多措并舉多學(xué)科參與共建技術(shù)創(chuàng)新醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

馬劍峰，馬韞韜，鄒永新，魏欣冰，馬 湉，張尚立

（1.山東大學(xué)a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；b.生命科學(xué)學(xué)院，濟(jì)南250012；2.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州730000）

0 引 言

進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)的高等教育進(jìn)入一個(gè)全面發(fā)展的新階段，教育理念從過(guò)去單純的跟隨、消化、吸收轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)、創(chuàng)新和超越，其核心就是創(chuàng)新。在整個(gè)創(chuàng)新的大背景下，隨著國(guó)家對(duì)教育持續(xù)、長(zhǎng)期的大力投入，構(gòu)建具有創(chuàng)新理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，建設(shè)高水平、智慧化、技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，必將有力提高醫(yī)學(xué)本科生實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，成為本科生強(qiáng)化科學(xué)研究理念、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才的重要平臺(tái)。

1 建設(shè)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的基本思路

我?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心是首批國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)課是國(guó)家級(jí)精品課程和國(guó)家級(jí)精品資源共享課，近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，綜合水平和辦學(xué)質(zhì)量明顯提升。

以機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為例，這是我國(guó)一個(gè)具有綜合優(yōu)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，面向基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、公共衛(wèi)生學(xué)院、口腔醫(yī)學(xué)院、護(hù)理學(xué)院、藥學(xué)院5 個(gè)學(xué)院開(kāi)課，開(kāi)設(shè)有醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)融合實(shí)驗(yàn)、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)、病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、心理學(xué)實(shí)驗(yàn)5 門(mén)實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)校開(kāi)設(shè)課程多、學(xué)時(shí)多、學(xué)生人數(shù)多、影響面廣的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目更新率低，有部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目理念已經(jīng)落后且十幾年不變，主要表現(xiàn)在教學(xué)的基本模式老化，實(shí)驗(yàn)方法及技術(shù)陳舊，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力無(wú)法體現(xiàn)。2009 年醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心啟動(dòng)了新一輪醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基礎(chǔ)、綜合和創(chuàng)新3 個(gè)層次，綜合性項(xiàng)目要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)學(xué)科交叉和融合，創(chuàng)新項(xiàng)目重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，為保證實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中心通過(guò)招標(biāo)的形式建設(shè)了一批綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目［1-2］。隨著教學(xué)改革的深入，綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的步伐，一些設(shè)備落后，沒(méi)有使用先進(jìn)理念的高級(jí)生理機(jī)能實(shí)驗(yàn)設(shè)備，更沒(méi)有引入以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）為基礎(chǔ)的虛擬教學(xué)設(shè)備［3］。

為此，以國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，結(jié)合學(xué)校教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)，融創(chuàng)新精神于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。在學(xué)校教改項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)項(xiàng)目支持下，通過(guò)立項(xiàng)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技術(shù)開(kāi)發(fā)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目研究、實(shí)驗(yàn)課件及虛擬仿真軟件制作等項(xiàng)目的教學(xué)研究（見(jiàn)表1），這些項(xiàng)目在教學(xué)中得以運(yùn)用，為培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新性醫(yī)科人才了提供嶄新平臺(tái)，明顯提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和質(zhì)量［4-5］。

2 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的主要內(nèi)容

醫(yī)學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)踐教學(xué)是醫(yī)學(xué)生加深和掌握知識(shí)的重要途徑，最新實(shí)驗(yàn)技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。以基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為骨干，藥理學(xué)、病理生理學(xué)、生理學(xué)以及遺傳發(fā)育與細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室部分老師共同參與，以專業(yè)的信息技術(shù)為依托，以新一代的信號(hào)采集系統(tǒng)為技術(shù)支持，再融合藥理學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)新技術(shù)，形成了多措并舉多學(xué)科參與的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新性改革。

表1 創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)近年獲得學(xué)校教改項(xiàng)目的資助

2.1 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目初探

醫(yī)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力以及經(jīng)驗(yàn)的積累非常重要，以往醫(yī)學(xué)生們只是局限于書(shū)本知識(shí)的學(xué)習(xí)，看到的都是平面的東西，缺少立體的概念，更無(wú)法產(chǎn)生互動(dòng)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開(kāi)設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)實(shí)物教學(xué)資源的不足，可以使學(xué)生獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相近的體會(huì)，從而加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，學(xué)生還能隨時(shí)隨地在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力［6-7］。

（1）動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性的影響因素模型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建立。目前國(guó)內(nèi)高校五年制、七年制、八年制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中關(guān)于呼吸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為比較簡(jiǎn)單的呼吸運(yùn)動(dòng)波形描記，缺乏對(duì)肺實(shí)質(zhì)功能性項(xiàng)目的研究，“動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性測(cè)定”就是肺實(shí)質(zhì)功能性研究項(xiàng)目之一。然而，由于消耗大量的家兔，手術(shù)操作復(fù)雜，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果、統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般大于4h，要完整地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)比較困難，使其無(wú)法應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

肺順應(yīng)性指在外力作用下克服彈性阻力所引起的肺容量變化，通常用單位壓力變化下所引起的容量變化來(lái)表示。肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性（Cdyn）是肺順應(yīng)性的一種，指在呼吸運(yùn)動(dòng)中當(dāng)氣流速度等于零時(shí)潮氣量（Vt）與跨肺壓（ΔP）之比；肺順應(yīng)性反映肺彈性阻力大小，從而影響肺通氣功能。

對(duì)日本大耳白兔采用PowerLab 1 L 流量探頭，Chart5.0 軟件客觀測(cè)定家兔的潮氣量值；采用壓力換能器，Chart5.0 軟件客觀測(cè)定家兔的胸膜腔內(nèi)壓值變化，對(duì)氣流量作積分處理即為肺容量變化，生物信號(hào)分析記錄系統(tǒng)繪制肺內(nèi)壓-容積曲線，即肺順應(yīng)性變化曲線。據(jù)此成功建立動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性測(cè)定家兔模型，建立模型同時(shí)拍攝實(shí)驗(yàn)錄像，并撰寫(xiě)腳本，據(jù)此建設(shè)了醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)“動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性的測(cè)定技術(shù)”；創(chuàng)建醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性的影響因素綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，構(gòu)建動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性測(cè)定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型（見(jiàn)圖1）。

圖1 動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性測(cè)定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型

通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作與多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，開(kāi)發(fā)出新型的為探索性教學(xué)模式、為研究呼吸系統(tǒng)疾病提供了一個(gè)功能性的研究方法，起到加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解的作用（見(jiàn)圖2）。

圖2 動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性測(cè)定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

（2）小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂模型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建立。隨著我國(guó)生活水平的日益提高及步入老齡化社會(huì)，急性冠狀動(dòng)脈綜合征的發(fā)生率逐步上升，而動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂是導(dǎo)致該病的重要原因，嚴(yán)重威脅著人類的身體健康和生命，是機(jī)能學(xué)教學(xué)研究的重要內(nèi)容。然而，由于目前動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂動(dòng)物模型可控性差，手術(shù)操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，且動(dòng)物死亡率較高，使其無(wú)法應(yīng)用到機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。因此，找到一種合適的動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型，為開(kāi)展以動(dòng)脈粥樣硬化研究為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供了可能。

根據(jù)臨床斑塊破裂發(fā)生的內(nèi)因和誘發(fā)因素，選擇高脂喂養(yǎng)的ApoE-/-小鼠，并采用頸動(dòng)脈放置縮窄性套管的方法，人工模擬血管狹窄，再通過(guò)LPS、冰水刺激和苯腎上腺素聯(lián)合刺激，在短時(shí)間內(nèi)給予動(dòng)脈粥樣硬化模型小鼠一定的炎癥感染、應(yīng)激刺激，并通過(guò)苯腎上腺素給予人為造成小鼠血壓升高，血管收縮。經(jīng)歷這種類似人類發(fā)病經(jīng)過(guò)之后，成功建立動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂小鼠模型（見(jiàn)圖3），建立模型同時(shí)拍攝實(shí)驗(yàn)錄像，并撰寫(xiě)腳本，構(gòu)建小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型實(shí)驗(yàn)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

圖3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建立模型

通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作制作成具有輔助教學(xué)特色的虛擬實(shí)驗(yàn)，使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂實(shí)驗(yàn)與實(shí)際教學(xué)有機(jī)結(jié)合，起到強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用［8-9］。

2.2 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的創(chuàng)新性

（1）創(chuàng)新機(jī)能融合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷及藥物的保護(hù)作用項(xiàng)目。視網(wǎng)膜作為神經(jīng)組織，在缺血缺氧環(huán)境中易受到損傷，而視網(wǎng)膜中央動(dòng)脈是終末動(dòng)脈，極易發(fā)生缺血事件，并可迅速導(dǎo)致視網(wǎng)膜的嚴(yán)重?fù)p傷。視網(wǎng)膜的缺血性損傷又是許多眼病如青光眼、網(wǎng)膜中央動(dòng)脈阻塞等發(fā)展過(guò)程中所不可避免的一個(gè)病理生理過(guò)程，有效挽救缺血視網(wǎng)膜組織的措施是及時(shí)恢復(fù)血流再灌注，然而長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)再灌注時(shí)視網(wǎng)膜的功能并未恢復(fù)，相反出現(xiàn)明顯的功能障礙，這種情況被稱為視網(wǎng)膜缺血再灌注（Retinal Ischemia Reperfusion，RIR）損傷。其損傷機(jī)制的研究一直是眼科界及病理生理學(xué)科所關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。因此視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷的研究，對(duì)臨床工作具有非常重要的指導(dǎo)意義。

目前較常用的視網(wǎng)膜缺血模型主要有：升高眼內(nèi)壓模型、血管結(jié)扎模型及球后注射血管收縮劑等。升高眼內(nèi)壓模型因其方法簡(jiǎn)便、模型性強(qiáng)已成為目前被國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一種方法，這種方法是通過(guò)人工向動(dòng)物的前房施加一定的壓力，在眼內(nèi)形成14.63 kPa的眼壓，使得眼底血管斷流，造成視網(wǎng)膜缺血。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且髮W(xué)生了解視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷的實(shí)驗(yàn)方法和損傷機(jī)制，以及藥物保護(hù)視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷的作用機(jī)理。

（2）發(fā)明了一種動(dòng)物視網(wǎng)膜壓力儀。缺血性視網(wǎng)膜損傷是眼科常見(jiàn)的一種臨床表現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行研究需要建立缺血性視網(wǎng)膜損傷模型。采用生理鹽水前房加壓灌注法制作高眼壓模型是最為常用的一種造模方法，但目前國(guó)內(nèi)尚未有這種專用的模型制作裝置。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)了一種動(dòng)物視網(wǎng)膜壓力儀，用于制備缺血性視網(wǎng)膜損傷模型（見(jiàn)圖4）。

圖4 動(dòng)物視網(wǎng)膜壓力儀

該裝置采用壓縮空氣作為壓力源，以氣-液隔離器為施壓執(zhí)行器，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)壓力，用控制器控制壓力和加壓時(shí)間，并且控制器采用模塊化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，其壓力的控制采用通用的智能工業(yè)調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，時(shí)間控制采用通用的智能時(shí)間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

該裝置可自動(dòng)按設(shè)定時(shí)間對(duì)眼前房施加壓力，并且時(shí)間準(zhǔn)確，壓力恒定，預(yù)先設(shè)定壓力和定時(shí)時(shí)間后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。使用該裝置不僅保證了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的一致性，使實(shí)驗(yàn)操作更加規(guī)范和嚴(yán)謹(jǐn)，而且提高了工作效率［10-11］。

（3）研制了細(xì)胞接觸抑制現(xiàn)象觀察裝置。惡性腫瘤是嚴(yán)重危害人們身心健康的一類常見(jiàn)病、多發(fā)病，其主要組成是腫瘤細(xì)胞，通過(guò)對(duì)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞形態(tài)的異型性描述，對(duì)認(rèn)識(shí)腫瘤的實(shí)質(zhì)具有重要的臨床意義。隨著細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)教學(xué)、科研中的大量應(yīng)用，學(xué)生可以從細(xì)胞生物學(xué)的角度來(lái)直觀地了解腫瘤細(xì)胞，加深對(duì)于腫瘤良、惡性的理解。

目前，在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)癌細(xì)胞還只是停留在切片和靜態(tài)的細(xì)胞形態(tài)觀察上，老師給學(xué)生灌輸較為先進(jìn)的理論只能以口頭或模式圖或圖片進(jìn)行，無(wú)法以動(dòng)態(tài)形式展現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于利用觀察或檢測(cè)裝置對(duì)細(xì)胞密度依賴性生長(zhǎng)抑制（細(xì)胞接觸抑制現(xiàn)象）或關(guān)于正常細(xì)胞與惡性腫瘤細(xì)胞的區(qū)別進(jìn)行直觀地顯示的裝置還未見(jiàn)報(bào)道。因此在現(xiàn)有理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用機(jī)械原理與細(xì)胞學(xué)、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法，研制了“細(xì)胞接觸抑制現(xiàn)象觀察裝置”，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生在進(jìn)行離體細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，極為方便地以動(dòng)態(tài)形式直接觀察到待檢實(shí)驗(yàn)細(xì)胞生長(zhǎng)接觸抑制的存在與否、細(xì)胞接觸抑制釋放現(xiàn)象以及鑒別腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖狀態(tài)，達(dá)到區(qū)分正常細(xì)胞與轉(zhuǎn)化或癌變細(xì)胞的目的。該實(shí)驗(yàn)注重增加學(xué)生動(dòng)手操作和活體跟蹤觀察的內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)的趣味性，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)正常細(xì)胞和癌變細(xì)胞的正確認(rèn)識(shí)，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立操作能力［12］。

（4）數(shù)控動(dòng)物燙傷儀的研制及應(yīng)用研究。燒（燙）傷治療藥物的研究離不開(kāi)動(dòng)物燙傷模型的制作，燙傷模型制造的好壞又直接影響到對(duì)藥物療效的評(píng)價(jià)和鑒定。目前較常用的燒燙傷造模型主要有：化學(xué)法（化學(xué)灼傷法）、物理法（分為蒸汽燙傷、水浴燙傷、電弧灼傷和電熱燙傷）。標(biāo)準(zhǔn)的燙傷模型制作需要標(biāo)準(zhǔn)的燙傷儀，而目前還缺少適用范圍廣、燙傷面積均一、操作方便的燙傷儀。這對(duì)研究燙（燒）傷創(chuàng)面修復(fù)和藥效評(píng)價(jià)帶來(lái)不便，甚至造成嚴(yán)重錯(cuò)誤的結(jié)果。經(jīng)過(guò)潛心研究、分析和對(duì)比，認(rèn)為電熱燙傷是最具有可控性、操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好，適用于大小動(dòng)物，是較理想的燒燙傷方法，為此著力在電熱燙傷方面進(jìn)行深入的研究，更好地解決電熱燙傷方面的一些難題。該研制的燙傷儀，可以恒定燙傷溫度，溫度變化值僅在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)；自動(dòng)控制電燙時(shí)間，并能保證壓力穩(wěn)定，以確保燙傷面積均勻一致［13-14］（見(jiàn)圖5）。

圖5 數(shù)控動(dòng)物燙傷儀

目前已在本校機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中開(kāi)設(shè)燙傷實(shí)驗(yàn)，還為大學(xué)生科技創(chuàng)新開(kāi)展?fàn)C傷相關(guān)實(shí)驗(yàn)搭建了一個(gè)寬闊的平臺(tái)。

（5）離體培養(yǎng)細(xì)胞缺氧儀的應(yīng)用研究。氧是機(jī)體不可缺少的養(yǎng)生之氣，是人類一切活動(dòng)的基礎(chǔ)，是機(jī)體發(fā)育成長(zhǎng)和生命活動(dòng)的動(dòng)力。缺氧是指當(dāng)組織和細(xì)胞得不到充足的氧，或用氧障礙不能充分利用氧時(shí)，組織和細(xì)胞的代謝、功能，甚至形態(tài)結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生異常變化的病理過(guò)程。目前認(rèn)為缺氧是造成細(xì)胞損傷的最常見(jiàn)原因，可以誘發(fā)體內(nèi)各系統(tǒng)的功能改變，是引起臨床各科多種疾病甚至死亡的最重要和最常見(jiàn)的直接因素或主要病理過(guò)程之一，因此該領(lǐng)域研究越來(lái)越受到關(guān)注。而一個(gè)理想的缺氧實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛉毖鯇?shí)驗(yàn)儀器，無(wú)疑是該領(lǐng)域研究的技術(shù)關(guān)鍵。

利用自動(dòng)化控制技術(shù)與藥理實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法，研制了離體細(xì)胞缺氧儀。在缺氧儀控制下氮?dú)馐紫冉?jīng)過(guò)減壓計(jì)和流量計(jì)按照設(shè)定的恒定流量進(jìn)入缺氧罐，氧傳感器和溫度傳感器將此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大，再把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，由智能控制器處理后驅(qū)動(dòng)控制電路，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和進(jìn)、出氣閥，保證缺氧罐內(nèi)的溫度和氮?dú)鉂舛鹊暮愣?，從而模擬形成一個(gè)類似細(xì)胞在生物體內(nèi)的缺氧環(huán)境［15］。

實(shí)驗(yàn)表明，該發(fā)明的“離體培養(yǎng)細(xì)胞缺氧儀”與傳統(tǒng)自制的缺氧實(shí)驗(yàn)裝置相比，具有自動(dòng)化程度高、自動(dòng)調(diào)控氮?dú)鉂舛群蜏囟?、直接顯示缺氧槽中的溫度和氧含量等優(yōu)點(diǎn)。不僅操作簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定，而且減少了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氮?dú)獾氖褂靡约叭说姆爆崉趧?dòng)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具科學(xué)性，儀器應(yīng)用更具廣泛性［16］。

（6）通過(guò)學(xué)校立項(xiàng)的其他教研項(xiàng)目。此外新型哺乳類動(dòng)物缺氧實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物持續(xù)吸入麻醉手術(shù)臺(tái)（見(jiàn)圖6）等一大批項(xiàng)目研究成果已入選校實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)項(xiàng)目庫(kù)，并應(yīng)用于本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)，經(jīng)歷了多年的教學(xué)實(shí)踐，得到教師和學(xué)生的廣泛認(rèn)可［17］。

圖6 哺乳類動(dòng)物缺氧實(shí)驗(yàn)儀

3 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的成效

（1）形成了一支富有創(chuàng)新精神、熱心實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)等學(xué)系及遺傳發(fā)育與細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的部分教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，經(jīng)過(guò)精心遴選組建而成。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員潛心實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，致力于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新，在長(zhǎng)期合作基礎(chǔ)上形成了良好的教學(xué)集體、鑄就了新型的教育理念，自身業(yè)務(wù)素質(zhì)和整體水平有了大幅度的提高［18］。

（2）創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以精品課程建設(shè)、教學(xué)改革項(xiàng)目為依托，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力為主要目標(biāo)，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面取得了一系列成果和經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)在實(shí)驗(yàn)技術(shù)類核心期刊《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理》上發(fā)表論文5 篇，獲得省級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)多項(xiàng)，在歷屆全國(guó)高校自制教學(xué)儀器設(shè)備評(píng)選中多次獲獎(jiǎng)，這都極大地促進(jìn)了教師及實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)和教學(xué)水平的提高，平臺(tái)所在實(shí)驗(yàn)中心獲得國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心稱號(hào)，醫(yī)學(xué)機(jī)能平臺(tái)獲得國(guó)家精品課程及國(guó)家級(jí)精品資源共享課程［19］稱號(hào)。

（3）研究成果受到了學(xué)生和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的良好評(píng)價(jià)，明顯提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功率和學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的興趣。臨床醫(yī)學(xué)2010 年級(jí)七年制3 班同學(xué)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中寫(xiě)到使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物持續(xù)吸入麻醉手術(shù)臺(tái)麻醉大鼠，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，麻醉效果很好；生理與病理生理學(xué)系老師在使用新型哺乳類動(dòng)物缺氧實(shí)驗(yàn)裝置后說(shuō)：“學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不再為無(wú)為、無(wú)效操作耗費(fèi)大量的時(shí)間，把有限的時(shí)間和精力應(yīng)用到鉆研實(shí)驗(yàn)技術(shù)、觀察缺氧現(xiàn)象、培養(yǎng)動(dòng)手能力、思考缺氧機(jī)理上，大大提高實(shí)驗(yàn)效率和效果；實(shí)驗(yàn)中不再使用水銀，再也不用為實(shí)驗(yàn)室安全擔(dān)心了?！边@樣的評(píng)價(jià)使團(tuán)隊(duì)對(duì)今后的不斷創(chuàng)新有了更多的動(dòng)力和信心。

4 結(jié) 語(yǔ)

立足全面提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)為依托，以新一代的信號(hào)采集系統(tǒng)為技術(shù)支持，再融合藥理學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)新技術(shù)，創(chuàng)新教學(xué)項(xiàng)目、革新實(shí)驗(yàn)方法、發(fā)明相關(guān)技術(shù)，顯著拓展了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)更積極、更主動(dòng)、更高效，給學(xué)生節(jié)約出能獨(dú)立思考并解決問(wèn)題的有效時(shí)間，改革涉及了醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教骄?、?shí)驗(yàn)教學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)明等實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)方面，通過(guò)創(chuàng)新不僅實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效益得到了顯著提高，還在實(shí)驗(yàn)室形成了一支重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，熱心實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。