走近虚拟仿真实验③|系统解剖学、医学遗传学和病理解剖学,在复旦上医还可以这样学!

作者:摄影: 视频: 来源:医学教务处发布时间:2022-06-12

医学专业课程具有很强的实践性,实验教学是培养学生实践能力的关键,在医学教育中起着至关重要的作用。为了拓展实验教学内容广度和深度,延伸实验教学时间和空间,提升实验教学质量和水平,复旦上医高度重视虚拟仿真实验教学项目的建设工作,助力实验教学改革和实验教学信息化建设。

新技术助力新实践,虚拟仿真实验的开展,在过去实验教学的理论基础上,实现了传统“理论+实验”教学模式的新升级,能够帮助医学生突破实验室物理空间和实际操作时间的局限,更好地学习理论知识、熟练专业技能、锻炼实践能力,同时培养他们的自主学习意识。

官微聚焦这一新技术,于日前介绍了公共卫生学院、药学院和护理学院的虚拟仿真实验(https://mp.weixin.qq.com/s/wY4C9RMhyxfQ1U3sWiApeQ),以及儿科医院、妇产科医院和眼耳鼻喉科医院的虚拟仿真实验(https://mp.weixin.qq.com/s/4kP09Pem-kv6tk_eAeG1nQ)。今天,让我们继续走近基础医学院系统解剖学、医学遗传学和病理解剖学的虚拟仿真实验教学项目。

系统解剖学:人脑解剖与影像结构虚拟仿真实验教学系统

戴上医用手套,小心翼翼地将脑标本捧到手术灯下,对照着教科书钻研起大脑的结构及其功能分区——这是系统解剖学课程实验环节中常见的一幕。该课程按照人体的器官功能系统,阐述正常人体器官的形态、结构、生理功能及其生长发育规律,是医学教育中最重要的课程之一。其中,“人脑”作为人体最复杂的器官,能够准确掌握人脑各结构的形态、影像和毗邻关系,是医学人才培养的重要基础。

基于传统“理论+实验”教学模式中存在的“盲点”,基础医学院解剖与组织胚胎学系开发了人脑解剖与影像结构虚拟仿真实验教学系统,作为课程的线上教学部分供医学生补充学习。

该系统设置了“解剖脑”、“数字脑”和“虚拟脑”三大模块。“解剖脑”以志愿者捐献的真实人脑进行3D扫描、建模而成;“数字脑”则在高精度数字的人脑断层解剖和正常人脑的磁共振影像数据的基础上,利用图像分割、三维重建和可视化技术,展示大脑结构在各层面上的形状、位置,仿真度高达100%;“虚拟脑”则是将时下热门的VR技术应用到了医学解剖领域。

在复旦大学人体科学馆的虚拟解剖实验室内,李文生老师带领学生们熟悉人脑解剖与影像结构虚拟仿真实验教学系统。

操作中,“虚拟脑”将为同学们建立起人脑的三维结构提供辅助,学生戴上虚拟头盔后,可通过移动手柄将虚拟场景中人脑结构的各个部位“解剖”出来。利用正常和病变人脑MRI多模态影像建模数据,“虚拟脑”将通过图像分割、融合、三维重建和VR技术,360度全方位地展示大脑的外形功能区及内部结构。极具真实感和沉浸感的训练环境不仅能激发医学生的学习兴趣,还能加深他们对相关结构位置及其空间毗邻关系的理解,同时锻炼他们独立发现问题和解决问题的能力。

据介绍,人脑解剖与影像结构虚拟仿真实验教学系统还将不断更新升级,加入更多全脑标本和脑断层标本,呈现出更优质、立体的效果,帮助医学生熟悉掌握更多、更全面的解剖知识。除了面向医学院的学生,未来该系统也会面向脑科学工作者开放,为他们提供一个科普性学习平台。

医学遗传学:遗传咨询虚拟仿真诊室

遗传病的发病率并不高,还有不少属于罕见病,因此,在短期的临床见习过程中,医学生难以接触到足够多的相关病例;而当遇到这些病例时,同学们又大多不具备遗传咨询的专业资格,出于伦理、保密等原因,无法更好地和患者接触、沟通,更无法获得患者的样本进行遗传学实验研究。为了更好地解决上述矛盾并规避伦理风险,基础医学院细胞与遗传医学系在原有积累的大量珍贵遗传病视频和资料的基础上,设计开发了遗传咨询虚拟仿真诊室,为医学生创造虚拟现实的环境,帮助他们在其中学习和完成医学遗传学的诊断操作。

进入遗传咨询虚拟仿真诊室,医学生将化身“福尔摩斯”,寻找任何可能帮助诊断遗传病的因素:病史要看全,出生史、发育史、用药史、致畸因子暴露史,还要考虑家族史;诊断的依据更要追求严谨,咨询对象的临床症状、体格检查、实验室检查结果、家系信息……一样都不可以忽略,在这些医学资料和文献检索的基础上,医学生对咨询对象所患疾病的种类进行初步判断后,将跳转进入实验环节。面对人体染色体标本制备、基因组DNA抽提、PCR扩增、产物的酶切鉴定、琼脂糖凝胶电泳五个实验,医学生将按照实验提示,进行实验操作,结合实验结果,判断遗传病所属的类别,并结合医学专业知识给出建议。

校园封闭管理期间,虚拟仿真实验教学的顺利进行,最大限度地弥补了实地操作的缺失,做到疫情下在线实验停课不停教。医学遗传学课上,同学们在线学习知识点后,根据相应的病例,在教师的指导下,通过遗传咨询虚拟仿真诊室进行操作和学习,完成病例分析报告,并在课堂上展示;老师再根据学生学习操作的情况和病例报告对他们进行考核,并通过交流反馈,达到翻转课堂的效果

病理解剖学:胃溃疡型病变病理学实验虚拟仿真教学课程

病理解剖学是医学教育中最重要的基础学科之一,也是一门临床实践性很强的学科。然而,在本科教育阶段,医学生仅在基础医学课程中学习病理解剖学相关知识;在临床见习和实习阶段,医学生鲜有在临床病理科操作的机会和经历。对此,基础医学院病理学系设计开发了胃溃疡型病变病理学实验虚拟仿真教学课程

胃溃疡型病变病理学实验虚拟仿真教学课程负责人王淑阳副教授介绍道:“该课程依托病理解剖学课程,以学生发展为中心,突出病理形态学教学特点,加强理论结合实践、基础结合临床,通过模拟临床病理科的病理诊断过程开展探究式学习,促进学生病理诊断思维的建立和对基本病变、常见疾病的病理诊断能力的初步形成。”

同学们可以先在平台上观看讲解视频进行预习,提前了解实验内容,然后通过对数字系列切片的观察、3D大体标本的分析,自行寻找病变、描述病变特点并做出正确的病理诊断,从而掌握病理学基本病变和常见病的诊断和鉴别诊断。通过人机交互性操作,医学生可以在线进行大体取材、制片、阅片、诊断、完成报告,体验一个病例的诊断全过程

相比较传统教学,虚拟仿真实验有助于医学生课前预习和课后复习,以及反复训练和操作,同时有效解决了特殊时期学生无法实际动手操作标本取材、制片的难点,让学生能够更形象地认识病理诊断的过程,更容易地掌握胃溃疡型病变的诊断和鉴别诊断。“更重要的是,医学生作为操作主体进入虚拟仿真实验,能充分激发他们的主动性和探索性,为深层次的医学学习和医学科研打下基础。”

制图:实习编辑:王越责任编辑:李斯嘉

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