影像物理学例1

中图分类号：R310 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-00333-01 

1 引言 

人体成像包括对健康人的成像和对病人的成像，对于前者的成像主要用于科研和教学，后者主要用于医学临床诊断和治疗。医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支，研究的对象包括了所有人体成像。 

目前临床广泛使用的模态按照成像时使用的物质波不同，分为X射线成像、γ射线成像、磁共振成像和超声成像。 

2 对目前各种医学成像模态现状的分析 

2.1 X射线成像 

X射线成像模态分为平面X射线成像和断层成像。人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征，因此，可以利用平面x射线、x射线照相术对人体内脏器官和骨骼的损伤和病灶进行诊断和定位，同时也把胶片带进了医学领域。随着x射线显像增强技术的发展，x射线的血管造影术和其他脏器的专用x线机相继诞生，扩大了x射线成像的应用范围。平面x射线成像的未来发展方向是数字化的x光机技术其中，x线机是全世界的发展方向，但是其价格使得大多数用户望而怯步。 

作为传统影像技术中最为成熟的成像模式之一的x射线断层成像，其速度对于心脏动态成像完全没有问题，加上显像增强剂，还可以对用于血管病变及其血脑屏障是否被病灶破坏进行检查，属于功能成像的范畴。当前，三维控件x射线断层成像的实验室样机已经问世，将会为x射线成像带来新的生命力。 

2.2 核磁共振成像 

目前，各种各样的核磁共振设备产品已经大量进入市场。核磁共振成像集中体现了各种高新技术在医学成像设备中的应用。目前核磁共振主要应用包括人脑认知功能成像，用于揭示大脑工具机制的认知心理实验测量。 

2.3 核医学成像 

核医学成像包括平面和断层成像两种方式。目前，以单光子计算机断层成像和正电子断层成像为主，为动物正电子断层成像主要是用于基础研究，而平面的γ相机已经处于被淘汰的水平。 

核医学成像设备可以定量地检测到由于基因突变而引起的大分子运动紊乱继而引起的脏器功能变化，例如代谢紊乱、血流变化等。这是其他设备如超声波检查不可能完成的任务。这就是临床医学上所说的早期诊断，核医学影像设备能够快速发展归功于此。但是核医学成像存在空间分辨率差、病理和周围组织的相互关系很难准确定位的确定，因此，还需要医学物理工作的不懈努力。 

2.4 超声波成像 

超声波是非电离辐射的成像模态，以二维成像的功能为主，也包括平面和断层成像两类产品。超声波成像由于其安全可靠、价格低廉，多以在诊断、介入治疗和预后影像检测中得到发展。目前，超声波设备已有超过x射线成像的势头。同样，超声波成像也存在一定的缺点，如图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员等。 

3 关于医学软件问题 

3.1 基本情况分析 

成像的硬件设备要完成功能离不开医学软件的支持，对于这些医学软件按照和硬件设备的关系，可分为三个层次： 

第一层，工作和硬件紧密结合的软件。主要功能是负责成像设备的运动控制，对数据的采集，图像预处理和重建，完成数据分析。 

第二层，主要负责对医疗器械产生的数据进行分析、处理软件。这种软件的应用需要来自医学物理人员，软件编程人员和医生三方的合作，目前，由于我国还没有建立这种三方合作机制，这类软件应用情况明显滞后。 

第三层，主要功能是完成医学信息的整合的软件，用于医疗过程中医疗信息，医学工作的管理。例如PACS。这种软件也需要医生的参与，但是并没有依赖性。 

3.2 PACS 

PACS是医疗发展信息化的体现，是医学影像技术集成管理和开拓影像资源应用范围的重要技术手段。PACS将医学影像中的各种软件和图像工作站连接起来，使之成为局域网中的节点，实现了资源的共享。不同科室的医生在完成对病人的信息收集和诊断后可以完成信息的录入。还可以利用商业设备上采集的数据运用于病人的诊疗中，结合数据和医学影像，对诊断信息综合处理，以此提高诊断的准确率。 

4 医学影像物理和技术学科今后的发展 

虽然存在各种不同的医学影像模态，但是目标只有一个，即为了更好的进行医学研究诊断，随着物理和计算机技术的发展，医学影像技术会随之提高。为了更好的为医疗服务，在今后的发展中，医学影响物理和技术学科还需在以下几方面继续努力。 

第一，用于成像的物质波产生装置还需要不断进行提升，为更好的满足成像需求，在提高波源产生物质波的同时，还需要改变物质波的束流品质； 

第二，将物质波和人体组织发生相互作用的规律模型化，为减少误诊率和定位误差，把模型参数的最佳化，改善从影像中提取信息的质量和速度。同时努力消除探测中的噪声和伪影； 

第三，把探测的信号收集，放大、成形实现数字化； 

第四，为满足影像诊断和治疗中的监督需要，高质量的实现图像重建和显示等。 

影像物理学例2

目前，本校该课程所设置的教学学时比较少，又由于本课程的教学内容信息量非常大并且高度抽象化，这就增加了学生学习该门课程的难度，使得大部分学生在初次接触该课程时就失去了学习兴趣，其学习的主动性和积极性也大大降低；学生在学习该课程前只具备基本的高等数学知识、经典物理学知识、初步的计算机操作系统及应用软件使用本领和简单的电子技术基础原理，对于学习本课程中所需要的计算机图像处理技术，学生几乎没有基础。这就容易导致学生在学习各环节上跟不上教师的授课进度。同时，由于学生本身对医学影像物理学的重视程度严重不足，这在一定程度上也增加了教师讲授该课程的教学难度。

本校现阶段是由物理教研室的教师来讲授这门课程的。虽然授课教师有着深厚的物理学知识，但是由于专业的局限性，他们的医学知识却是个短板，因此在教学过程中就不能完备地阐明物理学在医学中的应用，不能有机地将物理知识与医学知识结合在一起，并且有些知识点对授课教师来说也是新课题，也需要深入地研究和探讨。这种情况就对教师的业务水平和专业素质提出了新的挑战，怎样在有限的课时内，完成教学目标、教学任务，达到预期的教学效果，使物理专业知识比较欠缺的医学影像专业学生真正掌握所学内容，是摆在授课教师面前的一个难题。

本文着重从课堂教学和学生特点，总结了几点课堂教学方法实践经验，分以下三个方面介绍笔者对医学影像物理学这门课程教学方法的研究和实践。

一、在教学过程中合理地使用多媒体技术

医用影像物理学教学可以借助于多媒体技术中丰富多彩的声音、视频和图像等，使得教学过程获得传统教学方法无法与之比拟的层次感、表现力。多媒体教学方式教学，可节省教师的板书时间，有利于教师在有限的课堂时间内向学生传授更多的知识，也会使得教学过程更加紧凑；对于抽象的物理过程可以用形象生动的动画模拟展示、可以将抽象的概念及物理现象形象直观的展示出来，从而有效地提高教学效率和教学质量。因此，教师在备课时，可以通过上网查找或实地拍摄等方法，收集与教学内容有关的资料，利用Flash、Powerpoint等资源将这些资料制作成多媒体课件以供教学使用。比如在讲解X射线的五代扫描方式时可以借助多媒体课件，以动画方式一边图示一边讲解，动态地展示其扫描方式的全部过程，使抽象的内容具体化，从而加深学生对X射线的产生、特性及物理量的描述等基础知识的认识和理解，更容易使学生消化和吸收其所学习到的内容。

多媒体课件虽然有着强大的教学优势，但是教师在教学过程中也要合理地利用。课件设计必须基于教材，课件展示应该服务教学。课件的设计要考虑到教师所教授的学科属性以及教学内容，课件的制作要紧扣医学影像物理?W的教学大纲，要与教学目标相一致。同时，根据实际的教学需求，在多媒体课件中也要合理安排具体的教学内容，突出重点及难点，科学地表现教学内容。

二、在教学过程中合理地进行实物演示

由于该学科所涵盖的信息量非常丰富，教师在授课过程中可以通过形象的实例或材料来使枯燥乏味的教学内容变得生动有趣，这主要是因为实物具有直观、形象的特点，符合由感性到理性的认识规律。通过实物展示可使学生对抽象的东西有着更加直观的印象，使学生更好地掌握教师讲授的内容。

在教学过程中，教师也应根据教学任务的实际需要，有目的、有针对性地运用实物演示法，不能单纯地为演示而演示，也不能单纯地为引起学生兴趣而演示。另外，教师也要注意实物演示法的一些技术性细节，以便更好地发挥直观教学手段的实效性。比如：课前要准备好演示的教具，不要过早地把演示的教具展示出来；提供给学生的直观材料要有典型性，让学生感知的部分要重点突出，色彩鲜明；感知的材料要大一些，让全班同学都能看得比较清楚。

三、注重理论和实践相结合，在教师授课过程中合理使用“教―学―做”一体化案例教学法

高等教育的任务之一是培养具有创新精神、创新思维、创新意识及创新能力的高素质创新人才。教师在教学过程中应注重培养和发掘学生这些方面的能力，以适应时代的要求。目前，传统教学模式是以授课为基础的学习模式：教师以课题讲授教材各章节内容，强调学科知识的系统性和完整性。教师作为主体只注重现有知识的传授，而学生作为受体只是被动地接受书本知识，学生在学习中容易在死记硬背所学知识而弱化自身的实践能力，这就使得学生在学习该学科时压力大、学习难度高、学习动力不足。如果完全采用传统的教学法，就无法解决在教学过程中遇到的各种难题。

案例教学法最主要的特点就是以案例为主线、学生为主体，教师为引导，将以往教师讲、学生听的被动教学模式变为学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式[3]。

影像物理学例3

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）28-0178-01

教学改革是教育界一个永恒的话题，要提高教学的质量和效率，只有在教学中不断地探索和思考，抛弃陈旧的教学思想，树立新的适应现状的教学观念，遵循事物发展的客观规律，充分做到以人为本，才能使我们的教学工作永远立于不败之地。

物理课在卫生学校影像专业的教学中占有非常重要的地位，如何开展有专业特色的物理课教学是当前我们应该探讨的问题。随着近代物理学、图像处理技术和计算机科学以及生命科学的迅猛发展，人们对生命现象从解剖学层面上的认识逐步深入到分子生物学上，医学的许多分支学科已越来越多地把它们的理论建立在精确的物理科学基础上。物理学的技术和方法，在医学研究和医疗实践中得到了应用和延伸，反过来又不断地促进了物理学的发展。要想让影像专业的学生深入透彻地了解这些成像技术的基本成像原理、图像特点，掌握图像的观察、分析与诊断方法就必须首先使他们透彻地理解与其相关的物理学基本原理，从而为影像物理学、图像处理与分析、影像机械、核医学等后续专业基础课及专业课的学习打下坚实的基础。影像专业是随着临床影像设备的发展而新发展起来的专业，目前还没有统一的教学模式，多数学校还一直沿用传统的教学方法，由于受课程学时数的限制，课程内容多，且要求面面俱到，在课程实施过程中局限于普通物理学的知识内容，特别注重逻辑的系统性，而忽略了物理学与专业课的横向联系、学科间的交叉融合，造成医用物理和影像物理内容的大面积重复。纯物理理论过深，与生命科学结合得不紧密，教学方法呆板。因此，如何打造出一套突出影像专业特色的物理学教学内容和教学方法这一问题就摆在了我们面前。

一 影像专业物理课改革势在必行

卫生学校的招生对象主要是初中毕业学生，而且学习基础较差，接受知识的能力不好，不能主动地钻研和学习。而初中所学的物理知识相对简单，与影像学知识要求相差甚远，导致学生在学的过程中感觉相当吃力，在学习过程中丧失信心，兴趣全无，学习效果不好，很多学生出现混课、睡课、玩课的现象。而作为中等职业学校，物理课的课时又相当有限。因而在物理课的教学中如何选择内容，如何选择教学方法，做好物理知识与专业知识的衔接，为专业知识的教学工作打好基础，做好准备显得相当重要。

二 教学内容的改革

由于中职学校物理课时相当有限，在有限的时间内，要想全面地、完整地、系统地学习好物理是不可能的。因而在教学中很好地选择内容，尤其是选择好与专业相关的内容就显得相当重要。在通常的教学中，都是先学习力学、运动学，这样对学生的专业学习帮助不大。如果我们在教学的过程中，舍去与学生专业知识联系不大的力学和运动学，而学习与学生专业知识紧密相关的声学（与超声波成像有关）、电学（与各种设备原理有关）、磁学（与各种设备原理有关）、原子物理学（与磁共振成像有关），这样有助于学生更好地学习专业知识，提高学生学习的兴趣，降低专业教学的难度。并且，这些内容相对独立，与力学和运动学的联系不大，具备课程改革的条件。

三 教学方法的改革

中职学校的教学不同于普通中学的教学，普通中学的教学是为上一级学校培养基础型合格人才，重理论、轻实践，而中职学校是面向社会培养实践型合格劳动者，重实践、轻理论，因而在教学中应区别对待。在中职教育教学中，除了搞好理论教学，更要培养学生的实践能力和动手能力。因而在教学的过程中，要利用一切可能利用的手段，提高学生的实践能力和动手能力。因此，学校要有完善的教学设施和实验设备，让学生能看的多看，能做的多做，能动的多动。如果学校没有相应的设施，老师应多收集相关的图片、资料，通过多媒体向学生展示，让学生形成更直观的认识和了解。在这一点上，老师千万不要怕麻烦而一讲了之，老师省事了，学生就麻烦了。

四 编写适合影像专业的物理校本教材

由于影像专业是一个新兴的专业，在教学中又没有与之配套的物理教材，而现行的物理教材又不能很好地适应专业课的教学要求，因此，编写一本具有专业特色，适合专业教学的校本教材就很有必要。在编写物理校本教材的过程中，要求编写教材的教师充分了解影像课的教学内容，了解影像课程所需的物理知识和要求，充分了解重点和难点，做好内容的取舍，在编写的过程中充分体现影像专业的实践性，注重学生的实践和体会，这样才能编写出具有专业特色的，适合专业教学的，更好的与专业知识衔接的物理校本教材。

影像物理学例4

【关键词】 影像物理 教学 策略

现代医学影像技术是现代医学的支柱。现代医学影像学不但以其高技术和工程化的鲜明特点展示了它自身在现代医学研究和临床诊断中所具有的优势和无可替代的作用，也以其日益深入的影像理论研究，层出不穷的影像革新技术，迅速扩展的临床应用领域，使相关专业的教学人员愈益感到搞好教学工作的重要性和紧迫性。医学影像物理是高等医学院校医学影像专业的一门基础课，其内容是医学影像仪器设备所涉及的物理学方面的基础理论知识及医学影像诊断中的物理现象，其任务是为学生深刻理解医学影像的物理原理与成像过程，评价、控制医学影像质量，分析、挖掘医学影像蕴藏的生物信息提供必要的物理学知识，给后继课的学生及将来所从事的医学影像工作打好基础。如何在有限的课时内，使理工知识非常薄弱的医学生有较大收获，是摆在教师面前的难题。下面根据笔者多年从事医学成像技术和医学影像物理学的教学实践，分几方面谈谈。

1 《医学影像物理学》课程在教学中面临的问题

1.1 汇集多门学科，内容抽象复杂。四大影像技术溶合了物理学、数学、电子学、计算机、 生物学和医学等多门学科。授课对象是未来医学影像诊断医生，医学生在物理、数学、电子等学科的基础很薄弱。但医学影像物理学中要涉及到许多这方面的知识。比如，讲授XCT、MRI、彩超成像原理时要遇到δ函数、卷积、自相关函数等工程数学知识。核磁共振原理及成像原理一章中， 涉及到量子力学及原子核物理，磁矩、角动量、进动、梯度磁场等物理概念以及高频脉冲、频谱分析、调制解调、A/ D、D/ A、滤波、显像、快速傅立叶变换等微电子技术的基本知识均知之甚少，甚至闻所未闻。

1.2 学生的畏难情绪。医科院校的学生由于中学物理基础较差，学习属于物理范畴一类的课程常有畏难情绪。大部分学生在困难和压力面前表现出了畏难情绪，学习积极性和主动性受到挫伤，在预习、听课、复习、习题等多个学习环节上与教师配合的力度打了较大的折扣，大大增加了任课教师的教学难度。

1.3 师资力量要求高。《医学影像物理学》的教学任务大都由医用物理教研室的老师承担。但是《医用物理学》和《医学影像物理学》两门课程的专业性质差别很大，前者是公共基础课，后者为专业基础课。医学影像物理学是医学物理学的一个重要分支，是物理学、信息学和医学之间交叉和融合的学科。这就要求老师要有较高的物理专业知识，具备一定的医学知识。

2 《医学影像物理学》课程教学策略的研究与实践

针对《医学影像物理学》课程在教学中面临的诸多问题，我们在已有条件下积极开展教学研究与实践，设立以下几方面的教学策略并开展相应的教学活动。

2.1 要恰当地把握教材的深度，讲解尽可能的做到深入浅出、通俗易懂，避开复杂的数学推理。如:在“XCT原理”的“图像重建数学原理”一节中， 从狄拉克函数和卷积算法的引入， 到图像重建的付里叶变换法和滤波反投影法， 整个成像过程我们尽可能运用图解法取代繁杂的积分运算及变化过程。 如果用傅立叶变换讲CT 、MR I 成像原理， 难度很大， 因为学生所学的高等数学知识有限。我们摸索出了如何讲解CT 、MR I 成像原理的方法， 即联立方程法和反投影法。这两种方法不用复杂的高等数学， 学生能够听得明白，能够很好掌握CT 、MR I 成像原理。MR I 成像原理中用到的傅立叶变换、磁矩、角动量、进动、梯度磁场等物理概念以及高频脉冲、频谱分析、调制解调、A/ D、D/ A、滤波、显像、快速傅立叶变换等微电子技术的基本知识是采用定量分析与定性分析相结合，以定性分析为主的教学策略。对课程教学中必须具备而学生又一无所知的数学、物理、电子学等方面的基础知识、基本概念和基本理论，用通俗易懂的定性分析给学生补课，以达到在保持课程内容基本不被割裂的前提下，绕开难度大的系统数学推导，确保学生能定性地理解授课内容的目的。

2.2 应用多媒体系统。根据生理学观点，人获取的外界事物信息80%～90%是通过眼睛输入的，用直观的图象反映的信息更易为人所接受。多媒体课件能使抽象的物理知识，陌生的医学知识在教学过程中给学生以直观，生动具体的图象再现。如自旋核的旋进，讲解时以陀螺的运动为例一边图示一边推导，使抽象的公式形象化、具体化，降低了学生理解的难度，增强了学生的信心和兴趣。在“MRI成像原理”一章中，我们用FLASH将原子核受激励，驰豫等重点内容制作成多媒体。我们还下载了大量的医学影像照片，小电影等供学生学习参考。

2.3 注重实验实习。实验是本学科的必要组成部分。在教学中， 如果只讲医学影像技术中的基本原理、基本理论是比较抽象的， 学生不易理解和接受，更谈不上今后的应用。开设实验有助于学生能力和素质的培养。由于实验设备昂贵，具有放射性，为了培养高素质的学生，可以建立一套计算机仿真物理实验教学系统，如建立局域网，安装运行仿真物理实验软件《大学物理仿真实验210FOR INDOWS》，该软件包含20多个物理实验项目， 可选取其中部分相关实验如: 核磁共振实验、GM 计数管和核衰变的统计规律、 塞曼效应和电子自旋共振实验等。由于经费、技术等原因，目前我校尚未开设医学影像物理学实验。为了弥补不足，我们与医院影像科室的联合， 多次组织学生到附属医院相关科室实习，请超声、CT、核磁共振、SPECT等临床诊断教师及技术人员给学生当场讲解仪器的原理，操作方法及诊断等，让学生了解理论知识在临床医学中的具体应用， 使学生加深对理论知识的理解。

2.4 教师的专业素质是保证教学质量的关键。正如前面所述，医学影像物理学是门综合学科，也是一门新型学科。许多知识与技术对教师也是崭新课题。为了教好学生，自己首先要抓紧学习，更新知识。教师的继续教育也是必不可少的，可进行短期培训，到研究机构、大学、医院学习或深入实际工作一段时间，以便更好的胜任医学影像物理学的教学。

2.5 建立激励机制提高学生的学习主动性及积极性。人的潜能是无限的，但必须在一定的条件刺激下，才能释放出来。兴趣是最好的老师。

3 小结

对《医学影像物理学》的教学，要不断摸索，不断总结经验，逐步改进教学方法和手段，努力提高学生学习的积极性，才能取得好的教学效果。

【参考文献】

影像物理学例5

在医学影像里广泛应用的超声成像技术，主要便是利用了超声脉冲回波原理。由于这种医学影像技术的人体成像原理是通过超声波的能量来实现的，所以对人体无任何辐射性危害，而且因为该成像技术成本较低、安全性高，已被普及广泛应用到临床、介入治疗等方法中，成为医院里医学影像设备中重要设备之一。随着超声成像技术的普及应用，超声影像技术的物理原理基础在医学影像物理学也变成了重要的组成部分。通过学习超声影像的物理方面基础，能够帮助认识和理解超声的含义及超声影像的意义。因此本次研究通过利用超声脉冲回波原理设计影像物理学实验，促进超声影像物理学的学习，详细如下。

1 实验研究目标

超声成像的目的在于，声波于人体各组织的穿透能力达到可以深度成像。超声成像所测算的物理量为声波的回波幅度和相位，回波的时间常用于定位声波的深度。由于声波在人体组织的穿透速度约等于常数，因此回波的特征可以反映不同人体组织密度的不同。经过对反射回波的接收，并使其在显像屏上以不同的亮度等级呈现，最终形成超声图像。而若超声波的频率越高，则其波长越短，能量越高，分辨率越高，所成图像质量越佳。但是由于声波穿透深度与声波频率成反比，深度越小频率越高，所以想得到质量高的高频超声成像是以牺牲穿透深度为代价的[1]。通过设计实施超声脉冲回波原理设计影像物理学实验，可以更好的掌握声波的产生及传播原理，提高对超声波图像的物理意义的理解，掌握超声波的各项参数对超声最终所成图像的影响。

2 实验设计原理

超声波的基本参数有三个，包括频率、波长和声速。声波的振动频率f=振动数/时间（s），f由振动源决定，声波（在人体内部）的传播速度c取决于传播媒体。超声波和人体组织发生相互作用后之后，改变了起载体功能的超声波的物理特性，例如使能量发生衰减改变，使声波的传播方向发生反射、衍射等改变。而临床诊断所需要的信息就依托存在于这些不断变化的物理参数中，这些物理参数的不断变化不仅是诊断信息的依附，更是一些补偿机制的依据[2]。而波的吸收定律、反射定律等是掌握超声波成像原理的关键。超声波和人体组织发生相互作用而引起的能量变化为一个能量衰减的过程，像声束在人体组织表面发生折射、散射等均会减弱入射声波的能量。不管声波通过的内部是何种分子过程，超声波能量的衰减均符合如下式的负指数形式规律：

3 实验仪器设计及内容

本次实验中所需要使用的实验仪器包括：超声体模、美国OLYMPUS公司的超声发射接收仪器、超声测试模具及迈瑞公司的DP6600的超声诊断仪器。通过这些设备，依据实验要求事项，设计了两个内容的实验，详细如下：

3.1 图像与体模的验证实验

首先通过超声诊断仪器的探头来探测超声体模，观测超声图像所显示的体模信息，而后将超声图像与超声体模进行对比，以此来掌握超声图像所反映的物理意义。而后对超声诊断仪器的各项参数进行完成调整，包括声波速度、诊断仪探头的发射频率、声波功率及超声回波的接收灵敏度等[4]，同时观察超声显示图像的改变情况。实验目的包括了解超声波各项参数对超声图像的影响过程，所以调整超声各项参数对图像变化情况的影响，应被记录、加入到最终的实验报告中。

3.2 综合测算声速类实验

通过使用示波器、超生脉冲回波规律、超声波发射接收仪器及超声波测试部分，来对超声波在介质水中的穿透速度、超声波在有机玻璃内传播的衰减系数进行记录、计算。实验进行时，需要注意示波器和超声波发射接收仪器的仔细连接，而后将恰当的传感器接入超声发射接收仪器的T/R端口，且把传感器置于适当测试模具的有利位置。在对超声波在介质水中的穿透速度进行计算时，同时观察、记录示波器所反映的波形图，利用示波器的B扫描功能及X轴扫描拓展功能，来对中间两个不同界面的反射脉冲回波分别对应的峰值点间的时间差进行详细记录，以此来完成对超声波在介质水中的穿透速度的计算。在关于声速计算的最终实验报告中需要包括：声速测试的物理原理，测得的脉冲回波波形，对两个脉冲回波分别的峰值点和峰值点间的时间差的标识，详细计算过程，实验中产生的误差及误差产生的原因。在对超声波在有机玻璃内传播的衰减系数进行计算时，观察示波器所反映波形，记录测试模具里两个界面脉冲回波的峰值幅度。

4 结语

在影像物理学的研究中，包括许多用于成像的物质波。本次实验选取的超声波为其中一种安全可靠有效的物质波，通过本次实验，可以对超声在不同介质里的传播规律及声波的衍射、折射、散射等在超声成像中的作用进行深入了解，理解超声影像显示的物理原理，而且在一定程度上对影像物理学里的理论进行了验证。

参考文献：

[1]任杰.基于超声脉冲回波的影像物理学实验设计[J].科技信息，2010（5）：436.

影像物理学例6

在电视节目中，我们常见这样一种形式，就是在节目正式进行之前，会有一个短小的片子作为整个节目的先导片，而这个片子制作得效果很好，有吸引力，使我们能积极收看这个节目内容。对于教学导入，我们如何在短短的一两分钟内，激发学生的兴趣，让学生对这一课有一个积极的学习动力是值得我们思考的问题。我在设计每堂课的“开场白”时，努力讲出新意，讲出字里行间学生看不出来的“奇珍异宝”，更多的时候我会配合着利用多媒体影像，将学生带进一个声、像、图、文并茂的新天地，大大提高了教学效率，给传统教学注入了新的教育理念和活力，这样使每一堂课都有不一样的“开场白”。

一、利用数字化影像揭示物理学在各学科中的地位和作用

物理是研究物质运动基本规律的学问，在天文、地学、生物、数学、物理、化学六大基础学科中，用现代科学技术体系的观点看，天、地、生、化都可归结到物理和数学，现代工程技术也要靠物理作为支柱。这些文字，如果只通过老师的语言简单地描述给学生听，学生对于这些知识是引不起什么兴趣的，俗话说耳闻不如目见，在学习物理的第一堂课，我就利用一些国内外的纪录片片段剪辑了一段影像，通过这么一个短小精悍影片和科学的解说，阐述了物理对现代科学的重要影响以及在高科技领域中的巨大成就，从而激发学生学习物理的兴趣，不失时机地引导学生步入物理学这座精美的科学殿堂，以极大的兴趣和勇气去吸取其中的

营养。

二、利用影像缓解学生学习物理的畏难情绪

物理尽管有宏观上的连续性，但物理的最大特点之一是按力、热、声、光、电、原子物理学的体系讲述各部分内容，并不依赖前面讲述的全部内容。因此，过去没学好（当然不是一无所知），只要努力，现在照样能学好。此时，我利用备课时间，搜集整理了一些“半路出家”的物理学家的故事和童趣轶事，然后剪辑成短片，以他们的励志故事来缓解那些过去没学好而灰心丧气的学生的畏难情绪，同时鞭策了基础好的学生克服自满情绪，继续勤奋学习。

三、导入的影像要注意直观的趣味性和科学性

在讲到火箭发射和陀螺仪的内容时，我特意剪辑了一段航天员王亚平在天宫一号中进行的太空教学，她在天地教学的过程中，演示了各种实验和原理，这是我们在地面上是无法实现的，通过她的演示，我们了解了特殊环境下的一些物理原理，学生虽然当时有的看了现场直播，但是通过影片的剪辑，大家再次回到现场，再一次激发了大家学习物理、研究物理的热情，这是我们无法用一段语言来实现的。事实上，教具、挂图和各种实验仪器、设备等生动具体的直观现象，都是课堂导入的无声语言，是不可忽视的素材。但是，这些教具如果能在课前巧妙组合，拍摄一些利用教学用具的趣味性实验，尤其是无法通过现场立刻重现的实验，通过直观地设置悬念，诱导学生变枯燥抽象的原理学习为生动活泼的规律探索。这样，“以疑导读”“以用入读”，造就学生的知识饥饿感，促其产生强烈的求知欲，启发学生尽快地理解其真谛。

四、教学导入的影像设计是辅助教学的一种手段，但不能喧宾夺主

教学导入多媒体设计是一种教学辅助手段，更是一种艺术“开场白”，与教学内容不能油水分离，而应水融，要以教学内容为依据，紧紧围绕“开场白”这个特点来设计。恰到好处的“开场白”能创造良好的教学情境，成为启迪思维、强化记忆、帮助理解、发展能力的兴奋剂和催化剂。如果我们的多媒体导入仅仅成了一种花哨的展示，不但不能激发学生学习物理的热情，反而会分散学生的注意力，因此，我们在设计导入的备课阶段，就要深入研究教学内容与相关的多媒体资料，剪辑出来的片段既要做到短小精悍、科学合理，又要紧贴教学内容，让学生感觉到物理就在我们身边，就在我们的生活中。

影像物理学例7

生物医学影像学随时间在飞速地发展，被广泛应用在临床和基本生理和生物学的研究之中。大量的新发明出现在生物医学影像领域，被用于创建新的影像模式；提高图像的空间与时间分辨率与对比度；提供更为方便使用的影像数据分析和可视化；进行远程医疗等。生物医学影像学是一门交叉学科，它的飞速发展不仅需要优秀的生物医学影像从业人员，也对生物医学影像的教育提出了更高要求和全新的挑战。如何提高生物医学影像人才队伍的综合水平，已迫在眉睫。

二、生物医学影像学教育

1.生物医学影像学从业者的变化

现代化的大型生物医学影像设备是集物理、材料、机械、电子、计算机、自动化、网络等多种技术于一体的精密仪器。它的操作、维护和保养均十分复杂，对操作者的素质要求比较高。数十年前，大型生物医学影像设备的从业者是一些受过医学图像培训的物理学家。随后，这项工作主要由本科物理专业、研究生医学物理专业的毕业生充当。而在今天，大型生物医学影像设备的操作者主要来自于BME专业毕业的本科生和研究生。BME的教育由于融合了物理科学、工程方法和技术以及生物医学，使得BME专业的毕业生极为适合生物医学影像学方面的工作。生物医学影像学从业者的变化给人们提出了三个教育中的问题：是否所有的BME学生都需要对生物医学成像有一些基本的了解和认识？BME专业的学生需要掌握哪些生物医学影像学知识？如何使学生更好地了解、设计及使用成像系统？

2.生物医学影像学的知识结构和应掌握的基本知识

生物医学影像学的知识来自于多个学科领域，包括电气工程学、机械工程学、生物物理学、数学、物理学、材料科学、生物学等。生物医学影像学需要具备基本能量物理、辐射、辐射能量与物质的交互、硬件设计与实现、数据收集、分析和可视化、组织器官基于图像的建模、数学变换、信号和图像处理、软件工程、信息论以及高性能计算等多方面的知识。由于生物医学影像学在BME教育中的重要性，BME的学生即使未来不从事相关的工作，他也应该学习生物医学成像和生物医学图像处理的基础课程。他们应该理解常用图像模式的基本成像原理和它们的优缺点，如何进行基本的图像分析与处理，常用模态图像的基本解释等。而未来准备从事相关工作的BME学生，则应该选择一到两种影像模式，围绕它们的具体应用进行更深入的学习与研究。

3.生物医学影像学教育中存在的挑战

在生物医学影像学教育中，存在着一些挑战阻碍着高质量的生物医学影像学教育。这些挑战包括有限的动手实践、教科书中的知识老化等。生物医学影像学是一门理论与实践、原理与应用紧密结合的学科，实践教育可以使学生快速有效地掌握必要的基础理论、基本知识，节省时间，提高授课的效率。医疗机构对生物医学影像专业大学生的实际操作能力要求越来越高，因此，必须提高医学影像工程专业实践教学，提升学生的就业竞争力。而在生物医学影像学教育中，使用实际影像设备进行教育，往往由于安全问题和成本高而变得不可行。例如，小型x-射线管和在影像中使用的放射线核素在成本上是可行的，但它们所释放的电离辐射对人体存在安全危害，不适合在高校课堂中使用。如果不考虑安全问题，会发现一台基础的磁共振设备就需要数十万元，而且后期也存在着大量的维护费用，往往不是高校的教育经费可以承担的。当前，在医院的放射科、影像科等科室中，现代化的大型生物医学影像设备被广泛地采用。而在大学的实体教学中，学生却往往没有机会接触这些设备，这就造成了教学与实践环节的脱节。另外，生物医学影像学是一个高速发展的领域，每隔五到十年都会有较重大的突破。而在教学中教材的建设是一个较长期的过程，一本教材往往需要数年才能成形，这就导致了有时教科书和其他教育资源还没出版就有些过时了。

4.生物医学影像学教育中的资源

在生物医学影像学教育中，网络可以为学生与教师提供了一个开放、共享与实时的资源平台，大量的不同影像模式和针对不同的生物医学应用的影像被放在网络上共享，这就使得学生们可以更好地理解图像形成的方式和认识如何根据工程和科学的需要生成图像，从而将抽象概念形象化、具体化。一个在线的超声波教程被证明在帮助BME学生学习超声波的基本知识上比常规教程更为有效。当前，在课堂中使用真正的成像设备是有一定难度的，而影像设备模拟器则是课堂学习一种非常有用的辅助手段。仿真大脑数据库可以根据磁共振设备扫描参数的不同生成T1、T2以及PD模式的大脑磁共振图像。美国的MedSim公司也直接提供了超声图像仿真仪用于实体仿真。在教学过程中，应加强实验室、实习基地、模拟器、网络资源等实验实践教学平台建设，提供给学生一些重要的电子资源，便于学生课外自学，巩固知识，巩固基础性、实用性、稳定性的实践教学资源。根据教育技术的发展，对教学方式、内容与手段等进行改革。从过去的以教师传授，学生被动接受知识向以学生为主体，增强对学生创新意识和动手能力的培养、应用与综合能力的培养，教师积极引导的方式转变，构建良好的学习与交互平台，培养学生主动探索和高级思维的能力，广泛而深入地参与到教学过程。

5.生物医学影像学教育中的教学方法的改进

生物医学影像学的教学不再是以课堂灌输为主，传统的教学模式必然会导致教学质量和学生学习积极性下降，它的改革势在必行。如何高质量地完成现代医学影像学的教学成为摆在教师面前的一项艰巨的任务。学科的迅速发展与实际应用的需求产生导致生物医学影像学技术也不断创新，新的理论、新的方法被应用于生物医学影像学领域，如多模态成像系统的出现，从解剖图像到功能图像，从宏观的组织结构影像到微观的分子影像，成像技术与手段不断更新等。随之，也出现了一些新的生物医学影像处理方法，包括图像的融合、三维图像分割、图像动态跟踪、分子影像分析等。教师的科研方向及课题都具有一定的前瞻性，采用的理论与方法较新。教师可结合具体的项目，实施“产学研”结合，根据所在领域的国内外研究动态，以专题讨论或穿插于课堂教学的方式，及时跟踪学科发展动态，将最新的知识与先进技术介绍给学生，使其掌握本学科最前沿的学术思想与专业知识。此外，宜结合国内外医学影像乃至生物医学工程产业的现状与发展，分析国内相关技术水平与差距，使学生能从宏观上把握学科知识与相关产业发展情况。

影像物理学例8

随着我国宠物医学的不断发展，小动物医学影像技术在宠物临床工作中的地位更加重要，用人单位对影像专业人才的需求越来越大。我院开设《小动物影像技术》课程已有三年，在三年的理论与实践教学中，结合我院学生的特点，结合本专业人才培养的目标，通过教学方法的改进，教学实践基地的建设，教学措施的不断完善，我院在小动物医学影像技术教学中收到了良好效果，使学生的综合素质得到了明显提高，受到用人单位的好评。

一、理论教学中突出影像技术课程特点

小动物影像技术具有自己独立的理论体系，包括放射线诊断技术和超声诊断技术，是多学科相互渗透的综合结果，涉及知识面广。影像技术的核心是为临床提供含有最大信息量的图像，协助宠物医生对疾病作出正确的诊断。专业技术人员要掌握影像专业知识，保证医疗设备正常运转，全面发挥仪器设备的功能。教师要按照教学大纲要求，将放射线技术和超声诊断技术按一定比例分配学时。放射线技术要强调理论知识的学习，理论和实践交叉进行，让学生理解理论指导实践，让学生通过反复的实践加深和巩固理论。超声诊断技术在掌握理论原理的前提下，强调实践，通过大量的实验课，让学生首先掌握正常机体声像图表现，之后通过人造病例，让学生掌握具有病变的声像图表现，从而达到对临床常见病例能够进行诊断的水平。同时，影像教学要让学生及时巩固解剖学、病理学、诊断学、疾病学等课程知识，因此，小动物影像技术课程在专业基础课与专业诊断课之间起着承前启后的作用，具有自身的特点。

二、教学内容要与时俱进

人医医学影像学包括常规放射学、CT、核磁共振、DSA、超声学、核医学、PETCT与计算机操作技能等，而宠物医学影像技术目前主要包括X线技术和B超技术，滞后于人医，设备也落后于人医，但随着宠物医学的繁荣与发展，在不断向人医看齐。因此，随着宠物医学的发展，教学内容和方法需进一步补充和完善。比如，目前宠物医疗中，X线设备已由普通X线机发展到使用数字X线技术，B超设备已从黑白B超发展到彩超，因此，在教学中教师就要及时增加数字X线技术和彩超诊断技术知识，从而适应并满足市场对人才的新要求。

三、教学手段采取多样化

我院影像技术课程在大三上学期开设，为45学时，教学学时少、内容多，一直是困扰教学的大难题。怎样在有效的时间内让学生掌握更多的知识是我在教学中一直思考的问题。传统的教学模式是教师讲、学生听，这样教出的学生理论成绩可能比较好，但实际操作和图像分析成绩不理想，尤其是接触临床后，学生在较长时间内不能独立操作设备和分析评价照片，存在理论与实践脱节的现象，这不符合职业院校培养高技能人才的要求。为改变这种状况，我在教学中不断摸索，从多方面进行了努力。

一方面，大量收集影像素材，将平时在宠物医院门诊工作中遇到的病例拍摄记录下来，将X线片和超声图片保存下来，融入到平时的教学中。教学时将现代教学手段如电脑、多媒体、挂图等应用到理论讲解，将收集的临床所见病例搬到课堂分析讲解，充分利用图片教学，使学生通过感性认识加强理解和记忆，教学中强调科学性和系统性。课堂讲授把教材内容分为详细讲解、重点讲解和一般介绍部分，实验和见习课要紧跟课堂进度，要重视动手能力和分析问题能力的培养，使其真正达到理论与实际相结合，从感性认识上升到理性认识，给学生讲解如何分析图像，评价图像的顺序和方法。针对上节课的内容，选择在临床诊疗中遇到的典型病例和照片，利用课堂前几分钟，让学生独立分析病例、阅片，最后教师进行总结。这样学生会进一步掌握所学知识，很快进入角色，求知欲望增强，接下来的课堂效果会非常好，学生收获会更大。这样能提高学生理论联系实际的能力和综合判断的能力，使学生从一开始就认识到该学科的严肃性、科学性和实践性很强，培养其认真、踏实、严谨的学习态度和良好的学习方法。

另一方面，加强并增加实践基地实践教学，通过人为制造各种需要影像学诊断的常见宠物疾病，供学生实践用，从而解决实践时缺乏真实病例的难题，避免纸上谈兵，并通过不断的见习、阅片等增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣，在理解的基础上加深记忆，无形中提高能力。此外，为尽快提高学生的诊断能力，缩短从理论到实践的进度，坚持上课时读片，多讲临床医师如何根据临床资料对X线片进行分析的方法心得，使学生吸取经验。

四、加强学生的操作技能训练

小动物影像技术是一门应用性很强的课程，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力是影像技术教学的关键。因此，在实验课上和实习阶段，教师要加强学生独立操作训练，让每一位学生都亲自动手操作，从而掌握基本操作技能，如上消化道和全消化道的钡餐造影、钡灌肠、膀胱造影、脊髓造影等特殊造影的操作技能。首先要求学生熟悉如何操作机器，预先布置操作内容，预习操作步骤和注意事项，操作前老师先复述演示，然后在旁边指导操作过程，让学生多练。操作结束后，再对获得的影像图片进行讲解与分析。如此反复，不断加强加强学生的操作技能。

影像技术水平的高低，关系到影像诊断水平的高低，也关系到疾病诊疗水平的高低。培养技能人才的职业院校，只有通过不断的探讨，对教学方法和学生学法进行不断改进，才能收到明显教学效果，所培养出来的学生的能力才会不断提高，才会获得用人单位的认可。根据三年的不断教学改革，实践证明，通过上述方法，我们在短的时间内可培养出具有较强动手能力，适应社会发展需要的小动物医学影像专业人才。

参考文献：

［1］李陟，林黎娟.医学影像技术专业教学体会［J］.中国医疗前沿，2008，3，（6）：50-51.

影像物理学例9

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 周灵（1984—），女，江苏常州人。讲师，博士研究生，主要从事视觉文化与媒介素养研究。E-mail：。

面对视觉文化的当代语境，影像理论日趋跨学科性和多元性，要探讨这些理论的合理性，需要追根溯源，从影像本体出发，再次追问“影像是什么”这一命题。而且，随着视觉技术的进步，影像本体自身也在发生流变。因此，在视觉文化的语境中重新审视影像本体问题，重构影像本体论十分必要。

视觉文化语境中影像本体论的重构应首先厘清其逻辑起点是探求美学角度的“超真实”；其次，这种“超真实”体现在技术、叙事、情感三个维度上；最后，影像本体论应坚持影像的语言观和符号学特性。

一、传统影像本体论的主要观点及局限

“本体论（Ontology）”的概念最初起源于哲学领域，它在哲学中的定义是“对世界上客观存在物的系统的描述，即存在论”，是用形而上学的方法对客观存在进行系统的解释说明的理论，关心的是客观现实的抽象本质。

影像本体论不能等同于影像本体。本体具有唯一性，不可能有两个以上的本体。本体论却可能呈现不同面貌，因为本体论是人对本体进行研究而得到的主观认识，研究者、研究方法和研究背景不同，都决定了本体论可能的不同。

影像本体论研究是对影像性质的形而上学的思考。事实上，摄影影像（胶片及其影像呈现）是影像存在的物质形式，但影像并不仅仅是一种物质现象，也是一种复杂的社会存在，有其特有的经济、政治和文化建构模式。因此，对“影像本体论”的理解存在狭义和广义之分：狭义的“影像本体论”是指以影像的存在形式为核心的影像研究；而广义的“影像本体论”则涵盖所有对影像本质的研究，包括探索影像的基本原理及其实质，这也是影像美学研究的基石。在此基础上才能去探究包括心理学、社会学和符号学等学科在内的影像研究方法论在研究过程中的合理性和科学性，最后完善影像的应用理论，将影像作为探讨某些具体问题的手段。

影像本体论的主要流派有三：第一派以法国电影理论家安德烈·巴赞为主要代表，主张从画面的现实感去追寻影像的本质；第二派以爱森斯坦及莫兰为主要代表，认为影像属于虚构者的王国；第三派则着眼于影像的语言与交流性，以巴尔特、米特里等为主要代表。

（一）影像的现实感

法国电影理论家安德烈·巴赞是影像纪实美学的主要表述者，他在《电影是什么》专著中鲜明地提出现实主义影像美学的三大支柱：电影影像本体论、电影起源的心理学机制以及电影语言进化观。他的电影理论打破了传统影像理论的格局，从哲学、美学、心理学和社会学等多方面拓宽了影像研究的视野。其中，关于影像本体论的论述出自《电影是什么》的开篇《摄影影像的本体论》。巴赞提出，如果用精神分析法研究绘画、雕刻等造型艺术产生的基本原因，可以归结为“木乃伊情结”，体现人类“与时间相抗衡”的心理诉求。巴赞称“摄影的出现是造型艺术史中最重要的事件”。[1]与绘画、雕刻不同，摄影能单纯依赖机械复制，排除“人”的因素，将影像制造出来。巴赞关于影像本体论的核心观点是影像与客观现实中的被摄物同一。摄影取得的影像具备自然属性，它产生于被摄物的本体，它就是这件实物的原型。[2]影像本体论认为，“一切艺术都是以人的参与为基础的，唯独在摄影中，我们有了不让人介入的特权”[3]。“影像本体论”不仅体现在摄影影像与绘画、雕刻等造型艺术之间的区别上，也体现在摄影的成果——电影的表现方式上。

与巴赞持相近观点的学者还包括马尔丹，他说：“电影画面准确而全面地重现了给摄影机提供的东西，而它所摄录的现实也可以说是一种客观视像，照相资料或电影资料作为证据的价值在原则上是难以的”[4]。美国哲学家斯坦利·卡维尔也说：“一幅画就是一个世界，而一张照片只是世界的照片。……放映出来的世界（现在）是不存在的世界，这是它同现实的唯一区别。”[5]德国著名电影理论家克拉考尔更是把影像看成是“照相的本性”、“物质现实的复原”，他说：“电影按其本质来说是照相的一次外延，因而也跟照相手段一样，跟我们的周围世界有一种显而易见的亲近性。当影片纪录和揭示物质现实时，它才成为名副其实的影片。”[6]

这种以现实本体论为基础的影像本体论特别重视摄影机和透镜的功能，认为影像的使命就是记录和再现客观世界，任何破坏客观世界的完整统一的技巧都应当禁用，因而这种影像本体论的美学理想是：注重表现对象的真实，严守空间的统一，保持时间的真实延续，强调叙事的真实。

影像确实能逼真再现客观世界，但是也应该看到，影像的生成有赖于制作者的主观思想，如果制作者表达主观的意愿是强大的，那么影像无疑将倾向于主观，这是因为制作者能够有效地控制媒体，或曰影像本体，正是由于对影像本体的控制才出现了不同的影像风格。

（二）影像的虚幻性

法国电影理论家艾德迦·莫兰等人认为，影像并非现实的简单再现，他们讨论的核心问题是影像具备的构造上的想象现实的能力。影像运用一种不同寻常的逻辑，把看似虚幻的东西转变为现实，认为影像的真正本质是蕴含在事物内部的，影像画面则是将它找出来，从而激发人的想象力，这种想象力属于人的主观能动性，在人类活动中占有重要地位，影像的本质存在于受众与影像之间的共生关系中。

（三）影像的语言本质

第三个主要理论流派的中心观点是影像的语言本质。他们认为，影像是人进行自我表达的一种语言，人与人借此以新的方式建立关系。事实上，20世纪以后，西方的哲学、文学、人类学、精神分析学等诸多学科，都经历了“语言学转向”。所谓“语言学转向”，即是开始使用以索绪尔为代表的现代语言学原理，来研究此类人文学科领域，这些学科所研究的，本质上仍然都是文本。20世纪中后期，西方又经历了“文化转向”，文本研究的基本方法随之拓展到了其他领域。例如，对于影像，“语言学转向”就意味着，无论影像如何“逼真”地记录了现实，也不能因此将其与现实等同起来。而在符号学的视域中，影像并非真实存在，而是由真实存在物的影子构成的像，或曰真实存在物的影子的影子，[7]其实质是对影像本体的更深层次探讨。

以上列举的三种主要观点都属于影像本体论的范畴。传统影像本体论的贡献体现在两个层面：一是人们在影像的认识中自我意识的觉醒，二是更清楚地审视影像与现实的关系。

我们需肯定传统影像本体论作为真实美学理论基石的重要作用，也应看到这一理论忽视了包括题材选择的主观性、光影处理的艺术性、影像手段的丰富性、影像风格的多样性等诸多方面的影像艺术审美本性。更重要的是，在当代视觉文化的语境中，随着时代变迁、技术发展，影像本体自身也在发生变化。

二、视觉文化的当代语境引发影像本体的流变

影像的发展演进史与所处时代的文化语境有着密切的关系，在图像压倒文字的视觉文化时代，影像充斥人们生活的各个层面并不断被消费，因而也受到空前的重视。而影像本体的核心议题仍然在于影像与现实的关系问题，或曰“真实”的问题。

笔者认为，视觉文化的当代语境对于影像本体论的影响突出体现在两点：一是流动影像对“真实”的改写，二是视觉技术对“真实”的颠覆。

（一）叙事的梦：流动影像对“真实”的改写

流动影像对于人类的影响是深刻的，也引发了人们对于视觉文化当代语境的关注，对于视觉文化的特点，匈牙利电影理论家巴拉兹这样论述：人们可以“纯粹通过视觉来体验事件、性格、感情、情绪，甚至思想”。而以电影为代表的流动影像，则是运用“一种可见的直接表达肉体内部的心灵的工具”，[8]消除了此前印刷文化对于人类视觉审美体验的压抑，也摆脱静态摄影对于时间的限制。

在视觉文化的当代语境中，不同的理论家对于流动影像本体有着不同的看法。以德国著名电影理论家齐格弗里德·克拉考尔为代表的部分学者的观点始终与巴赞的现实主义观点相近。而以法国电影理论家麦茨为代表的部分学者则认为影像的本性并不在于再现现实，而在于叙事和营造梦境。麦茨认为：流动的影像是“想象的能指”[9]（Imaginary Signifier），其中“想象”是精神分析学用语，源于拉康的人格构成理论，除了映现和构想之外，还带有某种非理性的意思；而“能指”是结构主义语言学用语。因此麦茨的研究观点可以表述为：流动的影像是一种梦，也是一种语言。

当流动的影像在时空展开并以叙事为主旨，就逐步发展为以蒙太奇为基础、兼具叙事和抒情属性的影像文本。巴赞认为蒙太奇方法是对现实的分解，是不真实的，与电影的基本特征是背道而驰的。他认为影像必须是纯粹的、严格地尊重空间的统一性，而长镜头可以很好地体现这一点，高明的导演应当运用长镜头让观众理解一切，而且保持事物原有的整体感和统一性。而事实上，视觉文化语境中的流动影像不仅能忠实地记录和再现历史，而且能将人的欲望和梦转换成逼真的画面。“蒙太奇是通过剪断使现实符号化，然后再通过连接来叙述含义。”[10]

视觉文化语境中蒙太奇的意义在于对影像“真实”的改写，将流动影像的真实性一分为二：一方面是事物的客观存在性，另一方面是事物时空关系的假定性。至此，传统的影像本体论已显得不合时宜了。

（二）超真实的拟像：视觉技术对“真实”的颠覆

视觉文化在当代的发展趋势之一即是视觉技术的进步。如前所述，蒙太奇与特技丰富了影像的视觉表现力，而随着现今数字虚拟技术的发展，使得现实的世界充斥着虚拟的影像，具体体现在“影像的虚拟，还有时间的虚拟（实时）、音乐的虚拟（高保真）、性的虚拟（淫画）、思维的虚拟（人工智能）、语言的虚拟（数字语言）和身体的虚拟（遗传基因密码和染色体组）。高清晰度标志着越过所有正常决定通向一个实用的——确切地说是‘决定性’的——公式，通向一个参照元素的实体越来越少的世界”。[11]因此，现代影像对现实事物的再现结果，从视觉效果来看，影像已经呈现出真假难辨，虚拟的影像具有以假乱真的表象，是一种“超真实”的虚拟影像。

可见，视觉技术所带来的视觉媒介的不断延伸，使得影像的真实性和客观性已经突破了传统“眼见为实”的逻辑。图像时代的“真实”与“眼见”已不存在必然的直接对应，而是与视觉技术呈现逻辑关联：一方面，“真实”不再局限于人的肉眼观察；另一方面，各类影像颠覆“真实”，呈现出令人难辨真伪的“超真实”。

三、视觉文化语境中影像本体论的重构

视觉技术的不断发展，突破传统影像的表现形式，同时也冲击着传统的影像本体理论。人们对于影像本体问题的重审及重构，需解决以下问题：第一，影像本体问题研究的逻辑起点是什么？第二，在视觉文化的当代语境中影像本体呈现何种特质？在数字技术极大发展，拟像充斥并可按照人的意愿任意生成的今天，影像是否还需要“求真”？第三，应当以怎样的视角看待当代语境中的影像？

（一）影像本体的逻辑起点：探求美学角度的影像真实

从影像的生成机制来看，影像最初等同于物质现实的光学复原，影像从诞生之日起就与被摄物的真实性密切相关。

美学角度的影像真实应当包含这样以下几个层面：一是影像来源的真实，即生活真实或现实存在，即上文探讨的影像本体；二是创作者对于真实的认知和判断；三是如何运用叙事技巧等，表达创作者对于真实的认知和理解；四是从美学接受的角度，揭示影像受众在影像欣赏过程中的真实感体验。

随着视觉技术的进步，蒙太奇语法、数字特技及数字虚拟影像的出现，影像的“真实”必须从更高维度来考量。当代影像探求的不再是被摄物的“真实”，而是朝着美学角度的“超真实”进发，这是一种技术的、叙事的、情感的“超真实”，也意味着向真实美学的最终回归。正如鲍德里亚所说：“这也是现实在超级现实主义中的崩溃……真实化为乌有，变成死亡的讽喻，但它也因为自身的摧毁而得到巩固，变成一种为真实而真实，一种失物的拜物教——它不再是在先的客体，而是否定和自身礼仪性毁灭的狂喜：即超真实。”[12]

（二）技术的超真实：影像是对现实的增强

随着影像技术的发展，通常意义上的人们“眼见为实”的视野进一步延伸，可以达到许多常人视觉所不能到达的领域，大至茫茫宇宙，小至微生物。尤其是数字化的视频技术已经实现“无中生有”的虚拟，数字影像已经不是严格意义上的影像，因为其生成是借助数字运算，在主观意愿的指引下对影像素材进行任意塑造和合成，数字虚拟影像的生成日趋便捷化、逼真化。这是对传统意义上视觉真实的挑战和颠覆。这种极度的真实是不可思议的，从某种程度上看，影像的真实反而成为一种不真实。影像在技术性条件下呈现的是另一种真实，一种“超真实”，虚拟的影像则是将这种超真实推向了极致。

（三）叙事的超真实：影像创作者真正的创作意图

影像叙事的“真实”，笔者认为应从以下两个层面上来考量。第一，影像内容与客观存在物非完全相符。如让·米特里所说：“现实的影像所再现的只是外形，而不是外形具有的本质及其在空间的延伸，也就是说，现实的影像不是现实，而仅是其影像：我可以坐在一把椅子上，但是，我不能坐在一把椅子的影像上。”[13]作为记录工具，摄影机不可能使摄得的影像与客观事物本身完全一致。其次，聚焦于客观事物或事件本身。一旦客观事物成为“媒介”中的“现实”，尽管“媒介现实”来源于现实，但由于导演、摄像机、媒体等媒介的介入，使该事件脱离了严格意义的“真实”，具备了“超真实”。

第二，“叙事的超真实”才是影像创作者追求的真正的“真实”。对于“叙事的超真实”的理解是达到一种艺术真实，本质的真实。而这种“真实”是不受手段的限制的，可以用“纪实”来实现，也可以运用叙事技巧，如蒙太奇的连接。手法的选用根据题材、事件内容确定。影像中人们接触的是“真实世界的影像”，“真实性的效果”是在素材采集完成后，通过叙事手段完成的。当人们极力想通过影像来表现和展示现实世界的外部真实时，往往会忽略一个重要前提：创作者真正的创作意图不仅仅是为了简单地反映生活，而是要在表达思想内容和再现客观现实之间创造一种特殊的美学关联。影像创作的目的在于表达创作者对客观生活的正面的价值判断，并以此实现与受众的情感交流。

（四）情感的超真实：影像受众的心理诉求

影像是否“真实”，需要受众的参与才能完成。受众是判定影像与客观事物是否相符的关键性因素。受众判定影像是否与真实生活相符的标准是影像是否符合社会价值体系和自身审美习惯。社会价值体系是受众判定影像呈现的事件真实与否的重要因素，影像中呈现的价值观若与社会主流价值体系相符，受众就会感到真实，反之会觉得虚假。而审美习惯一方面可能是集体无意识的表现，受社会主流的审美影响；另一方面审美习惯与受众的艺术修养有关。因此，如果影像的艺术表现无法与受众的价值体系、审美习惯达成一致，受众就会缺乏真实感和审美享受。

影像所达到的情感“超真实”是一种出于受众心理上的认同感，以及建立在此基础上的关于“真实”的幻觉，或曰一种“真实性的效果”，或进一步说，是一种与时空相抗衡的心理诉求。无论是远古人的岩洞壁画，还是现如今以假乱真的虚拟影像，对已逝去的和未来无缘目睹的事物好奇心，驱使人们去追求一种亲历式的感觉。而除去影像之外的其他叙事工具如语言、绘画等，都不能让人们真正体验到这种亲历的感受，这也是人们对于影像这一表现形式如此前赴后继的动力所在。

（五）坚持影像的语言观和符号学特性

“影像肯定不是一种语言系统，然而，它可以被看成一种语言。”[14]人的任何思想都是在表达过程中定型的，而语言则是其中最直接的表达形式。因此我们可以说，思想一般而言是经由语言表达而定型。语言世界与影像世界的共同之处不在于形式，而在于结构。不论是语言还是影像，要想呈现意义，都必须按照“约定俗成”的规则。

影像符号学的创始人，巴尔特的学生克里斯蒂安·麦茨对电影语言有如下描述：“每一影像的创造虽然是自由自在，但是这些影像的组合问题——剪接与蒙太奇——则把我们带入影像符号学的核心。这情形看来有些矛盾，这些源源不绝的元素单位（有点任意的性质！）——影像要进一步组合时，突然却必须面临一些大的语义群结构的限制。任何影像之间决不会相同，但是大多数叙事性电影在其主要的语义群特征上却是大同小异。”[15]即是说，影像按照某种特定的规则结构成为画面，具有了符号意义，使之成为语言。影像语言需借助某种“语法”，在这个层面上，视听语言的语法规则与一般语言区别不大。

影像语言是视听与形象的符号，形象的数量是无限制的，不仅人与物的影像本身，摄影机距离、角度、镜头完全不是一般语言中的词。影像语言没有固定的词，说一般语言就是去使用它，而说电影语言在某个程度上是去发明它。

影像可以看成是一种特殊的语言，这是由其直接意指状态决定的。直接意指的根基是符号的能指与所指的相似关系，这直接导致了影像语言的特殊性，并未使之丧失语言属性与符号属性或符号学角度的认定。所以麦茨认为：“影像符号学可以既被看作一种关于直接意指的符号学，又可以看作一种关于含蓄意指的符号学。”[16]直接意指是对影像语言单纯符号层面的认定，它相当于巴尔特所描述的一级符号系统；而含蓄意指则关联到影像的本文层面，相当于二级系统。麦茨认为含蓄意指在有关影像美学特性的判断上具有重要的作用，“含蓄意指研究使我们更接近于作为艺术的影像观”。因为“电影艺术位于和文学艺术同一的符号学‘层次’上：真正美学的序列类型和限制因素起着含蓄意指的作用”[17]，这样麦茨既指出了影像语言的特殊性，又全面地确定了影像的符号学特性。

今天，影像语言的发展已经超越以往以模拟再现为目标的原始符号和叙事抒情绘画传统，成为新兴的发展中的语言体系。影像在符号特性、语言结构形式上都与文字语言有着许多惊人的相似。在视觉文化语境中，视觉媒体的主导地位决定了人们更应当对影像与言语符号的差异作出思考，从而揭示影像语言的特异性。

影像本体论是影像研究永恒的课题，随着时代的发展和社会的进步，也会不断地面临新的问题和挑战，特别是在视觉性因素凸显、社会意识形态更加复杂、艺术形式日益多元化、影像制作手段更为强大的视觉文化时代，影像本体的流变深刻地影响着影像的创作范式和受众的接受过程，影响着人类的思维和生活方式，而这些现象也证明着视觉文化的转向。如何理解影像本体，如何继承并发扬其实质，如何将其研究与时代语境相关联，构建特定语境中的影像本体论，是每个影像研究者和影像美育实践者的职责所在。

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[11] [法]鲍德里亚.完美的罪行[M].王为民，译.北京：商务印书馆，2002.

[12] [法]鲍德里亚.象征交换和死亡[M].车槿山，译.北京：译林出版社，2006.

影像物理学例10

电影的发展历程是电影技术与电影艺术不断相互作用、相互促进的前进历程，在浩瀚的电影发展史中，每一次电影技术的革新都为电影艺术带来了新鲜的元素和观念。伴随着历史的脚步，当电影艺术迎来了数字化背景下的虚拟现实技术，观众眼前的电影呈现了不同以往的形式与内容。数字影像技术导致了电影艺术的全面变革，在数字技术改变了电影艺术传统的制作方式的同时也对传统的电影美学理论――电影影像本体论提出了严肃的思考命题。安德烈・巴赞曾经严肃地提出了“电影是什么”的命题，而今天，数字影像技术将带领我们再次探讨电影到底是什么。

一、数字技术给电影带来革命性的影响

电影自诞生之日起，就与科学技术之间有着千丝万缕的亲密关系。“任何一部世界电影史，既是电影艺术发展史，同时也是电影技术发展史。”电影作为一门技术与艺术相结合的现代艺术门类，通过源源不断地吸收最新的科技成果，以充实和提高自身的创造力和表现力。科学技术的进步，对电影艺术的发展，对电影语言的革新，甚至对电影美学观念的演变，都有着不容忽视的重大影响。数字技术作为继声音、色彩之后的第三次电影技术革命，给电影带来了巨大的冲击。从一定意义上讲，数字技术的出现完全颠覆了传统电影的制作方式与美学观念，为世界电影开启了一个新的篇章。

1976年的影片《星球大战》成功地使用了由计算机控制的摄影运动控制系统，通过数字化处理将电影的影响展现在银幕上，开启了现代电影技术的新时期序幕。1989年摄制的电影《深渊》中出现了由计算机技术创造的水中生物形象，宣告数字电影影像时代的到来。直至2001年，电影《指环王》成功地采用了计算机智能动画技术，电影艺术迎来了数字时代的发展契机。“虚拟现实”这一新兴名词广泛应用于现代电影创作中。这种新的现实主义的电影影像特性是指“它在视觉表象上具有客观世界物质现实的外观，但实际上却是人工合成的。它是一个关于现实的全新版本，一个假的现实，一个虚拟的非现实。”由于数字技术为电影艺术带来了“虚拟现实主义”，在电影中，观众看到的影像不再是现实物质，影片中的人物、事物或景物的影像不再是摄影机拍摄出来的，而是由计算机生成或者数字影像的合成产物。这样，伴随着数字技术的不断发展与创新，对电影美学的重要理论――电影影像本体论势必产生重大的革命性改变，电影到底是什么?

二、巴赞与电影影像本体论

在电影发展史中，除却技术的革新如影随形，电影的每一步发展也都伴随着电影理论的鞭策与思考。其中，法国电影理论家安德烈・巴赞的理论在世界电影艺术史上具有转折性的关键作用。继苏联蒙太奇理论的提出，巴赞的电影影像本体论成为世界电影理论史上的重要里程碑。

电影影像本体论从电影的技术特性出发，强调摄影影像与客观现实中的被摄物同一，把电影界定为一种“照相现实主义”的艺术，摄影机通过自身的运动和胶片的光化学反应捕捉住经验世界中物体的运动，在银幕上复制出运动物体的图像。同时，巴赞指出“摄影影像具有独特的形似范畴，这也就决定了它有别于绘画，而遵循自己的美学原则。”同时，巴赞在其本体论中，对于观众的心理分析从本体引申到了原始心理情结。他认为电影发明的心理学基础就是渴望再现完整现实的幻想，电影是人类追求逼真地复现现实的心理产物。木乃伊“情意结”迎合了人类心理的基本要求――与时间相抗衡。而总体来说，摄影比绘画的高级之处就在于“因为摄影不是像艺术那样去创造永恒，它只是给时间涂上香料，使时间免于自身的腐朽。”电影摄影不仅具有照相似的再现空间的功能，还可以同时记录时间，具有再现现实的时空性，因而电影的美学特性在于揭示真实，这种真实理所应当地包括视听真实与时空真实。

但是在21世纪的今天，数字技术蓬勃发展的时代背景下，巴赞的电影影像本体论随着科技的进步而开始出现了动摇与颠覆，电影银幕上呈现出来的光怪陆离的影像或者情节，都不再是通过电影摄影镜头拍摄而成的，观众沉溺于这些影像的心理初衷也不再是对于时间和空间的绝对向往。所以，电影影像本体论的这种动摇与颠覆不仅体现在影像本体论的物质基础上，同时还体现于影像真实的接受心理的重构中。

三、数字技术对影像本体论的冲击

(一)影像真实的物质本体改变

自1898年卢米埃尔兄弟的第一部电影短片开始，电影艺术便与“真实”紧密相随。由于电影摄影技术能够逼真地记录和复现客观世界，使得逼真性成为影视艺术基本且重要的美学特性。巴赞的影像本体论认为，电影就像指纹一样逼真地反映着现实，影像与现实存在着一一对应的关系。“摄影与绘画不同，它的独特性在于其本质上的客观性……在原物体与它的再现物之间只有另一个实物发生作用，这真是破天荒第一次。外部世界的影像第一次按照严格的决定论自动生成，不需人加以干预、参与创造……一切艺术都是以人的参与为基础的，唯独在摄影中，我们有了不让人介入的特权。”

但数字技术下“虚拟现实”的介入，使得电影影像本体论的核心基础――物质现实变得土崩瓦解。无论是《侏罗纪公园》中的恐龙、《泰坦尼克号》中的冰河沉船，还是《玩具总动员》中的全三维动画，这些在电影银幕上所展现的一幕幕光怪陆离、远古未来的场景已不再是摄影机与被摄物体的同一，也不再是“物质现实的复原”，而是由数字技术制造出来的“影像真实”。而这些影像也由客观的物质现实通过人脑想象变身为计算机处理系统中的数字指令。

“随着数字技术对影像生成方式的革命性改变，影像不再是一个简单的摹本，而是在电脑与人脑的直接关联下有了自己的生命和动力。”电影创作者的丰富想象力即可为未来影像提供摹本。2007年的《我是传奇》中，孤身一人的救世英雄要时刻面对恐怖凶残的吃人魔鬼，寻找破解人类消亡的神秘解药。2008年的《水啸雾都》采用了三维数字技术为观众描绘了一幅未来时空内，地球环境恶化，洪水泛滥给英国市民带来的恐慌与灾难。这些影像在我们的现实生活中是不存在物质本体的，而是人类自身创造的思维方式带来的产物。电影也不再需要把任何一种客观存在的实体摆放于镜头之前来力求创造出一个又一个真实存在的物质本体。现实与影像之间的对应关系瓦解后，关于影像本体论的理论基点便被动摇和改变了。尽管巴赞在后期 也意识到电影作为一门艺术不可能实现对客观现实的完整再现，因此他又提出了“电影是现实的渐近线”的观点。在这一观点中，巴赞力图说明电影虽然不可能完全等同与实现，但应该不断地向现实靠拢。然而这种以物质现实为主要基础的“渐近线”理论也随着数字技术的不断演进而备受挑战。

数字化影像产物的不断涌现，让我们看到了现实生活中根本没有摹本的“真实再现”，影像的物质本体没有真实的依托，但是，电影却好像更加符合现代人的欣赏口味了。这说明，在电影影像真实的接受过程中，观众的心理发生了巨大的重构。

(二)影像真实的接受心理重构

巴赞认为，电影产生的心理基础在于人类内心固有的“木乃伊”情结，人类内心要求镜头保留时间的真实与空间的真实。巴赞提出用长镜头摄影与景深镜头来取代和对抗传统的蒙太奇手法。我们可以看出，巴赞的影像本体论主要来源于一种心理的真实，或者说主要是一种感知的真实。“我们用现实的幻想取代了客观现实……这是一种必然性的幻想，但是，它会很快使人迷惑，失去对现实本身的知觉，在观众的脑海中，真实的现实与它在电影中的表象合二为一。”但是数字技术的进步引发了数字电影的兴起与蓬勃，数字电影为我们带来的游戏心态，是对视听奇观的享受而不是对银幕现实的认同。观众明知眼前的星球战役、自然灾难等种种奇观是虚拟生成，却还是乐于沉迷其中，啧啧称赞。这就说明，数字时代不仅造就了新的电影语言表达方式，同时也造就了一批从未有过的数字时代的观众。而与此同时，我们不得不发现观众接受心理的改变对影像本体论的心理基础也造成了巨大的重构，即对现实理念的重构。