河南師范大學(xué)&北京歐倍爾合作項目——肺纖維化小鼠模型構(gòu)建、診斷及治療虛擬仿真實驗

肺纖維化是多種間質(zhì)性肺病的終末結(jié)局，其病理學(xué)特點為肺實質(zhì)破壞，細胞外基質(zhì)的沉積以及成纖維細胞和肺泡上皮細胞表型顯著變化，最終導(dǎo)致肺功能喪失，全球每年約新增500萬病例，其中65歲以上為高發(fā)人群，該疾病預(yù)后較差，診斷后中位生存期為3-5年，5年存活率比多種癌癥更低，目前除肺移植外，無有效治療方法。

???由于肺纖維化的發(fā)生是由肺組織中多種細胞損傷和異?；罨慕Y(jié)果，因此，從組織水平，以不同類型細胞綜合研究更能揭示該病發(fā)生過程。然而，目前大多實驗室難以獲得肺纖維化患者的臨床樣本，從而使得構(gòu)建動物的肺纖維化模型稱為體內(nèi)研究的重要手段。因此，掌握肺纖維化動物模型的制備和鑒定，能夠為了解該疾病發(fā)病動態(tài)過程和檢測新型藥物有效性提供重要的實驗材料。

北京歐倍爾依托虛擬仿真、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，與河南師范大學(xué)共同開發(fā)了肺纖維化小鼠模型構(gòu)建、診斷及治療虛擬仿真實驗教學(xué)項目，整個實驗涉實驗動物麻醉、氣管滴注給藥、飼養(yǎng)觀察、組織切片染色等多個步驟，通過3D模擬，將各部分內(nèi)容有機整合在一起形成虛擬的實驗教學(xué)系統(tǒng)，向?qū)W生以及社會提供模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)資源，解決了學(xué)習(xí)中“易看難動手”的缺點。該軟件是北京歐倍爾為河南師范大學(xué)定制開發(fā)，并成功協(xié)助其申報為2019年國家級一流本科課程項目。

軟件介紹：

整個實驗過程包括五個模塊，模塊一，肺纖維化小鼠模型構(gòu)建，首先讓學(xué)生選取實驗動物，麻醉氣道滴注給藥。模塊二，培養(yǎng)學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)SPF級小鼠飼養(yǎng)的操作流程。模塊三，了解目前肺纖維化治療藥物的作用機制，優(yōu)缺點和治療方法。模塊四，指導(dǎo)學(xué)生了解小鼠肺的解剖結(jié)構(gòu)及位置，以及組織材料固定保存的標(biāo)準(zhǔn)步驟。模塊五為肺纖維化在組織學(xué)和生物化學(xué)水平鑒定。

該教學(xué)系統(tǒng)提供有操作手冊，可指導(dǎo)學(xué)生操作軟件；具備操作步驟評分和思考題測驗的功能，用于評價學(xué)生對該實驗的掌握情況；設(shè)置了在線討論專區(qū)，供學(xué)生交流提問，教師答疑和評價；該系統(tǒng)還具有學(xué)習(xí)記錄功能，管理員可統(tǒng)計學(xué)生操作軟件的具體情況。實驗結(jié)束后，學(xué)生在線提交實驗報告，實驗教師根據(jù)實驗報告的成績和學(xué)習(xí)記錄可以評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實驗的重難點。此外，學(xué)生還可以通過掃描二維碼下載觀看，達到預(yù)習(xí)、觀摩、模擬相關(guān)實驗內(nèi)容的目的。因此，學(xué)生能夠在仿真情境中進行多次模擬實驗，加深實驗印象，獲得知識和技能，而且還可以增加趣味性和學(xué)習(xí)效果。

軟件特色：

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)

利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制的360°旋轉(zhuǎn)觀察三維空間內(nèi)的事物，界面友好，互動操作，形式活潑。

2、自主學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富

以3D仿真模擬肺纖維化小鼠模型的構(gòu)建、診斷及治療，并配有Flash動畫、視頻、文本等形式進行問題及原理展示，并包含了實驗?zāi)康?，實驗原理、實驗方法、操作過程中的注意事項等。在計算機上運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對實驗過程進行模擬操作。

教師站是基于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信與控制軟件，可以方便地對學(xué)員機的項目進行統(tǒng)一啟動和控制，實時顯示得分，獲取成績，對成績進行統(tǒng)計等。主要有仿真項目考試、班級管理、成績管理、理論題考試等功能。

3、智能操作指導(dǎo)

具體的操作指引，系統(tǒng)能夠模擬操作指引中的每個功能，并加以文字說明。

4、實用性強

模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)資源，解決了學(xué)習(xí)中“易看難動手”的缺點,并配套相關(guān)的討論反饋、考核練習(xí)、記錄統(tǒng)計功能，發(fā)揮引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)的能力,具有較大的可推廣應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。

北京歐倍爾的肺纖維化小鼠模型構(gòu)建、診斷及治療虛擬仿真實驗教學(xué)項目的實施突破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的限制，豐富了教學(xué)內(nèi)容，采取虛擬仿真方式指導(dǎo)學(xué)生掌握難于直接操作的實踐部分成為完善生物類學(xué)生動手能力培養(yǎng)的快速有效途徑，有利于復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，提供了一種高效和可行的培養(yǎng)模式。