医学机能虚拟实验室

ZH—机能虚拟实验室方案提供专家主讲人：张良机能学虚拟实验系统•机能学虚拟实验客户端运用计算机信息技术模拟药物及作用因素对呼吸、血压、泌尿的影响；学生利用器材库器材进行实验台的搭建或者模拟手术的仿真实战等。教师可以通过服务端管理程序自定义曲线样式、动态添加实验、自定义药物及药效。•机能学虚拟客户端分为：动物与器械、手术操作、仿真实验、实验自测、药物考核等模块。机能学虚拟实验系统•1.动物与器械：系统按照目录结构查看实验的相关实验动物及实验器械，介绍实验动物的生理特性、生理常数、介绍实验器械的用途与使用说明。•（1）、实验动物包括：蟾蜍、大鼠、小鼠、豚鼠、裸小鼠、新西兰兔、家兔、犬、普通家猪、恒河猴•（2）、实验仪器介绍包括：蛙类手术器械，哺乳类动物手术器械。•*动物与器械部分要求留有接口，用户可以根据自身需要，自己可以独立添加、更新、删除实验器械及实验动物。蛙类手术介绍机能学虚拟实验系统机能学虚拟实验系统机能学虚拟实验系统2.手术操作：按照目录结构观看视频手术操作过程，掌握操作要领。（1）手术操作包括：兔类操作、鼠类操作、蛙类操作、犬类操作、其他操作、骨骼肌、期前收缩、神经干动作电位、蛙心灌流、呼吸综合实验、尿液因素、血压综合、人体实验、传出神经系统药物药理实验、蛋白质薄膜电泳、拟肾上腺素药与抗肾上腺素药的作用、卫生部机能视听教材*手术操作部分要求留有接口，用户可以独立添加、更新、删除手术操作视频，用户可以上传有自身学校特色的视频。机能学虚拟实验系统3.仿真实验：虚拟实验环境中可查看实验的实验对象、实验试剂、实验器材、实验介绍、实验步骤、仿真实战及仿真实验。模拟各种药物对动物呼吸、血压、泌尿、张力等影响。实验模块包含：生理学实验、药理学实验、病理生理学实验及其他实验模块。机能学虚拟实验系统（1）生理实验：骨骼肌实验、期前收缩和代偿间歇、蛙心灌流、血压调节、呼吸调节、平滑肌特性、泌尿实验、神经干AP、膈神经放电、皮层诱发电位、微音器电位、影响尿生成的因素、神经干动作电位、降压神经实验等。机能学虚拟实验系统（2）药理实验：抗高血压药物实验、动脉血压综合实验、苯海拉明药效实验、药物急性毒性实验、磺胺半衰期测定、PH对药物排泄的影响、安定的抗惊厥作用、度冷丁镇痛作用（热板法）、药物的协同作用、药物对高血压大鼠血压的影响、拟肾上腺素药与抗肾上腺素药的作用、拟肾上腺素药与抗肾上腺素药对麻醉大鼠的影响、传出神经系统药物对狗血压的影响、有机磷酸酯类的中毒与解救、给药剂量与给药途径对药物血浓度的影响、药物对小白鼠学习记忆里的影响。机能学虚拟实验系统•（3）病生实验：水肿、乏氧性缺氧、失血性休克、急性右心衰竭、急性呼吸功能不全、白鼠CO中毒实验、白鼠亚硝酸钠中毒实验（生理盐水与美蓝对照）、心律失常和高钾离子等。•（4）、其他实验：药物考核、人体动脉血压测定、人体心音听诊、蛋白质薄膜电泳、琼脂糖浆凝胶电泳检测重组质粒、小鼠肝脏总RNA提取、人体呼吸-脉搏-心音综合实验等。机能学虚拟实验系统•*仿真实验部分要求留有接口，用户自定义特色仿真实验，其中包含对实验对象、实验试剂、实验器材、实验介绍、实验波形曲线等，均以独立添加、更新、删除，对药物及其药效进行自定义的维护。•*仿真系统对波形可以进行标尺度量、进行横向纵向的压伸处理和速度等控制，模拟显示药物在体内的浓度变化，可以对药物进行换洗。机能学虚拟实验系统•【仿真实验使用】•首先进入的是一个实验项目界面，我们将生理、药理、病生等一些主要的实验项目呈现了出来，点击一个实验，进入该实验的仿真界面，可以看到实验相关部分，该实验的实验说明、实验对象、实验器械、实验试剂，还有两块就是我们的仿真操作和仿真实验，仿真操作中有仿真实验组建、仿真实验流程操作.【仿真实验使用】仿真实验：上面有一排工具栏，输出，打印，测量等，主工作区记录的波形，右侧是药量浓度、波形控制，下面作用处理因素和动物反映贴图,演示骨骼肌实验：记录了两导，张力和标记，当我们单刺激的时候发现张里发生一次变化，当我们连续低频刺激（鼠标一直按着或者不停的连续点击）的时候发现发生了不完全强制收缩，连续的高频刺激（鼠标一直按着或者不停的连续点击）的时候发现发生的完全的强制收缩，在这种环境下，我们不需要真实的实验环境，实验仪器和试剂，在计算机的模拟环境下就可以了解到实验；所有的药物在我们的后台都是可以动态增加修改。机能学虚拟实验系统•4.实验自测：实验自测模块集成了一个在线自测考试系统，包括生理、药理、病生、生化等试题，系统功能如下：•（1）个人事务：学生可以浏览作业、参加考试及以往作业信息。•（2）成绩查询：查询所参加考试成绩及其排名情况。•（3）账号管理：系统使用账号进行管理，可以手工添加账户及批量导入账户。安徽正华公司机能学虚拟实验系统•（4）题库管理：可以对试题设置相关分类和知识点，设置难易程度、分值，并可批量导入试题，对试题进行全面管理。•（5）试卷管理：可以自动组卷及人工组卷，设置考试时间、时长、考试知识点的选择、难易度比例设置，试卷显示有整卷模式与逐题模式两种选择。自动批阅与人工批阅相结合，客观题系统自动评分，主观题根据参考人工评分。•（6）过程管理：可以对考试流程进行管理。•（7）成绩管理：对学生成绩进行统计，导出。•（8）系统设置：部门、科目、题型系统参数进行设置。机能学虚拟实验系统5.未知药物测定：用一个药物药效的判断的互动模块，药物及其药效部分要求留有接口，可以独立添加、更新、删除。机能学虚拟实验系统生理》》骨骼肌用不同频率的电刺激（最大刺激强度）作用于坐骨神经腓肠肌标本，观察刺激频率与收缩反应之间的关系，了解复合收缩的形成过程。同时观察药物对肌肉收缩功能的影响。不同的刺激频率可使骨骼肌出现不同的收缩形式。若刺激频率较低，刺激间的时间间隔大于肌肉缩短期和舒张期的时间，则肌肉出现一连串的单收缩（singletwitch）。若刺激频率逐渐增加，刺激间隔逐渐缩短，肌肉的收缩反应可以融合，如果后一个刺激落在前一收缩的舒张期内，则产生不完全强直收缩（incompletetetanus），如果后一个刺激落在前一收缩的缩短期内，肌肉处于持续的收缩状态，产生完全强直收缩（completetetanus）。机能学虚拟实验系统生理》》期前收缩和代偿间歇心肌每兴奋一次，其兴奋性就发生一次周期性变化。心肌兴奋性的特点在于其有效不应期特别长，约相当于整个收缩期和舒张早期。因此，在心脏的收缩期和舒张早期内，任何刺激均不能引起心肌兴奋而收缩。但在舒张早期以后，给予一次较强的阈上刺激就可以在正常节律性兴奋到达之前，产生一次提前出现的兴奋和收缩，称之为期前收缩。期前收缩亦有不应期，因此，如果下一次正常的窦性节律性兴奋到达时正好落在期前收缩的有效不应期内，便不能引起心肌兴奋而收缩，这样在期前收缩之后就会出现一个较长的舒张期，这就是代偿间歇。本实验通过观察在心脏活动的不同时期给予刺激，心脏所作的反应，来验证心肌兴奋性阶段性变化的特征。机能学虚拟实验系统生理》》蛙心灌流作为两栖类动物蟾蜍或蛙心起搏点的静脉窦能自动产生节律性兴奋。将失去神经支配的离体蛙心保持在适宜的理化环境中，在一定时间内仍能保持节律性兴奋，产生节律性收缩。因此，心脏正常的节律性活动依赖于内环境理化因素的相对稳定。改变灌流液的成份，可以引起心脏活动的改变。本实验的目的是学习离体蛙心的灌流方法，并观察钠、钾、钙三种离子、肾上腺素、乙酰胆碱等因素对心脏活动的影响。机能学虚拟实验系统生理》》血压调节心脏受交感神经和副交感神经支配。心交感神经的作用是使心率加快，心房肌和心室肌收缩力增强，兴奋传导加速，从而使心输出量增加。支配心脏的副交感神经为迷走神经，其作用是使心率减慢，心肌收缩力减弱，房室传导减慢，从而使心输出量减少。支配血管的自主（植物性）神经，绝大多数属于交感缩血管神经，其作用是使血管收缩，外周阻力增加，同时由于容量血管收缩，促进静脉回流，心输出量亦增加。心血管活动除受神经调节以外，还受体液因素的调节，其中最重要的为肾上腺素和去甲肾上腺素。肾上腺素对α与β受体均有激活作用，使心率加快，收缩力加强，传导速度加快，心输出量增加。它对血管的作用取决于两种受体哪一种受体占优势。去甲肾上腺素主要激活α受体，对β受体作用很小，因而使外周阻力增加，动脉血压增加，但对心脏的作用远较肾上腺素为弱。本实验的目的就是学习哺乳动物动脉血压的直接测量方法，并观察神经体液因素对心血管活动的影响。机能学虚拟实验系统生理》》呼吸调节呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反映，在不同生理状态下呼吸运动所发生的适应变化有赖于神经系统的反射性调节，其中较为重要的有呼吸中枢，肺牵张反射以及化学感受器的反射性调节。因此体内外各种刺激可以直接作用于中枢部位或通过不同的感受器反射性的影响呼吸运动。本实验的目的是观察下述各种因素对呼吸运动的影响并分析其作用途径。机能学虚拟实验系统生理》》平滑肌特性观察哺乳动物小肠平滑肌的一般生理特性，以及改变某些理化因素对小肠平滑肌的自律性活动和紧张性的影响。学习哺乳动物离体器官灌流的方法。离体小肠平滑肌在适宜的环境中仍可具有其生理活性。本实验观察离体小肠在模拟内环境（离子成分、晶体渗透压、酸碱度、温度、氧分压等方面类似于内环境）中的活动，以及内环境改变对小肠平滑肌活动的影响。机能学虚拟实验系统生理》》泌尿实验学习从输尿管和膀胱引流尿液的方法，观察影响尿生成的若干因素。尿的生成包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收及分泌排泄三个过程。凡能影响上述过程的因素都可影响尿的生成，从而引起尿量的改变。机能学虚拟实验系统生理》》神经干AP生理学中把细胞受刺激后产生动作电位的能力称为细胞的兴奋性。神经组织给予一定强度的刺激便可以产生兴奋，既动作电位。它的外部表现并不明显，但用灵敏的仪器可检测出其动作电位，动作电位是神经兴奋的客观标志。动作电位一个最基本的特征：一旦产生，就会自动的以“全或无”的方式传遍整个细胞膜，不会衰减，这个就叫做动作电位的传导。如将两个引导电极分别置于正常完整的神经干表面，神经干一端兴奋时，兴奋向另一端传播并依次通过两个记录电极，因此可记录到两个方向相反的电位偏转波形，称为双相动作电位。若两个引导电极之间的神经组织有损伤，兴奋波只到达第一个引导电极，不能传导至第二个引导电极。则只能记录到一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位。它是由许多神经纤维动作电位综合而成的复合性电位变化，其电位幅度在一定范围内可随刺激强度的变比而变化。这一电是和单根神经纤维的动作电位不同的。机能学虚拟实验系统生理》》膈神经放电呼吸肌属于骨骼肌，其活动依赖膈神经和肋间神经的支配，呼吸运动的节律来源于呼吸中枢。本实验的目的是学习神经放电的记录方法，同时加深对呼吸运动调节的认识。机能学虚拟实验系统生理》》大脑皮层诱发电位大脑皮层诱发电位一般是指感觉传人系统受刺激时，在皮层上某一局限区域引出的电位变化。诱发电位时常出现在自发脑电波背景上；鉴于自发脑电越低，诱发电位就越清楚，因而可使用深度麻醉方法来压低自发脑电以突出诱发电位。但麻醉药对中枢神经系统中许多生理活动具有抑制作用，以致使正常的皮层诱发电位发生畸变。利用计算机生物信号处理系统叠加运算，由于诱发电位与刺激有锁时关系，叠加可使其幅度逐渐加大，自发脑电背景和噪音是随机的，叠加可互相抵消，可将隐藏于自发脑电背景和燥音中的诱发电位分离出来。本实验刺激坐骨神经，在皮层后肢体感觉代表区，记录其诱发电位。目的是观察大脑皮层诱发电位的一般特征，了解记录皮层诱发电位的方法及原理。机能学虚拟实验系统生理》》微音器电位声音刺激作用于耳蜗所引起的耳蜗微音器电位等生物电变化，可通过置于耳蜗或其附近适当位置的电极引导出来。本实验的目的在于学习引导耳蜗电位的方法，观察微音器电位。机能学虚拟实验系统生理》》神经干动作电位生理学中把细胞受刺激后产生动作电位的能力称为细胞的兴奋性。神经组织给予一定强度的刺激便可以产生兴奋，既动作电位。它的外部表现并不明显，但用灵敏的仪器可检测出其动作电位，动作电位是神经兴奋的客观标志。动作电