该课程模拟人体药动学虚拟仿真,模拟国家级新药临床研究机构实验室和GCP规范生物样品分析实验室的三维仿真环境及主要设施设备、让学生以沉浸式体验大型综合项目的设计、实施、药动学相关的实验操作和数据分析全过程。本课程以虚补实,参照实际的临床实验场景、研究方案、实施流程,再现临床药代动力学研究的过程。
血细胞计数和形态学分析因其特殊性,需要检验者具备丰富经验,作为初学者需要花费大量时间学习和练习。即使在进入工作岗位后,低年资检验技师仍需多年临床培训后方能胜任工作。本项目利用虚拟仿真技术实现了临床检验中常用的血细胞计数方法,包括红细胞、白细胞和血小板计数的线上练习。本项目还构建常见的外周血细胞形态图谱,选取了外周血常见的正常或异常细胞形态图片,不局限于书本的单纯文字描述和较单一的细胞彩色图谱,从多角度进行细胞形态识别的学习,以加深学习者对细胞形态的理解与记忆。
外周血采集是临床医学包括医学检验技术学生的基本技能,本项目利用虚拟仿真技术实现了血液标本的采集实验教学。通过该项目,学习者能了解不同采血管内抗凝剂的区别,不同抗凝剂的抗凝原理,及如何根据检测项目选择合适的采血管。该项目还可模拟临床上常用的采血方法:静脉采血、动脉采血和毛细管采血,了解每种不同采血方法的基本步骤和注意事项。通过本项目学习者无需与患者接触即可训练各种不同采血方法的具体步骤,既避免面对患者的紧张心心理,也可避免对患者造成不必要的损伤。亦可避免因直接接触病患血液而带来的生物安全风险。
在现代临床检验中,自动化替代了很大一部分手工检验,但仍有部分检验项目因为复杂程度高必须依靠人工。在血液、尿液、体腔液体和分泌物及微生物等形态学检查中,显微镜都扮演了十分重要的作用。显微镜的正确使用,是形态学检查的基本前提,也是医学检验从业人员的必备技能。本项目旨在利用虚拟仿真技术实现光学显微镜的实验教学,全方位立体地展示光学显微镜的基本结构,以及每个光学显微镜的结构对应的基本显微镜操作。通过本项目能迅速掌握显微镜的组成及显微镜的正确使用步骤。项目将显微镜的使用转化为虚拟仿真,通过网站进行学习,可在多时间、多地点、多维度进行练习,以更好的掌握该基本技能。
众所周知,结核病严重危害着人类健康。我国是结核病负担大国,加强结核病检测是目前结核病防治中的重要环节。结核菌经由飞沫传播,由于生物安全问题,目前结核菌检测操作教学多停留在文字和图片上,学生缺乏实际操作能力。因此,我们设立了结核分枝杆菌实验室检测虚拟仿真实验教学项目,让学生亲身体验结核菌检测操作过程。该项目可以实现结核分枝杆菌的染色、培养、鉴定、药敏、分子检测等操作,同时还可通过学生自主设计实验,对结核分枝杆菌进行虚拟PCR检测和真实的分型实验,学生在操作过程中,可与线上下的教师进行信息互动。
本虚拟仿真实验教学项目以“心律失常发生机制和治疗药理机制”这一问题为导向,通过创建和模拟实验教学场景,采用虚拟视频、人机互动和实际手术操作等多种教学形式实现对心肌电生理、心律失常发生机制及抗心律失常药理机制等深度学习。课程内容涉及生理学、药理学和病理生理学等多学科交叉融合,课程实施以虚拟仿真技术、医学虚拟互动教学平台为依托,集实物仿真、创新设计、智能指导、以及以人工智能为基础的虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体,在自主性、交互性和可扩展性的仿真实验中培养学生基础实践能力和创新能力。
以“心律失常发生机制和治疗药理机制”这一问题为导向,通过创建和模拟实验教学场景,采用虚拟视频、人机互动和实际手术操作等多种教学形式,人工智能助手及人工智能导师融入学习过程。
本课程基于个性化虚拟数字人技术,将人体实验、虚拟实验与动物实验相结合,以学生的个体化真实生理指标,构建心肌缺血诱发心室纤颤的个性化虚拟数字病人,辅以心肌梗死及心室纤颤的动物模型,展示心肌缺血诱发心室纤颤的全过程,加深学生对这一急危重症临床表现和发病机制的理解,为心室纤颤的预防、诊治及深入研究奠定基础。同时,根据不同专业的特点,设置开放式拓展模块,包括:“探讨心室纤颤的不同病因机制(基础医学)”、“心室纤颤病人的复苏后处理(临床医学)”、“转录组学技术寻找心源性猝死的病理学标志物(法医学)”,并在此基础上要求学生进行自主设计实验,激发学生的创造力。
本课程是医学科学中一门重要的基础课程。学习这门课程的目的是使学生能以科学的态度和方法,掌握和理解正常人体形态结构的知识,为学习其他基础课程和临床课程奠定必要的形态学基础。通过学生对人体标本的解剖、观察、学习,获得人体各个局部内正常器官结构的形态、层次、位置和相互的毗邻关系,以及各局部之间联系等基本知识并获得一定的动手能力。
临床基本技能是医学生必需熟练掌握的技能,其中执业医师考试的24项基本技能更是最为重要的部分。这些技能中大部分是有创操作,对病人有伤害,为此构建了临床基本技能综合训练虚拟仿真训练项目,将这20多项操作通过虚拟仿真方式进行在线练习,并进一步通过智能化纠错指导,创新教学模式下的多种模式多种形态的技能训练,优化、重整教学流程,提高教学效果,让学生高效学习训练、熟练掌握20多项临床基本技能。
课程深度融合信息技术,基于语音识别、语义识别及人工智能技术,结合华西医院门诊海量的病人数据库,构建了虚拟标准化病人(后简称VSP),用于开展医学问诊教学和考核。根据学生基础水平和能力的差异,课程设置有大纲引导下的标准问诊训练、开放自主问诊训练以及临床思维整合模拟实战分层递进的问诊训练与考核,学生可反复训练,并对不同虚拟病人进行问诊练习,训练机会更加充足,训练技能更加全面,可实现对学生从问诊基本技能,到综合运用,再到卓越临床胜任力的全程贯通式能力培养和训练。
AIGC循环系统疾病是配置AI虚拟患者模拟平台的循环系统教改课程,涵盖循环系统从基础到临床到模拟临床实践的全课程创新教改平台。此平台运用先进的AI技术,构建了虚拟的患者病例,模拟真实的临床问诊场景,为医学生提供了一个沉浸式的实践环境。平台内置的AI虚拟患者能够配置出一系列循环系统疾病的症状,如高血压、冠心病、心律失常等。 在模拟问诊场景中,AI虚拟患者会表现出相应的病症,包括呼吸困难、胸痛、晕厥等症状。学生需扮演医生的角色,通过提问和听取AI患者的回答,收集病史、家族史、生活习惯等信息,同时观察AI患者配置的检验报告(如:心机标记物、心电图等)进行模拟诊断,在模拟问诊结束之后,基于问诊技巧的AI评分机器人会依据一套详细的评分标准对医生的问诊表现进行评估。这套评分系统包含了问诊技巧的二十条核心要素,旨在全面考察医生在临床沟通、信息收集、患者关怀等方面的综合能力。AI评分机器人通过分析问诊过程中医生的言语交流、非言语行为、问题设计的逻辑性以及对患者反馈的响应,给出客观公正的分数。该平台的特色在于其个性化学习路径的设计,它能根据学生的问诊模拟场景要求,动态调整病例的难度和复杂度,确保每位学生都能智能匹配模拟问诊场景。此外,平台还提供详尽的学习效果监测和个性化服务,如学生可以根据课程知识点与AI进行个性化互动答疑解惑和针对薄弱环节的强化训练,以促进学生深度理解和掌握内科学循环系统疾病的相关知识。另外平台的智能课程教学设计,使教师可以轻松创建和管理课程内容,包括讲义、题目、试卷等,同时通过AI助手进行教学活动的监督和评价,大大提高了教学效率和质量。学生则能在AI学伴的陪伴下,通过图文学习、视频观看、文档阅读、习题练习等方式,获得全面的学习支持。AIGC循环系统疾病AI虚拟患者模拟平台,不仅是教学工具的革新,也将助力培养更多具备扎实理论基础和丰富实践经验的医疗人才。
本项目旨在让照护者通过线上和线下相结合的方式掌握防止老人走失和走失后紧急处理的知识,提高其照护能力。促进家庭、社会、养老机构三方面的协作,为失智症老人保驾护航,共建失智症友好社会。
四川大学华西第二医院的模拟仿真教学是以虚拟仿真技术、信息数字化教学、自动化模拟评估系统一体化的妇幼专科特色模拟仿真实训集约式教学平台。
虚拟仿真训练课程可进行多专业智能化自主评估训练:使用“生理驱动”技术计算机实现交互模式SimMom高级产科全身互动型分娩模拟人;带有真实力反馈模拟技术的腔镜VR手术模拟器;通过计算机虚拟交互技术模拟真实的临床穿刺环境的智能训练系统。
从学生自主练习训练对操作水平及时反馈与纠错,到临床带教师资线下课堂针对性的精准讲解,再到课后练习与精确评估的虚实结合的多模式融合教学模式,构建了“练-评-讲-练-评”闭环教学模式,能有效解决临床师资带教时间紧缺的问题,实现学生自主训练手段优化和实践技能教学质量提升。
背景
四川大学是教育部直属全国重点大学,是国家布局在中国西部的重点建设的高水平研究型综合大学。四川大学华西公共卫生学院历史悠久,是我国最著名的公共卫生学院之一,已故陈志潜教授,是享誉世界的公共卫生学专家,被誉为“中国公共卫生之父”。华西公共卫生学院是卫生检验学科和专业的发源地,预防医学和卫生检验与检疫两个专业获批国家一流专业建设点。学院拥有食品安全监测与风险评估、分子毒理及职业卫生应急三个四川省重点实验室以及公共卫生与预防医学省级实验教学示范中心,多年来,学院始终坚持“以教学为中心,以育人为根本”,为国家培养了一大批公卫精英人才。
项目概述
当前,高致病性呼吸道病原引起的突发公共卫生事件已成为人类健康最大的威胁之一,正确应对突发公共卫生事件并在实验室对病原体进行快速甄别鉴定,是现代高素质公共卫生与预防医学类人才必须具备的核心能力之一。学生实验室由于不具备较高的生物安全等级,无法开展高致病性呼吸道传染病病原微生物的培养、分离和鉴定的实操实验。本课程构建了沉浸式3D虚拟生物安全三级(BSL-3)实验室,通过人机互动,还原了高致病性呼吸道传染病从病例报道、流行病原调查、样本采集到实验室确认的全过程,为培养具有大局观、融合贯通和强烈创新思维的行业复合型领军人才服务。
项目特色
本课程的特色在于:
一、契合全球新冠肺炎疫情大背景,模拟高致病性呼吸道传染病突发公共卫生事件,提供了疫情从发生到病原最终确证的完整故事情节,培养学生正确处理公共卫生事件的能力。
二、展示最新前沿分子生物学技术,通过虚拟仿真技术,剖析样本从核酸提取到测序比对的各环节,通过互动知识点学习,使学生掌握最新的二代测序技术。
三、全程考核,课程分为四个实验模块,每一模块根据实验内容设置个性化考评方式,通过整体学习,评估学生对各知识点的掌握情况。
三、开放共享,助力疫情防控。在2020年新冠肺炎疫情期间,对多所高校开放,助力疫情防控。
未来规划
本课程于2020年初向全校师生开放,后续将面向其他高校和社会开放,并提供教学支持。五年内建成一套以高致病性呼吸道传染病病毒的临床样本采集和二代测序分析技术为核心的虚拟仿真实验教学平台。
我国错合畸形患病率高达高达74%,正畸医生严重不足,正畸治疗率极低。针对传统正畸教育的局限,我们提供了一种多元个性化学习模式搭配仿真临床实践的教学方式,利用AI为正畸教学赋能。该案例系统设计了三个功能模块:融入多模态数据分析的诊断教学工具、基于知识图谱的案例学习工具以及治疗方案决策系统及基于人工智能的教学反馈和评估系统,包涵从基础知识学习到实践技能的培养,再到教学管理和评估,形成了一个全面的教育解决方案。并不断优化,旨在提升用户体验,增强安全性及稳定性,以提高教学质量和学生学习效果,推动口腔正畸教育的数字化转型。
本实验通过计算机虚拟仿真的方式,将前牙21牙贴面粘接这一临床操作过程以动画和虚拟仿真的形式予以呈现,操作者在计算机虚拟环境下进行21牙贴面粘接操作。该虚拟仿真实验可以使教学过程更加直观形象,加速学生对贴面粘接操作流程的理解和掌握,为学生后期临床实践打下基础,缩短临床实习的适应期。
本实验通过借助虚拟现实、数字图像等信息技术,构建根尖外科手术完整病例及相关材料设备库,通过人机交互操作方式,使操作者熟悉常用根尖外科手术设备器械的基本结构与功能等理论知识,帮助学习者掌握该项操作技术的基本流程和注意事项。
本实验以下颌第一磨牙为例,通过三维模型、图文简介等多媒体途径的学习以及线上虚拟实验操作的反复练习,使学生掌握牙体解剖、实验仪器设备、窝洞结构等理论基础知识,窝洞预备、窝洞充填等实验流程及操作要点,同时配合线下实验室的实验操作训练,更好的应用理论知识,进一步巩固和掌握操作技能。
本课程通过借助虚拟现实、数字图像等信息技术,构建根尖屏障术完整操作流程和病例,以及相关器械和药品库,通过人机交互操作方式,使操作者熟悉根尖屏障术适应症、操作流程、器械药品认识等理论知识,并帮助学习者掌握该项操作技术的基本流程和注意事项。
本实验通过借助虚拟现实、数字图像等信息技术,构建真实的临床工作环境,通过人机交互操作方式,使操作者学习根尖片、曲面体层片、CBCT、螺旋CT的拍摄原理及方法的理论知识,并通过拍摄训练及病例实训模块,帮助学习者掌握该项检查技术的拍摄方法和适用范围。
根管治疗虚拟仿真实验通过利用虚拟仿真技术,对临床典型病例进行解构并建模,从病史采集、疾病诊断、治疗计划、治疗流程等几个方面对根管治疗进行了整体设计和细节展示,旨在从临床思维训练和规范化技能操作两个方面进一步提升口腔医学生的核心胜任力。
1.通过虚拟仿真教学系统中的各种教学视频,掌握天然牙体解剖特点和颜色特点。
2.通过视频以及虚拟仿真系统训练,了解瓷粉体系的组成和塑瓷步骤。
3.掌握配色及体瓷分层构筑方法。
RPD-AI教学系统旨在持续提升核心课程教育教学质量,提升口腔修复学、可摘局部义齿工艺学等一流专业主干课程的数字化教学比重,解决长期困扰可摘局部义齿相关内容教学中的“规则清楚,但缺牙方案繁杂,择优困难;教学手段单一,难以实现从2D到3D转换,学生理解困难;缺乏数字化技术内容教学,义齿计算机辅助设计(computer aided design, CAD)内容不足,未紧跟义齿行业发展步伐”等难题。RPD-AI教学系统含有理论知识、二维规划、三维设计三个模块。理论知识模块为包含有三维模型、视频与题库的电子教材。二维规划模块为AI专家系统,多模式辅助义齿方案的制定学习。三维设计模块为牙科CAD软件,可高效直观地用于义齿的三维设计练习。
本项目针对老年人脱水风险,围绕老年人脱水预防措施、脱水迹象识别、 脱水常见危险因素三大主题虚拟仿真实训,提高老年人脱水风险识别和处置的能力。
本项目聚焦老年高血压伴餐后低血压无特异临床症状的特点,为养老机构、社区卫生服务中心及家庭照护人员防控高血压老人的餐后低血压提供参考,以降低高血压老人发生餐后低血压的风险,促进老人身体健康。
本项目在循证指南支持的基础上,结合养老机构的真实场景,通过人机交互式体验,让养老机构照护人员理解并掌握吞咽障碍的防控知识及技能操作,提升养老机构吞咽障碍老人吞咽功能和生活质量,降低其吞咽障碍患病率,规范养老机构老人吞咽障碍的识别及处理操作。
应用虚拟仿真技术构建一个虚拟的医用实验室,重现四川大学华西医院医用行波加速的实验室场景,让学生在虚拟场景中完成实验室安全学习、医用行波加速器的操作学习、医用行波加速器的机械原理和内部构造学习。并根据学生的不同学习情况进行学习、打分、评价。
1) 行波加速器介绍。
行波加速器主要部件包括:
核心三部件:
1. 加速管系统
2. 微波系统
3. 电子发射系统
辅助系统
1. 高压脉冲调制系统
2. 真空系统
3. 束流控制系统
4. 辐射系统
5. 温度自动控制系统
行波加速器的实验原理的介绍。包括仪器如何实现功能作用,从宏观层面上观察是怎样一种情况,从微观层面上观察又是怎样实现杀死癌变细胞。
2)直线加速器的行波与驻波加速的文字讲解。
3)行波加速器的机械运作原理介绍。
4)医科达行波加速器仪器电脑操作系统简单介绍。
5)电子加速器易耗耗材的介绍。包括电子枪灯丝,激光定位灯等。
6)医科达行波加速器仪器说明书介绍。
7)学生进行实验室安全规范学习。通过鼠标操作选择正确的进入方式、穿戴方式等。
8)学生进行医用行波加速器的操作学习。每一步都需要单独学习完成,包括开机、自检、进行实验、关机、清洁、保养等步骤。
10)学生进行医用加速器故障快速诊断学习。
11)学生进行医用加速器形成工字形和方形射野实验。
本项目以新型冠状病毒肺炎的医院和居家防控为主线,通过3D虚拟仿真技术,构建高度仿真的虚拟医院及病房,重现新冠肺炎防控的临床和居家场景,借助互联网平台,学生和公众可突破时空限制自主学习,实现“沉浸式、真实性、可扩展性”教学。综合运用案例互动、情景模拟等多样化教学方法,学习者通过反复操作,熟练掌握预检分诊、发热门诊确诊、病房隔离治疗护理、出院居家隔离等新冠肺炎防控关键技术,提高对新冠肺炎的防控能力。
本课程包含CT、MR和DR检查技术,是一门应用先进的计算机图形学和仿真技术,模拟医学影像检查过程的专业课程。该课程基于临床真实环境和病例,通过构建虚拟的医疗环境、患者模型、扫描设备以及各项检查流程,让学生能够在没有实际患者的情况下,沉浸式无限次练习使用CT、MR和DR影像检查设备,学习影像设备的工作原理、操作流程以及如何解读影像结果。通过沉浸式互动学习,不仅减少了真实临床训练中对患者和学生的潜在风险,还通过智能管理和评价系统,实时追踪学生的学习进度和掌握情况。课程利用人工智能技术,为每位学生提供个性化的学习路径,确保能够根据个人学习情况和能力水平,深入掌握各种影像检查技术,不断夯实学生临床技能,提高对复杂疾病的检查能力,为未来的临床实践打下坚实的基础。
统的法医学教学难以整合知识点与命案现场。本项目是法医专业教学的创新实践,利用虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术,以真实案件为蓝本,搭建虚拟命案现场,使学生在校内即可完成真实案件的法医现场勘查,同时整合了法医现场学、法医病理学等主干学科知识点,引导学生充分发挥“虚实结合、线上线下”专业教学方式的优势,对犯罪现场产生直观认识,激发主观能动性及创新潜力,培养本科生的法医现勘实践和团队协作能力。项目获得了国家虚拟仿真一流课程称号,以及公安部《公安基层科技创新二等奖》、《四川公安基层技术革新奖》等重磅奖项。