模拟人药理学实验改革研究

模拟人药理学实验改革研究

宋光明[1]逄瑷博[2]吴杰[2]赵艳威[1]

（1.武警后勤学院临床医学系药理学教研室天津300309；2.武警后勤学院检验本科学员天津300309）

摘要：药理学是一门重要的医药学基础课，其大部分理论总结都来源于实验，可以说《药理学》是从实验的基础上建立起来的一门学科。因此，实验课是药理学教学的促进学生理解理论知识、提高实践技能与科研创新能力的有效途径。

关键词：药理学实验；模拟人；变革

[中图分类号]R96[文献标识码]A文章编号：

药理实验可以培养学生基本实验操作技能，验证学生所学的医学理论知识，使学生对相应理论的出处、研究过程及最新进展情况有深刻了解。同时，药理实验教学充分激发了学生科研兴趣，学生在实验中发现问题、解决问题，为未来科研工作打下良好基础。

1.药理实验教学的开设现状

受实验开设方式、实验经费等因素的制约，药理实验内容多是一些简单重复的实验，训练技能比较单一[1]。验证性实验仍处于主要地位，而探究性实验相对稀罕。一些高校教师在药理实验探索中也提出了一些改革举措，如增加设计创新型实验、优化评估学习效果检测方案、强调学生主体地位、加强实验操作技能的培养等等。对于开展生理驱动模拟人方向也有初步的探索和研究，提出用模拟人辅助实验教学的优势，但由于模拟人造价昂贵，只有少数研究院校在开展使用，没有在实验教学中普及。

2.当前药理实验教学中存在的弊端

2.1微观领域的实验教学无法开展

现在药理实验教学内容局限于药物宏观性质，无法观察药物作用机制以及局部病理。药物的部分生物化学性质，如与血浆蛋白、特定的转运蛋白的结合都在科研中研究。药物微观机理属于分子生物学范畴，药理学教学人员很多对于分子生物学涉猎不深，没有实现良好的学科交叉对接。此外，由于药物作用靶点多样，呈现不同的组织器官多样性，研究较为复杂，无法在短时间的实验课上完成探究。

2.2某些实验教学受硬件和场地限制

受实验室等级标准所限，实验室仪器和设备落后或缺乏也影响了实验教学的开展。

2.3某些实验受药品限制

近年来，实验教学中由于学生对药品使用不当甚至将药品带出实验室危及自己或者他人的生命安全，挥发性大、毒性强的试剂考虑到实验的安全性经常被其他试剂所替代，但是替代物的效果无法与原来比较或是给予学生直观学习。此外，一些药品引进受批量限制，如热板镇痛实验中吗啡等麻醉药品均存在购买和使用难题[2]，普鲁卡因与丁卡因的毒性比、药物半致死数量的测定实验中几种药物毒性大而设成选开实验课，缺少了从实验结果验证实验原理的学习步骤。还有药品的半衰期问题，有些药品发挥作用维持时间过短，但药效显著，而不适用于实验教学。

2.4某些实验受动物伦理限制和动物与人的不完全等同性

目前药理学还没有常规方法取代动物实验的地位，而部分动物实验受动物伦理限制无法加入实验教学。我们实行的《实验动物管理条例》、《实验动物质量管理办法》等法规都不同程度低提倡动物伦理与福利，而动物权利运动在世界各国的开展也在推动我国逐步建立动物实验伦理审查机制。这些审查制度均对目前实验教学中对于动物的使用数量、使用目的、使用方法、结果与当代社会的期望等均有明确规定。实验教学中需要的动物数量比较多，而一些实验室科研实验比如研究糖尿病大鼠实验模型使大鼠的胰腺细胞破坏，会给实验动物带来巨大痛苦而没有全面展开教学。此外，我国著名肝癌研究专家汤钊献承认，“鼠肝癌不完全不等于人肝癌”，汤教授用15年前已建立的裸鼠人肝癌模型做实验时，发现转移在人身上的肝癌，转移到裸鼠后就不再转移了，这说明一些基因、生长因子、细胞外基质和肿瘤管等相关因素在鼠和人身上有很大差异，同时更进一步说明了人与动物的差异性[3]。

3.高仿真模拟人为媒介开展的药理实验的优势

3.1突出学生的主体地位

药理学作为连接基础医学和临床医学的桥梁，实验课使其必不可少的组成部分。而药理实验的初衷是为了使学生更好的理解并掌握相关知识，为将来的临床实践作相关的知识技能储备。可以说是实验是为学生而设计，为临床而服务的。而过去的传统药理实验，大多是以验证性实验为主，教师带领学生通过实验验证相关的理论。学生按照实验讲义按部就班地进行操作完成实验，几乎不需要进行思考，而动手能力要求也较低，枯燥乏味的实验模式，千篇一律的实验方法，致使学生积极性不高，学生普遍认为实验意义不大，与临床实践脱轨严重。而模拟人药理实验，全新的实验模式，更贴近临床实际，极大的调动了学生的积极性。模拟人对于不同药物不同剂量所产生的不同生理反应，完全模拟实际，给学生一种身在临床，面对病人的真实感觉，能使学生产生一种使命感，责任感，能引发学生思考，使学生从一种被动的填鸭式的接受到主动的积极的投入其中，强化学生主体意识，充分调动学生主观能动性，使实验达到良好效果。

3.2培养学生独立能力

在实验中，教师通常设计实验和步骤，其后学生在操作时按照实验讲义按部就班地完成实验。学生没有进行独立思考，没有对实验进行深入剖析，是为了实验而实验，没有达到掌握巩固知识技能，培养学生独立思考，主动学习的能力的目的。而模拟人药理实验则着重突出了学生在实验中的重要地位。模拟人通过设定不同模式，不同场景，可以模拟不同的病理情况下病人的状况。由学生根据情况自行设计实验具体操作步骤，自行决定药物剂量，同时模拟人与电脑相连的生理感受器可以模拟出用药后的机体反应，学生根据模拟人的反应调整相应实验操作，小组独立能力完成实验。在实验结束后，学生针对实验过程中的问题进行讨论分析，不仅对知识进行了巩固，更是培养了学生独立思考，独立学习，独立操作的能力，为将来的无论临床实践还是科研工作都打下了坚实的基础。

3.3直观性

传统药理实验以动物为实验对象，通过药物作用于动物，使动物产生相应病理症状，并围绕该病理症状开展实验。但以动物为实验对象的药理实验有其不可克服的局限性，如传出神经药物对兔瞳孔的影响实验，测量家兔瞳孔易刺激角膜，引起实验误差，在实验操作过程中学生也易因家兔抓挠受伤，且不便于观察。家兔瞳孔在实验过程中也易受多种因素影响如光线入射强度、角度、药物停留时间等，不能直观有效的呈现实验效果。模拟人具有与正常人体相似的心跳，瞳孔反射，肌肉反射等，能最大程度模拟出正常人体病理症状，直观有效。学生通过观察模拟人表观改变，以及通过数据技术反映在仪器上的心跳，呼吸频率等数据，实时检测病患机体情况，用药后机体变化直观展现在学生面前，加强学生对理论知识的理解和掌握，对临床实践的熟悉。

3.4交互性

在以往的实验过程中，学生往往难以投入，对实验的重视程度长期处于较低水平，认为实验随便做做，按步骤完成，最后交个实验报告就好，实验技能自然难以取得提升。这样的实验态度和实验能力，将来难以胜任临床岗位。与以往输入-接受模式不同的是，模拟人药理实验采用的是时下最贴近临床的输入-接受-输出的新模式。在实验过程中模拟人针对药物能产生与用药剂量、用药顺序、给药方式等相应的药理学反应，并通过连接的监视仪器以数据或图像的形式直观反映给学生，使“医者”和“病患”真实沟通，加之以配备的医疗环境模拟和实验准确操作，对诊疗全面模拟真实，创造出一种交互式的教学模式。

3.5先进性

生物模拟人系统是采用目前最先进技术手段，是现今下最完善的模拟系统，它能够模拟各种病理、生理和药理学症状，并配备有一套完善的电子系统，可以对模拟人的心跳、呼吸、血压等指数进行实时监控，实验中，模拟人对于操作者的操作产生的反应将通过这套系统实时展现。较之传统实验存在的问题，如在家兔为实验对象的有机磷中毒实验中，若操作时，操作者对于有机磷的计量没能严格把握，或是家兔存在其他病理状态，则易出现家兔死亡或病理特征不明显等问题，影响后续操作。而模拟人通过计算机软件系统与数据技术，对病人情况全方位模拟，生动形象且准确，避免实验准备期的操作影响实验成败。目前，药理专业人才培养的要求越来越高，药理学实验教学在整个药理学教学中占据的地位也愈发重要，药理学实验教学改革任重道远。但由于经济发展水平不平衡、地区的差异和学生素质的差异，使得药理学实验教学改革更加复杂化，这向广大药理学工作者提出了挑战，也给我们提供了研究的课题。

参考文献:

[1]李佳常，缪明星，丁启龙，等.基于虚拟环境的药理实验教学体系的构建[J].中国校外教育，2014（3）.

[2]孙鹏.非麻醉药品罗通定用子药理学教学实验研究.魅力中国，2011，第12期：80-81.

[3]陈功平.动物实验伦理问题研究[J].湖南师范大学硕士学位论文，2006，09，1：55.

*通讯作者介绍：赵艳威，女（1975.11—）河北保定人，药理学硕士，从事药理学教学十余年，开展教学改革多项。

收稿日期：2015-10-09