信息化集成化信号在机能教学的应用
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【摘要】信息化教学是时展的要求，实现信息化和网络化的生物信号采集处理系统的更新换代迫在眉睫。信息化集成化生物信号采集系统采用一体化设计原则，集成多种实验设备，操作简便，数据采集和处理结果准确、可靠，正逐步应用于医学机能学实验教学，改善医学院校教学环境，提高了教学质量。学校在2019年9月对四个机能学实验室进行全面升级改造，购置成都泰盟生产的BL-420I信息化集成化信号系统24套。文章对信息化集成化生物信号采集系统在医学机能学实验教学中的应用与体会进行总结，为今后机能学实验室设备更新和基础建设，提高实验教学质量提供参考。
【关键词】信息化集成化生物信号系统；医学机能学；基础医学；实验教学;信息化教学；一体化
随着时展的要求，机能学实验室需要更现代化的实验设备，进行实验教学工作，实现信息化和网络化的生物信号采集处理系统的更新换代迫在眉睫。为了培养符合现代医疗需要的应用型人才，我校在2019年9月对四个机能学实验室进行全面升级改造，购置成都泰盟最新研发的BL-420I信息化集成化信号采集系统24套。该系统经过一年多的机能实验教学，教学效果良好，提高了学生学习的兴趣。现总结应用BL-420I信息化集成化信号采集系统的体会和经验，为今后机能学实验室设备更新和基础建设，提高机能实验教学质量提供参考依据[1]。
1BL-420I信息化集成化信号采集系统概况
集合实验桌、显示器、生物信号系统、信号采集音响、呼吸系统、测温系统、照明系统以及多媒体同步演示系统为一体，储存方便，布局合理。该系统可实时监测实验时的温度、湿度及大气压力等实验环境。实验桌表面能防止酸、碱等腐蚀性液体侵蚀桌面。设备万向脚轮方便移动整个平台，含有滑轮刹车可固定平台，方便移位和固定，放置不受方向位置限制。生物采集系统支持多个实验模块的信号采集与分析，实验数据、报告处理无纸化，具有在线实验报告编辑功能，可协助教师进行实验信息化管理[2]。小动物呼吸机，可用于大小鼠，家兔等多种实验动物，可精确调节潮气量。动物肛温仪适用于大小鼠，自带肛温传感器探头，实时精确测量大小鼠的肛温和环境温度。照明系统内含四个光源从四个方向照明，可调节其亮度和照明方向，可进行部分灯光、全部灯光的开关操作。同步演示系统采用229万有效像素和20倍光学变焦调节控制的高清摄像机，实验中同步全程监控和录制实验过程，同步演示到其他计算机或投影仪，可对于实验教学起到示范和监督的作用。显示器安装在外向机械臂上，可随意调整其角度和位置。系统可以连接HWS0601人体无线生物信号采集器系统性的采集血压、心音、脉搏、呼吸和血氧等人体相关生理信号。专用心电接口采用12导联全导联心电接口，不占用物理采集通道，系统同步显示和记录4个物理采集通道及12导联心电信号，形成16个实时采集通道，同时显示在屏幕上。
2BL-420I信息化集成化信号采集系统在实验教学中的使用体会
四个新建实验室已经全面用于机能实验本科教学，现以综合性实验“家兔急性右心衰竭及其抢救”为例，简述BL-420I信息化集成化信号采集系统的使用体会。
2.1仪器连接
分别连接血压换能器和张力换能器与信息化集成化生物信号采集系统前面板的“通道1”“通道2”接口。
2.2系统的设置
1）打开电脑桌面上的软件系统，选择实验模块，自动识别通道。2）打开照明系统，调节其亮度和照明方向。3）调整同步演示系统，同步实验录像在多媒体系统的投影仪上，教师机监控学生机实验场景屏幕。
2.3动物实验
1）称重、麻醉、颈部手术。取一只健康家兔称重，自耳缘静脉注射25%乌拉坦溶液（4mL/kg），调整JR-20无干扰恒温加热兔台，仰位固定于家兔，兔台自带输液架，可悬挂生理盐水输液袋。颈部手术，分离气管、右侧颈外静脉、左侧颈外静脉、左侧颈总动脉，穿线备用。2）耳缘静脉注射0.3%肝素溶液2mL/kg。气管插管用于描记呼吸曲线，右侧颈外静脉插管用于测中心静脉压，左侧颈外静脉用于输液。左侧颈总动脉插管用于描记血压曲线。3）教师操作同步演示系统，可反复演示家兔手术实验操作步骤，使学生更快更好的进入实验过程。
2.4记录实验数据
1）点击“启动视图”中的“快速启动”按钮开始实验，实时记录正常呼吸、血压、心率等数据。2）在“启动视图”中点击“暂停”或“停止”按钮，就可以完成实验的暂停和停止。3）随时保存数据文件，可在“实验数据列表”中打开反演文件，使用双视功能实时查看、对比、分析不同时期的实验结果，最多可以同时打开四个反演文件。
2.5急性右心衰竭模型的复制
自耳缘静脉缓慢注射加热至38℃的液体石蜡0.5mL/kg，待动物呼吸、血压稳定后，以每分钟约5～10mL/kg的速度，快速输入生理盐水，输液过程中密切观察中心静脉压，血压，心率等各项指标的变化。在实验过程中教师机和学生机可随时互动交流，交换数据和视频，教师可以远程操作学生机，引导学生对实验内容的学习讨论，对学生实验进行指导，也可以对学生实验操作过程实时多屏共享。
2.6抢救
将家兔分为三组，分别为不抢救处理组、治疗一组和治疗二组。不抢救处理组家兔死亡后，解剖动物。对治疗一组家兔实施“0.2％去乙酰毛花苷溶液（0.2mL/kg）+1％呋塞米（0.4m/kg）”的处理。对治疗二组家兔实施“对2组家兔实施“1％呋塞米（0.4mL/kg）”的处理。二组治疗组必要时可连接呼吸机气管接口，使用呼吸机。分别记录三组家兔的实验数据，分析对比各组的实验数据。
2.7数据分析与输出
实验结束后，保存实验数据。学生可以直接在系统中提取实验数据，撰写实验报告，实验报告可以上传到NEIM-100实验信息管理中心，实验教师则可以对实验报告进行网上批阅和指导，实现无纸化的实验报告过程[3]。
3经验与体会
3.1一体化设计合理
一体化集成设计，外观精美，整体效果好。空间布局合理，实验室整洁。各部分模块化设计，互不影响，方便维护。系统中集成JR-20无干扰恒温加热兔台，控温准确，固定家兔快捷稳定，可降低外界干扰，自带输液架，可记录尿滴。
3.2通道智能识别，显示新的优势
具有智能识别功能，简化了实验步骤，提高了实验的成功率。当接入智能传感器时，系统自动识别智能传感器的全部信息，用户无需进行定标等操作即可完成传感器的设置。这样学生的操作时间大大缩减，提高了实验的成功率[4]。
3.3培养学生综合能力，增加了师生互动的机会
系统既满足实验教学的大规模需要，又满足自主科研创新实验的需求，学生可以根据的科研实验要求，为每一个通道自主配置相应的实验参数，包括采样通道数、采样率、增益、滤波、刺激等参数，进一步拓展科研思维，增加动手机会，提高学生综合能力。在实验前学生可以从系统中学习关于本次实验的相关知识和仪器使用，还可以在网上实习虚拟实验操作内容，学习资源丰富，促进学生自主学习能力。实验过程中，师生间随时随地的互动交流，激发学生实验课学习的主动性和积极性[5]。
3.4采集分析的实验图形和数据准确稳定
当选择了一个固定实验模块之后，系统自动设置该实验所需的各种参数，实验者开始实验后，迅速直接进入到数据采集状态。系统软件内置强大的数据分析和测量功能，可实时对反演数据进行微分、积分、频率直方图、频谱分析、序列密度直方图等运算，也可进行区间测量、心功能参数测量、血流动力学测量、心肌细胞动作电位测量和肺功能测量。系统采集分析的数据可靠性高，受外界干扰很小。尤其心电信号抗干扰能力强，信号稳定[6]。
3.5严谨有序的实验教学环境
摒弃传统的低效的围观式机能实验教学模式，全程录制教师示教和各组学生实验操作过程，示教过程全程投影仪播放，然后抽取典型的学生视频，大家通过观看视频，讨论总结经验与教训，掌握实验操作步骤的重点和难点，便于改进和提高实验技能[7]。
4小结
BL-420I信息化集成化信号采集系统给机能实验教学过程带来了极大便利，让学生的机能实验学习上了一个新台阶，实现了机能实验信号采集系统的更新换代。该系统扩展硬件平台和软件系统的多项新的功能，紧贴临床教学，操作简便，功能更加强大与灵活。数据采集和处理结果准确、可靠，能更好帮助学生获得更好的实验数据。除满足原有常规信号采集与处理系统的功能之外，该系统还能够满足信息化、网络化的发展要求，提高实验教学效率和效果[8]。
参考文献
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[3]马建秀，马艳庆，宋雷，等.应用信息化集成化设备提高医学机能学实验教学质量--以西北民族大学医学院为例[J].西北民族大学学报（自然科学版），2020，41（1）：75-78.
[4]许燕，汤黎明，陈新焕，等.虚拟仿真实验平台在医学机能学实验中的应用[J].基础医学教育，2020，22（5）：367-369.
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[7]刘芳.高职院校教师信息化教学的应用现状及对策[J].智库时代，2019（36）：144-146.
[8]张阳，刘新领，侯樊兴，等.医学机能实验教学改革的创新动力与教学体系研究[J].中国医学教育技术，2018，32（3）：245-248.
作者：董晓青 李金莲 李娜