在生物医学影像工程领域，虚拟仿真软件具有不可替代的重要性，它能够模拟真实的成像环境，让学生在虚拟场景中进行操作练习，从而更好地理解成像原理和设备操作。为更好的提高教学质量和培养学生的实践能力，北京欧倍尔与西安电子科技大学联合打造了生物医学影像系列虚拟仿真软件，共筑产学研融合新未来。

一、冷冻电子显微镜虚拟仿真软件

冷冻电子显微镜虚拟仿真软件以冷冻电镜为原型进行开发，主要培训学员学习冷冻电镜的原理、结构等理论知识，练习仪器的基本操作流程，包括仪器概述、操作规程、基本知识等内容，通过动画展示冷冻电镜的工作原理，以及模拟从设备开机、样品准备、上机检测整个完整的冷冻电镜操作过程。

1、软件内容

①样品准备

软件包含辉光放电仪开关机操作使用，辉光放电仪对铜网进行处理，泡沫转移杯的组装、乙烷液化，使用移液枪转移目标样品、样品的快速冷冻处理等操作。

②上机前准备

经快速冷冻处理后的样品的装卸、向冷阱中加入液氮，工作站中检查真空度、设置高压等操作。

③检测过程

工作站中加热灯丝，调整光斑状态、位置和强度，调节光阑、放大倍数，找到样品位置。在显示器上选取需要拍照的区域，调节焦距，切换至慢扫模式进行拍照。

④结束实验

实验操作完成，进行完整的关机操作：工作站中进行关闭灯丝、关掉高压、归零样品台等，场景中取出样品杆、关闭工作站。

⑤分析过程

打开分析工作站，新建项目和空间。构建Import Movies任务并确定文件路径。编辑任务参数，如原始像素大小、加速电压、球差、总曝光剂量等。再经过运动校正、CTF 估计、颗粒挑选、检查挑选结果、选择二维类等操作辅助，最后构建三维模型。

2、软件功能

①理论知识讲解

通过文字、图片、动画及视频相结合的形式展现知识点，包含仪器原理、理论知识以及仪器结构等丰富的内容。

②仿真工作站

模拟真实工作站操作，采用机理模型，工作站实现检测条件设置、数据采集、图像分析等功能，能够将样品真实的图像变化展现出来，多功能控制面板实时控制成像位置和大小，贴切真实变化。

③交互步骤提示

交互步骤按照规范的实验流程进行指引，用户提前操作的步骤会自动跳过，智能化指引操作，更有利于操作练习。

④智能评分系统

评分系统与步骤提示一致，评分状态以不同颜色区分，实时对3D场景中的操作进行智能评定，评分可导出、打印成绩。

2、CT成像设备实验虚拟仿真软件

CT成像设备实验虚拟仿真软件包含CT成像原理和仪器构造的学习，分为测试工作站和分析工作站，可进行上机操作及伪影排查。包含观看CT机原理，包括第一代（平移/旋转扫描方式）、第二代（平移/旋转扫描方式）、第三代（旋转/旋转扫描方式）、第四代（旋转/静止）、第五代（静止/静止方式），半透化呈现仪器构造。

1、软件内容

①查前询问

CT检查前的医患沟通，通过对话形式展示沟通要点，患者进行防护服的穿戴以及身体摆位，将病人的检测部位对准到检测器。

②检查过程

患者进床后核对患者信息、完善检查基础信息如：姓名、性别、年龄、类型等，根据检查部位和实际情况选择检查姿势，设置扫描协议和扫描协议组，启动扫描程序。

③检查结束

扫描结束后，查看扫描图像是否符合需要，将患者移出扫描床，并与患者进行对话。

④分析图像

查看扫描图像和三维重建图像，分析病因，将扫描图像打印。

⑤重构与伪影

通过调整螺距、算法、旋转角度等重构因素，认识和因素对重构图像的影响。通过伪影的图片，对伪影进行排查。

2、软件功能

①构造展示

通过模型半透展示仪器内部构造，指向模型显示对应标签，并且可以360度拖拽观察CT机主要部件，直观形象的对CT内部进行认知。

②仿真工作站

采用机理模型，操作台可实现对CT仪器的控制和扫描，工作站实时获取扫描图像，实现动态的、清晰的二维、三维图像变化，带给用户更加真实的操作体验。

③理论题

伪影排查设置单选题、简答区供学生进行伪影排查。

三、其他生物医学影像虚拟仿真软件

除了以上内容外，我们还开发了其他生物医学影像虚拟仿真软件：生物医学工程影像设备研发、光声成像实验、光学成像实验、Micro-CT成像设备实验、智能图像处理虚拟仿真软件等。

此外，光学成像实验和Micro-CT成像设备实验还可支持元宇宙版本的软件操作模式，可以多人一同进入元宇宙空间，同步完成软件任务，提高玩家的协作能力，实现多人协同。