), forming an innovative educational loop of "digital resource integration + problem-oriented learning". The PACS system provides standardized case libraries and multi-modal imaging data, supporting precise retrieval and dynamic tracking. The PBL method drives clinical thinking training through problem chain design, facilitating the transformation of knowledge into competency. This article systematically elaborates on the theoretical foundation, core elements, and practical pathways of this model, validating its effectiveness in undergraduate education, standardized residency training, and specialized advanced education, transitioning the teaching from "knowledge reproduction" to "competency application".

关键词

PACS-PBL整合教学模式 / 超声医学教育 / 图像存档与传输系统 / 以问题为基础的学习

Key words

PACS-PBL integrated teaching model / ultrasound medicine education / picture archiving and communication system / problem-based learning

超声医学作为现代医学影像技术的重要组成部分，其强实践性、技术快速迭代、与多学科交叉等特征，要求教学资源与临床实践高度同步^［1］。传统“教师讲授、学生观摩”的教学模式存在知识单向传递、教学资源分散、临床思维培养不足等缺陷，难以培养超声医师的复杂病例解决能力^［2］。

图像存档与传输系统（picture archiving and communication system，PACS）是保存和传出图像的设备与软件系统，可通过数字化病例库整合超声、计算机断层扫描（computed tomography，CT）等多模态影像资源，实现教学数据的标准化管理与动态更新^［3］；以问题为基础的学习（problem-based learning，PBL）是基于现实世界的以学生为中心的教育理念，其以临床问题链驱动学生自主检索病例、分析影像特征，构建系统性诊断思维^［4］。PACS-PBL整合教学模式为传统超声医学教育中存在的问题提供了创新解决方案。PACS与PBL两者协同形成的“数字化资源整合+问题导向学习”的闭环可显著提升超声医师的理论水平和实践能力^［5-6］。本文系统性阐述PACS-PBL整合教学模式在超声医学教育中的创新路径与应用价值，为医学教育数字化转型提供理论与实践参考。

1 PACS-PBL整合教学模式的理论基础

1.1 PACS系统在医学教育中的应用

PACS系统即图像存档与传输系统，在医学影像学教育中发挥着重要作用^［7］。Chen等^［8］基于PACS系统及RadiAnt DICOM Viewer，模拟临床工作条件，构建体验式教育模式用于本科放射学教育，结果显示体验式教育组在描述与诊断题型的考试成绩显著高于对照组，且学生对学习活动的组织、互动性和质量满意度较高。此外，Vickery等^［9］提出以学生为中心构建PACS系统模拟器，可提升医学生的临床思维与报告书写能力。综上，PACS系统能有效提升学生的主动学习意愿与影像解读能力，其场景化训练模式在知识传递与技能内化中可展现出独特优势。

1.2 PBL教学法的核心优势

PBL由美国Barrows教授在1969年提出，目前已被广泛应用于医学教育^［10］。该教学法以问题为基础，以学生为中心、教师为引导，旨在培养学生的自主学习能力、批判性思维和解决实际问题的能力。PBL结合案例导向学习法通过具体教学实践的对比分析，可显著提升学生的临床知识储备、临床推理技能以及解决实际临床挑战的能力^［11］。在超声医学教育领域，PBL教学法基于临床问题推动知识构建，呈现为“问题链”设计，该模式可让学生从被动接受变为主动探索。在甲状腺癌超声诊断教学之中，与传统教学组相比，PBL教学组学生的病例讨论里提出鉴别诊断的数量大幅增多，引用诊断依据的规范性也显著提高^［12］。

1.3 PACS与PBL整合的教育学原理

PACS系统为PBL教学提供了技术支撑，形成“问题驱动-资源支持-能力培养”的闭环。这种协同效应体现在：PACS系统提供真实病例数据，PBL教学法引导数据解读，两者共同构建“数据-知识-能力”的转化路径^［6］。传统超声教学以“图像识别”为核心，而PACS-PBL整合模式转向“临床决策能力”培养。以笔者所在的血管超声诊断科为例，在颈动脉斑块超声教学中，传统教学方式需超声医师识别颈动脉斑块形态，而在PACS-PBL整合教学模式中，超声医生在识别颈动脉斑块超声形态的基础上，通过PACS系统追踪患者的血脂水平、颈动脉内-中膜厚度变化、颈动脉斑块超声形态随时间变化趋势，结合PBL讨论（如“如何基于颈动脉斑块超声形态识别脑卒中高危人群”疑问的提出）制定个性化筛查方案。这种转变体现在：①教学目标从“记住特征”到“理解机制”；②教学过程从“单向灌输”到“双向互动”；③评价体系从“知识复现”到“能力应用”。

2 PACS-PBL整合教学模式的核心要素

2.1 技术层：PACS系统的图像检索与病例库建设

PACS系统作为整合教学模式的技术基石，其核心功能在于构建智能化的医学影像数据库。系统通过DICOM标准接口实现多模态影像（超声、CT等）的无损传输与结构化存储。以甲状腺癌超声特征库建设为例，系统可按“TI-RADS分类”“弹性成像评分”“超声造影增强模式”等维度建立索引，学生通过检索“甲状腺低回声结节+微钙化+血流紊乱”等组合条件，快速获取包含二维灰阶、弹性成像、超声造影的完整病例集^［13］。研究^［14］表明，与传统手动检索相比，结构化数据库查询可实现高达98%的召回率和100%的精确度，显著缩短临床思维的训练周期。

2.2 教学层：问题设计与案例筛选

PBL问题的设计遵循Miller's金字塔能力模型，从知识识记逐步进阶至临床决策。问题设计遵循“临床问题-超声特征-病理机制”的逻辑链条。以阻塞性黄疸鉴别诊断为例，构建三级认知阶梯^［15］：①提出临床问题“阻塞性黄疸的常见病因及病理机制是什么”；②能力应用阶段，结合PACS超声图像，提问“肝内胆管扩张与胆总管扩张的超声特征差异及其对应的梗阻部位”，并引导学员将病理机制与影像特征关联；③提供真实病例，要求学员根据患者病史、超声动态图及静态图（如胆囊形态、胆管扩张范围）分析“如何通过超声鉴别肝门部梗阻与壶腹部梗阻”，要求学员整合超声影像与临床信息，制定“针对不同梗阻部位的诊疗方案”，培养综合决策能力。问题的设计遵循“临床问题（黄疸病因）→超声特征（胆管扩张模式）→病理机制（梗阻定位）”逻辑链，逐层递进，实现从理论到实践的闭环训练。每个问题对应PACS系统中的特定病例子集，案例筛选实施“黄金比例法则”，即典型病例占60%、非特异病例占30%、疑难病例占10%^［16］。

2.3 评价层：多维考核体系构建

采用“过程性评价+终结性评价”的双轨制模式。过程性评价通过Mini-CEX测评实现，包含患者接诊、专业操作能力、临床决策、问答咨询、人文素养、组织效能、整体表现7个维度，如在心脏教学中评估学生对心脏功能定量评估的掌握^［17］。终结性评价采用理论/操作双盲考核，理论考试设置病例分析题，要求学生结合PACS系统中的图像资料撰写诊断报告；操作考核通过标准化病人模拟，考核超声扫查的规范性^［18］。

3 PACS-PBL整合教学模式的实践路径

3.1 教学实例

以“颈动脉斑块超声评估”教学为例，教学流程分为以下5个步骤。

（1）提出临床问题（PBL引导）。带教教师提出病例背景：患者，男性，65岁，因短暂性右侧肢体无力就诊，查体右侧颈动脉听诊区闻及杂音。问题： ①如何通过超声评估颈动脉斑块的稳定性？②声像图需观察哪些特征？③需哪些辅助检查进一步验证诊断？④如何提出临床干预建议？

（2）分组协作与资料查询（PACS应用）。任务分工：学生分为3组，分别负责斑块超声形态学特征、血流动力学评估、多模态超声成像及其他相关检查。资料调取：通过PACS系统调取以下资料：①超声形态学特征：患者的颈动脉横切面、纵切面静态图、动态视频，分析斑块部位、大小、回声、钙化、纤维帽完整性；②超声血流动力学评估：狭窄处彩色多普勒成像、狭窄处收缩期峰值流速、舒张末期流速、阻力指数、狭窄远段收缩期峰值流速、舒张末期流速、阻力指数；③多模态超声成像及其他相关检查：斑块弹性成像、超声造影视频、超声造影“时间-定量”曲线、头颈CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）或头颅磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）影像、实验室检查、斑块病理报告。

（3）图像分析与讨论。每组基于PACS系统分析病例。组1观察斑块形态特征（如斑块内低回声占比、强回声伴声影提示钙化、有无溃疡）；组2基于颈动脉狭窄处流速及远段流速测量颈动脉狭窄率；组3结合CTA/MRA验证斑块溃疡或管腔狭窄程度。交叉讨论：组间互相提问，如“低回声斑块是否一定为易损斑块？如何与血栓鉴别？”“血流速度升高是否与临床症状直接相关？”。

（4）模拟临床决策。学生基于分析结果提出建议，如诊断结论：左侧颈动脉球部狭窄（70%～99%），符合易损斑块特征。临床建议：推荐强化降脂治疗，结合神经外科评估是否需要手术干预。

（5）教师总结与拓展。教师通过PACS系统调取同类病例的超声图像与病理结果对比，强化知识点：易损斑块特征（斑块形态不规则、纤维帽不完整、大脂质核心、斑块内新生血管）；稳定斑块特征（斑块形态规则、钙化为主、表面纤维帽完整）。跟踪随访：展示患者术后超声复查影像，分析狭窄部位变化。

3.2 教学考核

教学考核包括理论考试（斑块分型、诊断标准）、技能操作（独立完成斑块测量并分析）、病例分析报告（基于PACS中的新病例进行分析）。

3.3 教学优势

PACS-PBL整合教学模式通过真实病例与多模态影像结合，可提升学生的临床思维能力，尤其是动态随访功能（如术前、术后颈动脉超声图像对比）可增强知识连贯性；同时可激发学生的主动学习兴趣，减少对传统授课的依赖。

4 PACS-PBL整合教学模式的应用场景

4.1 本科教育：基础理论与典型病例结合

在医学影像学五年制本科教育中，PACS-PBL整合模式注重构建“理论-影像-临床”的三维知识体系。以右心增大教学为例，学生通过PACS系统调取典型病例的多模态影像资料，结合超声诊断学教材中的右心解剖结构理论，分析右室壁厚度、三尖瓣反流程度与右心功能的相关性。研究^［19］显示，该模式可显著提升本科生的临床操作技能、理论知识、自主学习能力、临床思维能力。在医学影像学本科生甲状腺癌超声教学中，学生通过对比不同分类甲状腺结节的超声特征，掌握微钙化、边界模糊等恶性征象的判断标准，理论考核中相关知识点的正确率达93.3%^［18］。

4.2 住院医师规范化培训：临床思维与操作技能并重

在腹部超声教学中，整合模式通过“问题导向+病例实操”提升学员的临床决策能力。基于PBL教学法，带教教师提出问题“中孕期腹痛原因待查”。学员基于诊断思路，通过PACS系统检索输尿管结石、阑尾炎、胎盘早剥等病例，分析患者年龄、性别、体格检查、超声表现差异，列出可能的诊断以及鉴别诊断。随后总结不同诊断的静态灰阶超声图像、彩色多普勒超声、动态视频特征，基于病理生理基础分析患者超声图像表现，该模式下学员理论考核成绩显著高于对照组^［6］。此外，研究^［20］证实主动学习组较被动学习组住院医师阅片成绩提升15%（P=0.009）。

4.3 专科进修教育：典型病例深度解析

在超声心动图专科进修中，PACS-PBL整合教学模式聚焦典型病例的多模态分析。以超声心动图的教学为例，提前一周由小组长将病例资料发放给每一位进修医生，并设置问题^［21］。进修医师以问题为导向，通过PACS系统调取典型心脏疾病的经胸超声、经食管超声及CT造影图像，分析典型心脏疾病的病理生理、超声表现，以及鉴别诊断要点。小组内讨论后进行总结，通过文献检索、组内讨论，由带教老师对问题进行总结讲解。研究^［21］表明，该模式显著提高了进修医师对典型心脏疾病病例的超声诊断能力。

4.4 跨平台融合的移动教学

通过微信平台构建“线上+线下”混合教学模式。教师在课前推送PACS系统中的典型病例至微信群，包括超声静态图像、动态视频，并加以文字描述，要求学生预判可能的诊断方向^［22］。教学过程中利用微信实时传输超声图像，学员集体研讨，教师进行指导，做到提出问题、分析问题、解答问题，提高住院医师规范化培训学员的学习主动性及学习效率。课后通过问卷星发布病例讨论主题，结合PACS系统的病理随访数据形成学习闭环。

5 讨 论

目前医学教育已进入数字化转型时期，PACS-PBL整合教学模式将数字化资源和问题导向学习系统性地整合，为破解传统超声医学教育的痛点提供了新方法。本文系统阐述PACS-PBL整合教学模式在超声医学教育中的创新价值与实践路径，通过整合PACS的数字化资源管理能力与PBL的主动思维训练机制，破解传统教学模式中知识传递单向化、临床资源分散化、能力培养碎片化等核心痛点。

长期以来，超声医学教育主要依赖“教师讲授-学生观摩”的被动式教学模式，存在以下问题^［2］：①知识传递单向化，以被动理论灌输为主，学生缺乏主动参与，难以激发学习兴趣；②教学资源分散，传统教材以文字描述为主，难以实现典型病例图像大规模共享与动态更新；③影像资源碎片化，病例调取效率低，难以实现跨学科整合；临床思维培养不足，学生往往机械记忆图像特征，而缺乏对疾病病理生理机制与影像表现关联性的深入理解。

针对上述问题，PACS-PBL整合教学模式提出三大创新解决方案：首先，构建“数字化资源整合+问题导向学习”的双向闭环，通过PACS系统提供标准化病例库与动态影像追踪功能，结合PBL问题链设计，驱动学生从被动接受转向主动探索，实现“数据-知识-能力”的转化^［7］；其次，设计“黄金比例”案例筛选策略（典型病例60%、非特异病例30%、疑难病例10%），优化临床思维训练的梯度性与针对性^［16］；最后，建立“过程性评价+终结性评价”多维考核体系，引入Mini-CEX测评与双盲操作考核，覆盖技术操作、临床决策、人文素养等7项岗位胜任力指标，推动教学评价从单一知识考核转向综合能力评估^［4］。这些创新点不仅提升了教学效率，更重塑了超声医学教育生态，为医学教育数字化转型提供了可复制的实践范式。

PACS-PBL整合教学模式虽具有显著优势，但其应用需结合具体场景与条件，具有一定的适用范围。首先，该模式更适合具备一定医学影像学基础的学员群体，如高年级医学生、住院医师及专科进修医生，其教学效能与学员的自主学习能力和临床经验呈正相关，在本科高年级教育与规范化培训中表现尤为突出；其次，该模式更适用于超声医学中技术标准化程度较高的领域（如血管超声、腹部超声）以及需要多模态影像融合的复杂病例教学（如肿瘤诊断、介入超声）；最后，对于基层医院或资源有限的教学机构，若具备基础PACS系统与典型病例库，亦可借助区域联盟实现资源共享，扩大应用覆盖范围。

PACS-PBL整合教学模式的局限性主要体现在以下层面：首先，技术依赖性较强，PACS系统的智能化水平直接影响教学效率，现有系统多依赖人工标注与关键词检索，深度学习算法的应用尚不成熟，可能导致病例匹配精度不足或检索耗时增加^［23］；其次，教师角色转型存在挑战，部分教师缺乏PBL教学经验，易将问题导向讨论简化为病例汇报，削弱临床思维训练的深度^［24］；再次，病例库建设与维护成本较高，标准化病例需涵盖完整影像数据、病理随访及临床资料，新兴技术领域（如超声造影、弹性成像）的优质病例采集周期长，难以满足教学的即时需求^［25］；最后，该模式对学生自主性与信息素养要求较高，部分低年级学生或基础薄弱者可能因缺乏引导而陷入无效探索。

针对上述局限性，PACS-PBL整合教学模式未来可从以下维度探索优化路径：①技术赋能：提升PACS系统智能化水平，如开发基于深度学习的图像语义检索系统、引入自然语言处理技术解析影像报告等；②师资培训：构建PBL教学能力发展体系，如成立区域性医学教育协作联盟、开发标准化PBL教学模板库（如超声鉴别诊断问题集）；③资源整合：构建可持续病例生态网络，如推动多中心病例共享平台建设、探索“真实病例+AI生成病例”的混合教学模式；④分层教学：适配不同学员能力水平，如设计“基础-进阶-高阶”三级课程体系、开发智能导学系统；⑤技术融合：拓展沉浸式教学场景，结合虚拟现实与增强现实技术，构建三维交互式超声模拟环境，帮助学员直观理解探头角度、解剖结构与图像生成的动态关系，降低复杂技术的学习门槛。

综上所述，PACS-PBL整合教学模式将数字化资源整合和问题导向学习有机地结合在一起，为培养出具备临床决策能力、跨学科思维和技术适应性的新时代超声医师奠定了坚实基础。

参考文献

[1] 韩雪， 兰天， 郑建， 等. 多学科协作教学模式在医学影像专业本科生超声诊断学实践教学中的应用研究［J］. 卫生职业教育， 2022， 40（3）： 96-98.

[2] 徐盼， 袁新春， 朱皖， 等. 主动学习策略改进传统讲授型教学在进修生超声诊断学教学中的应用［J］. 中国当代医药， 2023， 30（14）： 145-148.

[3] 卜锐， 刘小艳， 丁昱， 等. 基于PACS系统的案例教学法在超声医学住培教学中的探讨［J］. 中国继续医学教育， 2023， 15（6）： 42-46.

[4] 罗倩， 张兆光， 张峰， 等. 多元化教学联合PBL在超声科临床带教中的应用［J］. 中国卫生产业， 2024， 21（12）： 182-185.

[5] 张洁， 张莹， 白丽杨， 等. 基于PACS的PBL联合CBL模式在血管超声教学中的应用［J］. 中风与神经疾病杂志， 2024， 41（10）： 872-874， 864.

[6] 唐丽玮， 燕小辉， 孙芳， 等. PBL结合PACS病例随访在临床专业超声住培教学中的应用［J］. 中国继续医学教育， 2022， 14（15）： 67-70.

[7] 龚秋平， 洪永强， 刘玲芳， 等. PACS教学系统在超声诊断学教学中的应用研究［J］. 中国继续医学教育， 2022， 14（16）： 177-180.

[8] Chen Y Q， Zheng K G， Ye S S， et al. Constructing an experiential education model in undergraduate radiology education by the utilization of the picture archiving and communication system （PACS）［J］. BMC Med Educ， 2019， 19（1）： 383.

[9] Vickery M， Lanser E， Koch K M， et al. Introducing a student-centered resident-administered PACS simulator for medical student radiology education［J］.Acad Radiol，2025，32（1）：570-576.

[10] 米卓琳， 张大庆， 苏静静. 基于问题学习的起源和发展现状探究［J］. 中华医学教育杂志， 2019， 39（6）： 430-436.

[11] Zhang M， Hu W. Application of PBL combined with CBL teaching method in clinical teaching of vascular surgery［J］. PLoS One， 2024， 19（8）： e0306653.

[12] 孙怀玉， 李明. CBL联合PBL教学法在甲状腺结节超声教学中的效果［J］. 中国卫生产业， 2018， 15（10）： 114-115.

[13] 王艳， 张春柱， 陈彪， 等. PBL联合CBL教学法在甲状腺超声住院医师规范化培训中的应用［J］. 中国地方病防治杂志， 2018， 33（3）： 290， 296.

[14] Hwang K H， Lee H， Koh G， et al. Building and querying RDF/OWL database of semantically annotated nuclear medicine images［J］. J Digit Imaging， 2017， 30（1）： 4-10.

[15] 姚延峰， 周晓刚， 谢雨君， 等. 基于PACS的PBL教学法在住院医师规范化培训腹部超声诊断学教学中的应用探讨［J］. 卫生职业教育， 2019， 37（1）： 148-149.

[16] Zahiri Esfahani M， Farokhzadian J， Bahaadinbeigy K， et al. Factors influencing the selection of a picture archiving and communication system： a qualitative study［J］. Int J Health Plann Manage， 2019， 34（2）： 780-793.

[17] 全丽娟， 金惠红， 庄静， 等. 改良Mini-CEX在住院医师规范化培训心脏超声教学中的应用研究［J］. 中国毕业后医学教育， 2025， 9（2）： 113-116， 121.

[18] 孙芳， 唐丽玮， 董景云， 等. PBL、CBL联合PACS在超声见习教学中的应用［J］. 中国继续医学教育， 2020， 12（19）： 19-22.

[19] 严定芳， 张文君. PACS结合PBL在医学影像学五年制本科生超声科临床教学中的作用探讨［J］. 临床超声医学杂志， 2019， 21（10）： 792-794.

[20] Aliaga L， Clarke S O. Rethinking radiology： an active learning curriculum for head computed tomography interpretation［J］. West J Emerg Med， 2022， 23（1）： 47-51.

[21] 崔存英， 李亚南， 刘园园， 等. 基于PACS的PBL联合CBL教学模式在超声心动图进修生教学中的应用［J］.河南医学研究，2023，32（23）：4344-4347.

[22] 葛丽丽， 李玉宏. PACS联合微信PBL教学在超声住培中的应用［J］. 中国继续医学教育， 2019， 11（31）： 65-67.

[23] 张卉， 杨世彤， 李艳若， 等. 人工智能结合PACS在中医院校医学影像教学中的应用［J］. 临床研究， 2021， 29（6）： 189-190.

[24] 杨志文， 曹博， 雷蕾. 论PBL讨论课教师教学能力的培养［J］.中国高等医学教育，2019（2）：44-45.

[25] 赵阳柳. 浅谈医院PACS/RIS 系统的应用维护和发展［J］. 医疗装备， 2015，28（7）： 81-82.

基金资助

国家卫生健康委医药卫生科技发展研究中心-临床科研专项“脑卒中防治技术研究”项目(WKZX2023CZ0102)

北京市医院管理中心“青苗”计划专项(QML20230814)