MPA-在病理生理學實驗教學中的應用

時間：2022-11-20 11:04:26 論文范文我要投稿

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MPA-2000在病理生理學實驗教學中的應用

作者：陳雪紅韓彥郭沈波閻春玲秦玉蓉王春波

【關鍵詞】生物信號采集處理系統;實驗教學;病理生理學
　　［關鍵詞］生物信號采集處理系統;實驗教學;病理生理學
　　計算機輔助教學（CAI）是將以計算機為中心的多媒體技術應用于教學，現已成為現代教育技術中最重要的組成部分［1］。在現代電子技術和計算機技術快速發展的今天，實驗儀器的微機化、數字化、智能化是儀器的發展趨勢。在生命科學范圍內，機能實驗是率先應用計算機的學科之一。其中計算機技術在病理生理學實驗中的應用，加速了病理生理學實驗改革的步伐，有利于實驗方法的改進、新實驗內容的開展、定性實驗向定量實驗方向改變、實驗效率的提高和實驗數據的智能處理［2］。在我們的實驗教學改革中，CAI是其中的重要部分。本文就我教研室實驗教學改革的實踐和體會，具體談一下MPA-2000生物信號采集處理系統在病理生理學實驗教學中的應用以及其優缺點。
　　1 MPA-2000生物信號采集處理系統的應用
　　1.1MPA-2000生物信號處理系統的組成醫學機能學科的實驗多以生物體作為實驗對象，利用技術手段提取和采集生命活動過程所表現的各種形式的信號，并記錄、處理和分析這些信號，從而來認識生命活動的規律。MPA-2000生物信號采集處理系統就是應用大規模集成電路和計算機硬件及軟件技術開發的一種集生物信號的放大、采集、顯示、處理、儲存和分析于一體的機電儀器。這種儀器可替代一般傳統的示波器、生物信號放大器、記錄儀和刺激器，一機多用，功能強大，可用于機能實驗的生物信號檢測、記錄和分析。MPA-2000生物信號采集處理系統硬件組成:電腦為CPU P 4，內存256 M，顯示卡內存32 M，硬盤10 GB，顯示方式800×6 000、16位色，MPA-2000換能器，彩色噴墨打印機，主要完成對各種生物電信號（如心電、肌電、腦電）與非生物電信號（如血壓、張力、呼吸）的調理、放大，并進而對信號進行模/數（A/D）轉換，使之進入計算機。軟件主要完成對系統各部分進行控制和已經數字化了的生物信號進行顯示、記錄、存儲、處理、數據共享及打印輸出。MPA-2000生物信號處理系統主要應用于病理生理學的家兔急性充血性心力衰竭和失血性休克實驗，定量檢測由人為控制因素引起的家兔血壓、呼吸、心電圖等指標的變化。由于事前對各個換能器進行了定標，測定結果比較科學。電腦與MPA-2000系統連接，對數據進行分析與處理，全部操作鼠標點擊完成，多窗口運行，網絡資源共享。同時可運用ACCESS、Excel、Word等軟件進行數據處理，實驗結果可用打印機打印，不需要繁瑣的記錄，學生可直接參考打印結果進行分析以便得出結論。
　　
　　1.2MPA-2000生物信號采集處理系統使用方法以充血性心力衰竭實驗為例，先用汞檢壓計給血壓換能器（40 kPa）定標，用水檢壓計給中心靜脈換能器（10 kPa）定標。定標就是將采樣數值轉換成作用于換能器的壓力，并確定采樣數值與壓力的系數，計算出不同采樣數值時的血壓值。動物手術后，分離左側頸總動脈，插入頸動脈導管，連接血壓換能器（40 kPa）。分離右側頸外靜脈，插靜脈導管，連接血壓換能器（10 kPa）。在兔子四肢用針形電極連接，測定標準的Ⅱ導聯心電信號，氣管插管連接呼吸換能器。軟件的設置:先點擊快捷工具欄上的“采樣條件設置”快捷按鈕，打開“采樣條件”設置窗口，設定如下:顯示模式:連續記錄，采樣間隔:1 ms，采樣通道選擇:1、2、3、4通道。然后選定各通道采樣內容:第1通道為血壓（kPa），第2通道為中心靜脈壓（kPa），第3通道為心電（mV），第4通道為呼吸（L）。再對每個通道的放大倍數進行調節，按動物的狀態和換能器的敏感性不同進行調節，并調節 X、Y 軸壓縮比。如有干擾信號，可選擇低通濾波至信號理想為止。設置完軟件，就可以進行操作。先點擊“開始”按鈕，系統按記錄儀模式描計血壓、中心靜脈壓、心電、呼吸波形曲線。同時可進行在線測量，隨時點擊標記按鈕，為實驗項目逐一添加標記。采樣結束后，按下快捷工具欄中的觀察快捷鍵，用十字光標即可測量各點值。也可以按下快捷工具欄中的“測量”快捷鍵，用鼠標選中要測量的曲線段，由測量窗得到各項測量參數。最后點擊“打印”菜單，完成打印工作。2 MPA-2000生物信號采集處理系統的優越性
　　2.1 可提高實驗效率，保證實驗成功率本實驗室原有的二道生理記錄儀購置于20世紀80年代的中期，部分零件老化，其中不少配件很難買到。而且，使用傳統的儀器，對許多人體機能的變化，只能進行目測觀察和手工測量，既浪費時間且精確度低。而機能學實驗常常不能直觀得出結論，而是需要通過大量實驗結果的觀察與分析才能得出結論。因此對實驗結果的記錄和處理的精確度提出了較高的要求。使用二道儀，在儀器的調試上學生不僅要花費大量的時間，而且要從記錄到的大量實驗結果中挑選少量有價值的結果或數據進行重組比較，這樣既耗時又增加了人為誤差，使大量實驗只能停留在定性的水平上。而MPA-2000生物信號采集處理系統采用仿儀器面板界面和參數預置，只需用鼠標點擊幾個功能鍵，系統便會自動采樣、分析、處理和顯示清晰、明確的實驗結果，廢除了儀器調試的步驟。這樣一來，不僅保證了實驗的成功率，也增加了實驗內容，使學生掌握了更多的知識，提高了實驗效率。
　　2.2 科學處理實驗結果，提高實驗結果處理精度 MPA-2000生物信號采集處理系統具有數據處理、文件編輯和結果輸出等功能，可以使學生學會從繁雜的實驗記錄中，快速地編輯整理、定量分析并打印出清晰的實驗結果，使原來只能定性的實驗結果得以量化，提高了實驗結果處理的科學性和精確度。此外，該系統對于實驗結果具有保存功能，便于組間實驗結果的比較，以便評價實驗效果。例如，在“失血性休克”實驗中，傳統方法觀察記錄的實驗項目較多，在實驗過程中會記錄到許多中間過程的數據、放電曲線，這就加大了實驗結果整理、處理的繁瑣程度和人為誤差，而利用該系統的剪接功能則可以選取幾組典型的變化數據曲線，使結果簡潔明確。
　　2.3 改變病理生理學實驗教學舊模式，調動學生學習的積極性和主動性利用MPA-2000生物信號采集處理系統可以縮短教師的講解時間，增加學生動手操作的機會，使學生由知識的被動接受者和灌輸對象轉變為主動加工信息者和知識體系的主動建造者，而教師由知識的灌輸者轉變為學生構筑知識體系的促進者和幫助者。在學生實驗操作過程中，教師可以通過教師機對每個學生進行監控，了解每個學生的實際操作過程，隨時查看各實驗組的進行情況，查看學生的實驗數據和曲線;教師和學生也可以進行對話模式教學;教師還可以通過多媒體光盤進行觀摩教學，開闊學生的視野。在實驗過程中通過計算機的不斷提示，學生獨立完成實驗操作，這樣，學生要獨立面對實驗中所遇到的問題，并解決問題，才能完成實驗。這不僅有益于學生對于理論知識的理解記憶，更有益于培養他們的科學的工作方法和邏輯思維能力，為將來的進一步深造、工作打下良好的基礎。實驗結束后，教師可利用網絡打開所收集的實驗數據和曲線向學生展示，展開教師主機與各工作組之間、工作組與工作組之間的討論、交互式學習，學生可分析自己實驗過程中的不足和成功經驗。也可以試行無紙化實驗報告。
　　3 MPA-2000生物信號采集處理系統的缺點
　　MPA-2000生物信號采集處理系統運用于實驗教學也存在一定的缺點。它是一套集生物信號處理器、電腦、打印機于一體的綜合儀器，價格昂貴，投資較大，在實驗經費有限的情況下，會影響到實驗教學的全面展開。對教師、實驗員使用儀器和電腦的能力要求較高，同時對學生使用電腦和儀器的要求也較高。這些都將直接影響實驗的效果。該系統程序的設置、電腦運行情況和速度也將直接影響實驗的結果，而且由于軟件系統并不十分完善，有時在實驗過程中出錯，以致于影響整個實驗進程。由于實驗過程采集數據過多，對電腦的處理速度要求十分高。如果電腦處理速度慢，常常會因數據過大，影響了數據分析的速度和打印速度�？傊诳萍几咚侔l展的今天，隨著計算機技術的開發和不斷提高，其在醫學教育中的應用發展也將更加深入和廣泛。在深化教學改革的過程中，我們將注重學生素質和能力的培養，不斷摸索現代教學媒體的知識與技能，完善和創新CAI軟件，使病理生理學實驗更符合教學大綱的要求，培養出知識全面、技能過硬的復合型醫學人才。
　　［參考文獻］
　�。�1］楊伯基.醫藥學計算機教學的理論與實踐［M］. 北京:北京醫科大學出版社， 1995:1.
　�。�2］余孟芝. 多媒體實驗室在教學中的應用［J］.黔東南民族師范高等�？茖W院學報，2002，3:43-45.

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