基于ESP为内核的呼吸系统基础和临床虚拟仿真实验

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基于ESP为内核的呼吸系统基础和临床虚拟仿真实验

学院:基础医学院
所属学科:基础医学类
专业门类:基础医学
项目申报人:张枫
课程年份:2021
课时数:
课程唯一编号:JCA10312020

实验简介:

基于ESP(Electronic Standardized Patient,数字化标准病人)内核的呼吸系统基础和临床虚拟仿真实验,采用 “单因素冲击响应”设计,支撑学生进行非程序化的自由探索实验。本项目通过直观的物理模型和生理模型,解析呼吸系统肺通气和肺换气原理以及影响肺通气和肺换气诸因素的具体作用;通过该项目中案例分析模块将基础知识连接到临床应用,帮助学生理解肺通气和肺换气的本质,掌握人工呼吸和呼吸机的原理,熟悉临床常见呼吸系统疾病对呼吸功能的影响机制,了解治疗原则,对辅助呼吸的原理有一定的感性认识。

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学院:基础医学院
所属学科:基础医学类
专业门类:基础医学
项目负责人:张枫
课程年份:2021
课时数:
课程唯一编号:JCA10312020

实验简介:

基于ESP(Electronic Standardized Patient,数字化标准病人)内核的呼吸系统基础和临床虚拟仿真实验,采用 “单因素冲击响应”设计,支撑学生进行非程序化的自由探索实验。本项目通过直观的物理模型和生理模型,解析呼吸系统肺通气和肺换气原理以及影响肺通气和肺换气诸因素的具体作用;通过该项目中案例分析模块将基础知识连接到临床应用,帮助学生理解肺通气和肺换气的本质,掌握人工呼吸和呼吸机的原理,熟悉临床常见呼吸系统疾病对呼吸功能的影响机制,了解治疗原则,对辅助呼吸的原理有一定的感性认识。

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实验介绍
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  • 实验教学目标
  • 实验原理
  • 实验教学过程与实验方法
  • 实验步骤
  • 实验结果与结论
1)熟练虚拟仿真项目教学软件中的各种交互性操作。
2)掌握肺通气原理。
3)掌握胸膜腔负压形成机制。
4)掌握肺通气过程中遇到的弹性阻力和非弹性阻力。
5)掌握肺换气原理。
6)掌握影响肺通气和肺换气的因素
7)了解慢性阻塞性肺病、肺水肿和肺气肿病理生理学机制
8)培养独立学习能力以及演绎推理思维能力。


呼吸的全过程由外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸三个环节组成。外呼吸包括肺通气和肺换气。胸膜腔负压对完成肺通气和肺换气很重要,肺泡表面张力是肺通气过程中弹性阻力的主要来源。呼吸膜是实现肺换气的结构基础,肺换气的效率受多种因素影响。本项目借助ESP内核,实现单因素分离,单独分析某一因素变化对呼吸功能的影响。



(1)课前预习:学生通过手机、电脑等观看操作引导视频,预习实验内容。
(2)虚拟仿真实验课:学生以3-4人为小组进行实验。实验分为四个模块。
①“机械模型”模块:学生对“胸膜腔负压”和“表面张力”进行实时调节,通过反复尝试,观察、分析单因素对模拟肺的容积的影响,从物理学角度直观地认识肺容积变化的本质和影响因素,完成实验报告。
②“生理模型”模块:学生对肺通气阻力、动力等因素进行实时调节,从人体生理学角度理解在体条件下单因素作用引发的整体呼吸调节反应,并完成实验报告。
③“临床案例”模块:系统按小组随机分配临床案例。学生通过对患者症状、体征和临床监测指标等进行观察和分析,应用所学知识,找出案例中引起呼吸频率、血氧饱和度和/或氧分压和二氧化碳分压异常的主要因素,并对治疗效果进行检验,锻炼应用知识的能力;
④“总结与评价”模块:总结本实验需要掌握的知识点,并对学生操作的数据进行分析,完成形成性评价。系统将自动记录每位学生的访问信息、每次操作和考核的结果,生成评价报告,并进行错题解析。
(3)课后教学平台师生互动



1)学生访问http://nmuvsetsp.njmu.edu.cn进入 “基于ESP内核的呼吸系统基础和临床虚拟仿真实验”页面,登陆该项目,进入该界面学习实验目的与实验原理。
2)在首页点击 “机械模型”,进入该模型主界面。该模块由“实验目的”、“实验项目”、“实验报告”和“实验知识考核”四个环节组成。如:点击“实验项目”,选择“胸膜腔负压”或“表面张力”子项目,进入相应的实验教学项目。实验完毕后,提交实验报告以及完成实验知识考核后返回项目首页。

3)在首页点击 “生理模型”,进入该模型主界面。该模块由“实验目的”、“实验项目”、“实验报告”和“实验知识考核”四个环节组成。例如,点击“实验项目”,选择“肺通气动力”子项目,进入相应的实验教学项目。该模块实验完毕后,提交实验报告以及完成实验知识考核后返回项目首页。

4)在首页点击“临床案例”,进入该模块主界面。该模块由三个案例组成,每组学生随机选择一个案例,进入相应的案例教学项目。案例分析考核是计算机系统随机提供三个案例中的其中一个,请小组同学分析ESP病人呼吸功能指标发生改变的机制和治疗原则,完成案例分析考核后返回项目首页。
5)在首页点击“总结”,进入该模块主界面。点击“总结”,以小组为单位,分享案例和治疗原则。



记录每步实验结果,完成实验报告及拓展学习任务。
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  • 网络要求
  • 硬件要求
  • 用户操作系统要求
项目采用按需加载技术,初次访问约30秒内完成下载,考虑到本项目采取边使用边加载的技术模式,一般宽带用户均可正常访问,校园网到教室的带宽为100兆接入,完全满足日常教学要求。支持并发响应数量为500。可支持2000人同时访问,访问人数超过2000时,根据实际的网络情况,访问可能会变慢。
1)    CPU推荐使用Intel双核以上级别。
2)    内存至少1G以上。
3)    建议用户显示器的分辨率调至1280×720。
4)    系统硬盘剩余空间不小于1G。


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