周旭蘭

(廈門醫(yī)學院醫(yī)學技術系，福建 廈門 361023)

醫(yī)學檢驗是一門注重實踐性和操作性的專業(yè)，尤其2012年教育部將培養(yǎng)目標由五年制培養(yǎng)“從事醫(yī)學檢驗及醫(yī)學類實驗室工作的醫(yī)學高等專門人才”改為四年制培養(yǎng)“從事醫(yī)學檢驗及醫(yī)學類實驗室工作的醫(yī)學技術高級專門人才”[1]，著重強調(diào)了專業(yè)實驗能力和操作水平。

現(xiàn)醫(yī)學進入精準醫(yī)療的大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)的“規(guī)定動作”教學已不能滿足技術日新月異的變化，各類因素極大程度的制約著教學效果，借助虛擬仿真技術（virtual reality，VR）可有效改善這些問題。VR技術是一種以計算機為核心的新型認知工具和知識載體，利用高科技生成虛擬環(huán)境，使操作者具有視、聽、觸覺一體化的沉浸感[2]，可借助特殊設備與虛擬環(huán)境交互，達到身臨其境的感受和體驗。本文對醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學平臺建設現(xiàn)狀進行分析，為建設醫(yī)學檢驗虛擬平臺提供新思路。

1 傳統(tǒng)醫(yī)學檢驗實驗教學存在的弊端及VR解決方案

1.1 驗證實驗占比大，學生操作機會少 傳統(tǒng)實驗教學一般由實驗技術人員備好實驗項目所需儀器、試劑和樣品，在講授實驗目的、原理、方法步驟和注意事項后，學生“依葫蘆畫瓢”進行實驗。通過VR平臺，可實現(xiàn) “實驗準備→預實驗→實驗操作→結果分析”等流程操作。為培養(yǎng)學生的專業(yè)思維和創(chuàng)新素質，可在平臺中設計開放式、研究式的實驗教學[3]。

目前臨床在用的醫(yī)學檢驗儀器多為全自動化操作，價格昂貴，且實驗場地有限，加上招生規(guī)模擴大，無法做到人手一臺進行操作，大大制約了學生的動手操作能力。VR通過一臺計算機或一套虛擬設備即可模擬整套醫(yī)學檢驗虛擬實驗室，容納檢驗科相關儀器設備，學生通過模擬實驗過程，可反復進行操作練習，分析實驗步驟，注意操作細節(jié)，熟練后再實際動手操作，虛實結合可有效避免因實驗某一步驟出錯而導致實驗無法繼續(xù)進行。

1.2 生物安全隱患大，形態(tài)教學難度大 醫(yī)學檢驗實驗課多以臨床病人的血樣、尿樣等為操作樣本，可能存在病原體等安全隱患[4]，檢測正常人樣本又限制了學生對患病標本的認知。通過VR，可減少學生對于患者標本的接觸[5]。教學使用的標本片通常有使用期限，對于罕見病的標本來源相當不易[6]，采用虛擬構建標本庫，如以臨床血液學檢查教學課程為目錄，建立骨髓形態(tài)涂庫，可對正常血細胞、紅細胞疾病和急性白血病等涂片進行形態(tài)學觀察，教師可通過在涂片中設計添加指引箭頭、標識區(qū)域和文字等方便學生課前預習和課后復習。

1.3 運行維護成本高，實驗耗材用量大 醫(yī)學檢驗儀器設備和實驗耗材是實驗教學的物質基礎，而儀器價格昂貴，折舊率高，更新?lián)Q代快[7]，VR可及時更新最新儀器和相關知識，使學生及時掌握前沿技術操作。儀器的維護成本高，如顯微鏡燈泡壽命短，學生缺乏儀器保養(yǎng)相關常識等，通過VR儀器內(nèi)部結構，學生可了解儀器管路的走向，光路的構成，掌握儀器維護和保養(yǎng)，設置簡單、常見的電路故障引導學生排除故障等。傳統(tǒng)教學使用耗材用量大，回收再利用率低，部分實驗耗材還存在污染處理等問題，VR可模擬實驗操作，節(jié)省資源。1.4知識擴展能力差，課程分隔不系統(tǒng) 傳統(tǒng)的“三段式”教學已經(jīng)無法跟上科學技術發(fā)展的腳步。例如我國醫(yī)學檢驗專業(yè)基本都是按照大型醫(yī)院檢驗科所需崗位進行培養(yǎng)，實驗室配置基本與醫(yī)院檢驗科相符。但隨著快速檢測技術發(fā)展，應急檢驗醫(yī)學應運而生，其檢測以干式為主，與常規(guī)儀器操作及原理均存在差異，設備更新?lián)Q代快，采用VR可使學生及時掌握最新技術[8]。傳統(tǒng)的醫(yī)學檢驗實驗教學是以課程為單位，但在臨床工作中面對各種標本，可能存在復雜的病變，需要檢測后對實驗結果綜合分析，這就要求建立醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)，將知識糅合并融會貫通，才能靈活應變臨床工作中的各類標本。

2 醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學平臺的探索

醫(yī)學檢驗專業(yè)是一門與臨床緊密貼合的專業(yè)，實驗課程復雜多樣，包括：臨床檢驗基礎、生物化學檢驗、免疫學檢驗、病原學檢驗、血液學檢驗、分子診斷學等，實驗儀器性能和操作方法均不相同，而市售虛擬平臺較少，經(jīng)考查多數(shù)不夠成熟或與我省檢驗科常用儀器不配套等，無法滿足教學要求。綜合傳統(tǒng)醫(yī)學檢驗實驗教學存在的問題，加上用人單位需求反饋，建議分模塊建立醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學平臺。

2.1 醫(yī)學檢驗常用儀器與實驗虛擬仿真操作平臺醫(yī)學檢驗從純手工走向現(xiàn)代化，根據(jù)培養(yǎng)目標和人才需求，我們擬建立以下實驗操作虛擬仿真操作平臺：①全自動生化儀虛擬實驗操作系統(tǒng)；②全自動五分類血液細胞分析儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與血常規(guī)分析；③全自動血球分析儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與外周血成分計數(shù)分析；④尿液干化學分析儀和尿沉渣分析儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與尿常規(guī)影響因素分析；⑤血沉儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與血沉檢測；⑥全自動血凝儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與凝血影響因素分析；⑦血小板聚集儀虛擬實驗操作系統(tǒng)和血小板聚集實驗；⑧血培養(yǎng)儀虛擬實驗操作系統(tǒng)；⑨顯微鏡與共聚焦顯微鏡虛擬實驗操作系統(tǒng)；⑩熒光定量PCR儀虛擬實驗操作系統(tǒng)；⑾流式細胞儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與白血病診斷的應用；⑿多標記微孔板檢測儀虛擬實驗操作系統(tǒng)與ELISA檢測中的應用；⒀細菌鑒定藥敏儀虛擬實驗操作系統(tǒng)；⒁臨床常見陽性球菌檢驗鑒定要點臨床思維訓練系統(tǒng)；⒂特種蛋白分析儀虛擬實驗操作系統(tǒng)。

2.2 醫(yī)學檢驗儀器維修虛擬仿真平臺 隨著科技發(fā)展，臨床檢驗儀器不斷精密化，智能化、小體積化。臨床檢驗儀器維修是醫(yī)學檢驗的專業(yè)課程，是一門多專業(yè)交叉的學科，教學難度較大，需要學生掌握設備結構、工作原理、日常維護和故障排除，而設備數(shù)量少且昂貴，實訓時數(shù)受限等因素大大制約了教學效果。通過VR，學生可以對儀器進行拆卸、維修、組裝及調(diào)試，極大程度的解決了上述問題[9]。在培養(yǎng)學生該類技能的同時，也為醫(yī)學檢驗專業(yè)學生擴寬了就業(yè)方向。目前我國致力于醫(yī)用診斷設備研發(fā)的生物醫(yī)藥器械公司不斷增多，檢驗儀器國產(chǎn)化需要大量具有醫(yī)學檢驗相關背景的人才。

2.3 醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學網(wǎng)絡管理平臺建立虛擬檢驗科基本技能訓練和考核系統(tǒng)，可以打破傳統(tǒng)通過實驗報告考核學生實驗水平的弊端，除了建立實驗操作練習，系統(tǒng)還可設置思考題、實驗測評、關鍵步驟考核等內(nèi)容，教師可通過后臺管理，看到每位學生的操作過程、考核成績，了解學生實驗操作中難點、易錯點，通過后臺程序加標加文字等方式不斷完善系統(tǒng)。

3 醫(yī)學檢驗虛擬仿真實驗教學平臺建設中存在的困難

目前開展醫(yī)學類虛擬仿真實驗教學的高校約為11.54%[10]，其中以基礎類課程為主，醫(yī)學檢驗類少之又少。除了VR需要計算機專業(yè)人士支持外，資金是很多高校無法建立該平臺的主要原因，雖然教育部致力于虛擬仿真實驗教學中心，并投入大量資金，但仍供不應求。再者虛擬實驗操作系統(tǒng)的建設并非一朝一夕，一個系統(tǒng)的完善和試運行通常需要3-5個月的時間，這就需要醫(yī)學檢驗專業(yè)教師和VR技術人員傾注大量時間精力共同完成，后期的技術更新同樣需要教師不斷學習前沿技術，并及時通過VR技術人員模擬構建。

虛擬仿真實驗教學中心是教育信息化建設迅猛發(fā)展的產(chǎn)物，教育部在12年《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》(教高 [2012]4號)中提出加強信息化資源后，至2016年已建立了300個國家級虛擬仿真實驗教學中心。平臺的構建有助于學生通過反復練習和全流程操作，掌握檢驗科常用實驗設備的原理、操作、維護和實驗結果分析，強化學生實踐操作動手能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，有利于保持實驗先進性，降 低實驗成本，最終提高教學質量和實驗效率。