弥合新冠疫情时代的技术鸿沟：利用虚拟 outreach 项目向初高中学生普及影像技术

通过虚拟讲座对现代成像技术进行专业级直播，有助于激发学生对 STEM 职业的兴趣，同时为学生提供接触 STEM 领域榜样人物的重要机会。以成像技术为重点的虚拟科普活动，能够有效缩小农村地区学生在技术获取方面的差距，同时有助于增加参与 STEM 相关领域学习的学生人数。

我们在虚拟 STEM 科普讲座中采用的综合方法可作为面向服务不足人群的初步招募工具，有助于促进 STEM 人才输送渠道的多元化。视频切换器是本方案中的关键设备。将 USB 线的一端插入视频切换器的 USB 输出端口，另一端插入直播用笔记本电脑的 USB 端口。

将视频切换器附带的以太网电缆插入视频切换器的以太网端口。将电缆的另一端插入一个 USB 3.0 转千兆以太网适配器。然后将适配器的 USB 端插入直播笔记本电脑的另一个 USB 端口。

将用于提供画中画（PIP）模式小窗口的视频摄像机的HDMI输出端连接至配备遥控器的多端口HDMI切换器。将一根HDMI线缆的一端连接至超声笔记本电脑的HDMI端口，另一端连接至单路转换装置的HDMI输入端。再将另一根HDMI线缆的一端连接至该转换装置的HDMI输出端，另一端连接至视频切换器或HDMI切换器。

设置转换器的内置开关，以重新配置超声笔记本电脑的HDMI输出，使其符合视频切换器的HDMI输入要求。在三维解剖可视化台站的设置中，将一根超长HDMI线的一端插入解剖可视化台，另一端插入视频切换器或HDMI切换器的其中一个HDMI端口。在脑电图工作站的设置中，将无线蓝牙适配器插入计算机的USB端口。

将泡沫帽插入脑电图头戴设备的14个导联中的每一个，并在每个导联上滴加几滴生理盐水滴眼液。将头戴设备放置在标准化患者或SP的头部，并根据头戴设备的说明书调整导联的位置。接下来，打开专用的脑电图计算机，并启动无线脑电图头戴设备软件。

选择可用的头戴式设备。点击“连接”，并按照说明操作，直到头戴设备图像上的所有指示灯均变为绿色，表明全部14个导联均已接触良好。然后单击窗口左上角的无线头戴设备软件链接，将屏幕切换至实时脑电图（EEG）记录界面。

屏幕上将显示来自14个导联的每个导联的波长。然后按照文稿中描述的步骤激活脑电图脑可视化软件。在广播用笔记本电脑上激活视频切换器软件控制，并点击宏的下拉菜单。

单击宏弹出窗口上的“Create”按钮。然后单击面板中的第一个空槽位，再单击加号按钮。为此第一个镜头输入名称，然后单击记录按钮。

如果镜头将启用活动的画中画（PIP）模式，请点击下一个转场部分中的“on-air”按钮。然后在屏幕右侧，进入“Upstream Key 1”部分并点击 DVE 选项卡。在画中画模式的小画面视图中选择摄像机作为填充源。

通过输入 X 和 Y 位置及尺寸来调整插图视图的大小。单击宏弹出窗口，然后点击红色小按钮以停止录制。对于超声成像，应指导学生理解超声图像的顶部对应于放置在胸部的探头位置。

在不同切面展示心脏的B模式成像，并指出心腔和瓣膜。使用彩色多普勒模式展示血流通过心脏的影像，并解释红色表示血流朝向探头方向，蓝色表示血流远离探头方向。接下来，在计算机断层扫描（CT）教学环节中，通过具体病例说明骨骼和金属在CT图像上的表现，与液体和空气的表现进行对比。

对于心脏的CT成像，展示正常大小心脏与肺部的相对尺寸。在横断面视图中识别心脏的四个腔室。在正位视图中，追踪主动脉从左心室发出的走行。

然后辨认主动脉弓的主要分支，并追踪主动脉进入腹腔。展示一个心脏扩大并植入起搏器的病例。利用该病例演示扩大的心脏占据胸腔左侧大部分区域的情况。

沿着起搏器导线进入心脏。接下来，展示一例接受过开胸心脏手术的患者，其胸骨由金属钢丝固定，可见手术痕迹。选择保存的图标以显示闭塞的右冠状动脉。

然后识别并追踪从主动脉发出并延伸至心脏的冠状动脉旁路移植血管。对于脑电图检查站的内容，将无线头戴设备展示在SP点上，指出分布在大脑不同脑叶上的14个导联。在软件中调高阈值，以显示全脑均处于活动状态。

在无线脑电图软件中降低脑电波的阈值，以显示特定脑叶（如额叶和顶叶）内高活动区域的定位。要求模拟患者（SP）进行咀嚼，以演示脑电图记录中的运动伪迹。然后在观察孤立的α波时，要求模拟患者闭眼，以演示α波活动的增强。

本研究中描述的心脏主题虚拟科普活动的示例视频帧如图所示。这些合成图像展示了在心脏和大脑主题科普活动中使用同龄人主讲人的实例。图中显示了一名患者右冠状动脉闭塞及冠状动脉旁路移植术的CT扫描三维重建图像。

展示了无线脑电图（EEG）记录大脑活动的应用，包括原始脑电图记录以及通过软件对脑电活动在大脑中的可视化呈现。此处还列出了虚拟 STEM 科普讲座的内容，以及针对目标受众和教师对虚拟科普活动的评估结果。现代影像技术有助于加强学生对解剖学的理解。

通过图像指出结构有助于学生了解基本解剖学。结合现代影像技术演示，可根据初中和高中课堂的年级水平灵活调整虚拟科普讲座内容，无缝融入现有课程体系。