《临床微生物学检验》虚拟实验室的建设及应用

2013-02-24芮勇宇裘宇容

中国实验诊断学 2013年3期

陈晶，芮勇宇，王前，裘宇容

（南方医科大学南方医院检验科，广东广州 510515）

VR（Virtual laboratory）技术最早是在1989年由美国University of Virginia的William Wolf教授提出的［1］，用来描述计算机网络化的虚拟实验室环境，它是综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的三维逼真的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。通过虚拟实验室，学生能够在网络中模拟实验现场，通过鼠标、键盘或屏幕触摸等操作，在实验室自由走动、操作仪器和完成实验，“身临其境”的观察实验现象。

南方医院是南方医科大学附属第一临床医学院，我院从2003年开始培养检验医学专业本科生，一直采取检验医学系和检验医学科“科系合一”的管理模式，分为临床检验基础、临床血液学检验、临床生物化学检验、临床免疫学检验、临床微生物学检验共5个分支。其中临床微生物学检验教研室的教员均由硕士以上学历及中级职称人员共7人组成，并且大部分教师都在临床一线工作，教学的同时身兼临床工作。近几年我们根据《临床微生物学检验》教学的需要，针对本课程的特点及难点，同时考虑到学生的学习兴趣，建立了《临床微生物学检验》虚拟实验室，并应用到教学中，在培养学生科学思维能力、动手能力、分析问题能力及创新能力等方面取得了很好的效果。

1 《临床微生物学检验》虚拟实验室模块群简介

针对《临床微生物学检验》这门课各章节理论知识点相对分散，但操作技能贯穿整个课程的特点，并紧密结合日常临床微生物检验的实际工作流程，我们将虚拟实验室共建设成三个母模块群，分别是“基本技能”模块群、“临床常见病原体检验”模块群、“临床常用仪器使用”模块群，每个模块群下又分支若干模块，整个构建树结构清晰，层次分明。

1.1 《临床微生物学检验》“基本技能”模块群建设

在“基本技能”模块群的子目录下再建立4个子模块，分别是“临床常见染色方法及涂片图谱库”模块、“临床常用培养基、接种方法及培养图谱库”模块、“临床常用鉴定试验”模块建设、“临床常用药敏试验”模块。每个模块的表现形式多样化，可以是文字表格、图谱、视频、Flash动画、电子讲稿和电子教材等。

1.1.1 “临床常见染色方法及涂片图谱库”模块建设临床常见的染色方法主要包括革兰染色、抗酸染色、墨汁染色。三种染色方法的原理都用电子文稿形式描述，具体操作过程配以视频教材（由我系微生物教研室制作的《临床细菌学检验》系列视频教材已由人民卫生电子音像出版社2010年9月出版），所有操作演示要求标准化规范化。同时我系通过在临床工作中近8年的收集积累拍摄，完成了临床常见各种微生物涂片图谱库的建设，收录各类微生物涂片图谱近2000张。在这一模块的学习中，学生基本可以对三种染色情况下的各种常见微生物形态有很直观深刻的认识，避免了以往一些珍贵的临床特殊微生物涂片因保存不当丢失或形态模糊，或一些稀有菌种无法常规保存下来，或因生物安全隐患无法保留等等。

1.1.2 “临床常用培养基、接种方法及培养图谱库”模块建设紧密结合临床实际工作，不同的标本接种在相应不同的培养基上，每种培养基的颜色、内容物都有电子文稿描述，接种操作方法配以视频教材。标本在实际操作中需培养18－24小时后，各种微生物在相应培养基上的生长形态特点、是否产色素及是否溶血才能明显表现出来，而我们利用平时临床工作收集拍摄建立了培养图谱库（收录培养图谱达2000多张），每个菌株及所用的培养基都有相应标注。在这个模块里，学生只需点击鼠标就可以看到某类标本在孵箱中培养18小时后在培养基上的表现形态，并且我们还将同一菌株接种在不同相应的培养基上，各自的形态大小及产色素情况不一样，利于学生比较记忆，节约大量时间并资源共享。例如同一株伤寒沙门菌在SS培养基、血培养基和MAC培养基上同时培养后，生长形态特点不尽相同。

1.1.3 “临床常用鉴定试验”模块建设《临床微生物学检验》这门课操作技能贯穿每个章节的学习中，有些生化试验是肠杆菌科细菌的特异性鉴定试验，同时也可用于非发酵菌的鉴定，具有共性与特性双重特点，因此将临床常用鉴定试验单独建立成一个模块。生化鉴定管的接种操作方式都配以视频演示，生化鉴定管的补充添加反应及生化反应后颜色变化以Flash动画形式体现。临床常用鉴定试验群类别见表1

表1 “临床常用鉴定试验”模块群类别、主要内容及采用主要方法

1.1.4 “临床常用药敏试验”模块建设临床微生物学检验还是一门跨学科课程，它综合了病原微生物学、临床抗生素学等多方面的知识与技能。学生不仅要掌握微生物菌属的鉴定技能，还要熟悉抗生素合理选择及应用原则。我们建立了临床常用药敏试验模块群，分为以下几个模块：肠杆菌科纸片扩散法药物敏感试验、假单胞菌属细菌纸片扩散法药物敏感试验、不动杆菌属纸片扩散法药物敏感试验、嗜麦芽窄食单胞菌纸片扩散法药物敏感试验、洋葱伯克霍尔德菌纸片扩散法药物敏感试验、葡萄球菌属纸片扩散法药物敏感试验、肠球菌属纸片扩散法法药物敏感试验、链球菌属纸片扩散法法药物敏感试验、深部真菌药物敏感试验，都以Flash动画形式展现每一个菌属必须做哪些抗菌药物的药敏试验，并用电子文稿标注ESBL、MRS的判断标准，视频演示如何测量药敏纸片抑菌圈直径。

1.2 “临床常见病原体检验”模块群建设

在“基本技能”模块群的学习后，学生对微生物学检验这门课的操作技能基本可以全部掌握，接下来就是综合应用能力的培养。如何使用这些基本技能在临床疑似感染性疾病的标本中去做微生物种属的鉴定及药敏试验呢？这就是微生物学检验这门课的重点及难点，为此我们建立了“临床常见病原体检验”模块群，引导学生灵活运用微生物检验技能。这个模块群主要以文字表格、图谱和视频结合的形式表现，见表2

1.3 “临床常用仪器使用”模块群建设

检验医学发展突飞猛进，仪器自动化程度日渐增高，教学也需与时俱进。学生不能只局限于书本知识和手工操作，还需掌握检验发展的最新动态，新生代的仪器使用状况。我们将临床常用的新代的自动化检测仪器建立了“临床常用仪器使用”模块群，使学生开拓视野，了解微生物学检验的最新资讯。模块群包括的仪器：血液自动培养检测仪、微生物自动鉴定药敏分析仪、结核分枝杆菌培养鉴定仪、酶标仪、荧光定量PCR仪。这个模块群的建设方法主要是文字和动画演示，电子文稿描述基本理论，动画演示整个基本操作过程，同时配有操作细节的解说配音，使得学生获得感官上的认识，并且在观摩仪器设备操作的每个步骤与细节的同时，达到身临其境的效果。

2 《临床微生物学检验》虚拟实验室的应用

临床微生物学检验这门课对动手能力要求比较高，通过虚拟实验室的建设和应用，学生对每个试验操作步骤不仅做到了标准化规范化，还了解每个试验的基本原理，知其然并知其所以然。我们将理论知识与实践操作融为一体并分层次构建知识体系，不断的巩固与综合知识点，使学生灵活应用所学的知识去检验临床送来的病患样本，接受完整的临床实践教学过程，实现由学生身份转变为临床检验工作者的良好过渡。一整套培训学习完成后，学生基本可以掌握临床微生物检验工作的流程，综合分析问题与解决问题的能力都有大幅提高。