虛擬實驗室在核醫學實驗教學中的應用

陶紹能++黃鶴

摘 要 具體闡述虛擬實驗室的內涵、在實際教學運用中的利與弊。虛擬實驗室建設將是今后核醫學實驗課教學改革重要方向，值得推廣。

關鍵詞 核醫學；虛擬實驗室；教學改革

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0061-02

Application of Virtual Laboratory in Experiment Teaching of Nuclear Medicine//TAO Shaoneng， HUANG He

Abstract The article elaborates the conception of virtual laboratory， in the actual teaching use of the advantages and disadvantages. Vir-tual laboratory construction will be the important direction of future nuclear medicine experiment teaching reform， is worth promoting.

Key words nuclear medicine； virtual laboratory； teaching reform

1 引言

核醫學是一門研究核技術在醫學中應用及其理論的學科，或者說是用放射性核素診斷、治療疾病和進行醫學研究的醫學學科。核醫學實驗課在核醫學教學中扮演著重要的作用，實驗可以將所學理論知識與實踐能力有機結合，對學生更加深刻地理解理論教學內容，激發學生的學習熱情具有重要的作用；同時能提高學生的動手能力，提高學生觀察事物和解決問題的能力。因此，實驗課教學是核醫學教學不可分割的一部分。

但是在目前的高等醫學院校核醫學實驗課教學過程中也存在許多問題，如何提高核醫學實驗課教學水平，是當前高等醫學院校核醫學教學中重要的研究課題。近年來，隨著計算機及網絡技術的發展，構建虛擬實驗室成為一個很好的選擇[1]。

2 核醫學實驗課教學中存在的問題

核醫學的內容包括核素顯像、功能測定、放射性核素治療和體外分析，這些方面的內容都有相應的實驗課，這些技能是臨床醫學生必須掌握的基本技能。從核醫學涉及的內容可以發現，核醫學實驗課跨度大，涉及影像和臨床檢驗等多種臨床技術。同時，放射性核素對人體會產生危害，由于學生對放射性的畏懼心理[2]，導致部分學生在實驗課上不愿動手，這給核醫學實驗課教學帶來較大的困難。另外，在我國高等醫學院校，核醫學實驗課教學幾乎都存在教學課時較少，教學手段單一，實驗經費不足，學生對其認識不足，有些實驗需要的大型醫療設備不足等問題。

3 核醫學虛擬實驗室的構建及其作用

何謂虛擬實驗室 虛擬實驗室（Virtual laboratory）由美國的威廉·沃爾夫在1989年首先提出，是由計算機模擬真實實驗環境的一種虛擬現實技術。隨著互聯網和計算機技術的迅猛發展，在計算機上構建一個可視化的三維環境，操作人員通過相應設備對虛擬的目標進行操控，從而產生與真實環境相近的體驗[3]。它具有成本低、效率高、功能全、協作性等特點[4]。

核醫學虛擬實驗室的構建 結合核醫學教學目的、教學要求，利用3D、VRML、HTML、Max等軟件制作出與核醫學相關模型，將SPECT、PET/CT、放射免疫分析儀等數據導入相應軟件中，模擬出實驗場地、設備、儀器和各種所需要的試劑藥品，結合實驗要求，開發出虛擬實驗室。通過三維仿真建模技術，可將核醫學虛擬實驗室分為體外分析、核素顯像、功能測定、放射性核素治療等幾個模塊，使學生能夠更加方便地實現人機交互，從多種角度觀察、操作和學習，更加深入地投入所學知識中。

虛擬實驗室應用于核醫學實驗教學中的作用

1）避免了放射性輻射的危害。核醫學實驗都要使用放射性同位素，這是它區別于其他臨床學科實驗的一個顯著特點。因此，核醫學實驗幾乎都是放射性實驗，所用的放射源多數是開放性的，對操作者的放射性輻射是不可避免的，可以造成對機體的確定性和隨機性效應，存在較大的安全隱患[5]。虛擬實驗室為仿真實驗室，提供了等同于真實的實驗環境，但是不接觸放射源，避免了放射性輻射。

2）增強了教學效果。相對于傳統教學，虛擬實驗室可以將實驗過程中的圖像、文字、動畫和聲音等各因素融為一體，因而具有智能性、仿真性、趣味性、隨意性、多樣性等特點[6]。這些特點使虛擬實驗室有利于培養學生的創新能力、獨立解決問題的思維能力[7]，極大地提高了學生的學習效率，增強了教學效果。

3）降低實驗室成本。隨著高等教育進入大眾化教育，高校大學生數量急劇增加，所需實驗設備、試劑、藥品和教學人員等教學資源不足的問題逐漸顯現出來。虛擬實驗室可以提供學生利用電腦進行操作，獲得實驗的真實感受，使實驗教學效果不變，但是大大降低實驗成本。另外，虛擬實驗室還可以通過網絡技術實現資源共享，避免大型醫療儀器的重復購置，節約了教學資本[8]。

虛擬實驗室的局限 雖然虛擬實驗室有許多優點，但是在實際教學過程中尚不能完全取代真實實驗。原因在于：

1）虛擬實驗室是通過計算機模擬實驗操作，無法鍛煉學生真正的動手能力；

2）真實實驗過程中有許多干擾因素和一些無法解釋的實驗現象出現，這是虛擬實驗無法模擬的；

3）虛擬實驗對教師有較高的計算機專業要求，而醫學高等院校教師一般在這方面的專業知識較薄弱，這是當前醫學高等院校亟待解決的問題；

4）虛擬實驗一般是一人完成，不利于培養學生的團隊合作精神。

4 結語

虛擬實驗室作為一種新興的實驗教學平臺，擁有傳統實驗教學無可比擬的一些優勢，擁有廣闊的應用前景。目前，國內外多所大學將虛擬實驗室應用于醫學實驗教學，成為近年來實驗教學改革的一個熱點。但是，虛擬實驗室與傳統實驗室相比較，仍有一些弊端。實踐證明，在核醫學實驗教學過程中構建虛擬實驗室具有重要意義，符合核醫學教學改革方向，必將為核醫學實驗教學水平的提高發揮重要作用，在實際應用中要揚長避短，使其更好地為實驗教學服務。

參考文獻

[1]劉尚輝，婁巖，劉佳，等.基于醫學教學的虛擬實驗室建設與應用[J].中國醫學教育技術，2015，29（6）：639-641.

[2]郝喜燕，王雪梅，張凱秀.核醫學學生放射性藥物制備帶教體會[J].內蒙古醫科大學學報，2014（S2）：396-398.

[3]劉勝兵，王鑫泉，曹利仙，等.虛擬實驗室與組織胚胎學實驗教學[J].實驗室研究與探索，2013，32（2）：157-158，203.

[4]許曄.虛擬實驗室技術在生物教學中的應用[J].江蘇第二師范學院學報：自然科學版，2013（6）：36-37.

[5]張凱秀，王雪梅，郝喜燕.放射性輻射防護的理論實踐轉換臨床帶教[J].內蒙古醫科大學學報，2014（S2）：400-402.

[6]趙宏波，李增江，何新民.虛擬實驗室在醫學影像實驗教學的應用展望[J].現代醫用影像學，2007，16（1）：46-47.

[7]石新麗，唐飛羽，孫夢雯，等.虛擬實驗室在醫學實驗教學中的應用研究[J].實驗技術與管理，2014（6）：114-116.

[8]劉澤良.發揮虛擬實驗室建設對實驗教學的促進作用[J].實驗技術與管理，2011，28（7）：193-194，197.