HPS-103人體生理實驗系統(tǒng)簡介

【系統(tǒng)簡介】

HPS-103人體生理實驗系統(tǒng)（虛實結(jié)合型）實現(xiàn)了國內(nèi)高校機能實驗教學(xué)中人體實體實驗與虛擬仿真實驗的實時融合。  

該系統(tǒng)適用于人體生理研究，可以減少傳統(tǒng)實驗教學(xué)中動物的大量使用。通過多種自動化數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)建個性化虛擬人，并與之進行實時生理指標(biāo)數(shù)據(jù)交互。

在虛擬人的基礎(chǔ)上建立各類臨床病例模型，然后進入臨床知識的學(xué)習(xí)，革命性打破了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中知識多年無法相通的壁壘。與臨床醫(yī)學(xué)緊密結(jié)合的同時疏通了兩者之間的知識脈絡(luò)，*程度縮短了從一個醫(yī)學(xué)生到一名醫(yī)生之間的時間成本，為國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校教育事業(yè)中基礎(chǔ)與臨床之間的漫長過渡開創(chuàng)了歷史先河。

【系統(tǒng)特點】

1、臨床與基礎(chǔ)的早期結(jié)合

傳統(tǒng)的機能學(xué)實驗都以動物實驗為基礎(chǔ)。但是動物的機能狀態(tài)與人體之間存在差異，動物實驗的結(jié)果不一定能直接應(yīng)用于人體；而臨床診斷則以人體為基礎(chǔ)，因此安全的人體生理實驗?zāi)軌蜃寣W(xué)生更早地接觸臨床診斷。

2、科學(xué)、有趣，寓教于樂

現(xiàn)代教育學(xué)強調(diào)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，人體生理實驗以學(xué)生自身為實驗對象，本身很容易引起學(xué)生的興趣。精心設(shè)計的各類人體生理實驗，不僅可以講解生理學(xué)的基礎(chǔ)和臨床知識，還可以引導(dǎo)學(xué)生探索的興趣，比如意念控制實驗，視覺誘發(fā)電位實驗等。

3、引入無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)的引入，在空間上釋放了對受試者的束縛，同時減少各種信號線纏繞的不方便。對于運行生理學(xué)的研究更有意義。HPS-103系統(tǒng)中的無線傳輸技術(shù)抗干擾性好，信號傳輸穩(wěn)定，傳輸距離遠。

4、虛實結(jié)合，促進醫(yī)學(xué)知識融會貫通

實體人體生理實驗雖然能夠引起學(xué)生的興趣，但是無法在病理生理條件下進行實驗，也無法對學(xué)生施加藥物，這相當(dāng)于只完成了一半的生理實驗；另一方面，虛擬實驗雖然可以模擬各種病例生理條件下的生理反應(yīng)，但是由于缺乏動物實驗的真實感和可反復(fù)重復(fù)使用，易造成學(xué)生對生理實驗缺乏責(zé)任感，造成實驗操作的隨意性。因此實體生理實驗和虛擬生理實驗各有利弊，是否可以將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來，避免其缺點，這就是HPS-103虛擬結(jié)合人體生理實驗系統(tǒng)設(shè)計的初衷。

虛實結(jié)合是*“關(guān)于構(gòu)建虛擬仿真實驗項目”文件的重要要求，但是時至今日，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還沒有看到一個真正意義上的虛實結(jié)合項目。HPS-103是一個*意義上的虛實結(jié)合人體生理實驗系統(tǒng)，它把實體實驗和虛擬實驗有機地融合起來，達到調(diào)高學(xué)生興趣實現(xiàn)有效教學(xué)的目的。該系統(tǒng)虛實結(jié)合包括以下幾個部分：

1） 個性化虛擬人的構(gòu)建

在學(xué)生進行實體的人體生理實驗時，人體的基本信息，包括：身高、體重、面貌、血壓、心率以及呼吸等生理指標(biāo)自動進入到虛擬實驗系統(tǒng)，構(gòu)建以實體學(xué)生為基礎(chǔ)的個性化虛擬人，個性化的虛擬人不僅能夠模擬更適合和準(zhǔn)確的生理變化，而且能夠引起學(xué)生的興趣。

2） 實體實驗和虛擬實驗的實時融合

學(xué)生在進行人體生理實驗的同時，個性化虛擬人以虛擬的方式展示學(xué)生的身體內(nèi)部變化。實體和虛擬實驗實時融合具有相當(dāng)高的技術(shù)水平，是一種*意義上的虛實結(jié)合。這種虛實結(jié)合既可以展現(xiàn)學(xué)生實時實驗測量的生理指標(biāo)，也可以通過虛擬方式模擬人體內(nèi)部發(fā)生的各種變化。比如：當(dāng)學(xué)生進行運動生理實驗時，一方面觀察運動（騎車）的實時生理指標(biāo)，包括：心率、呼吸、血氧等的變化，另一方面，個性化虛擬人同步展示出人體肌肉活動情況，人體內(nèi)部器官的變化：心臟調(diào)動頻率的改變，心臟做工的改變（心輸出量）、呼吸的改變等。

3） AI構(gòu)建實體人與虛擬人之間交互通道

通過AI技術(shù)實現(xiàn)語音識別，實體人可以和虛擬人實現(xiàn)對話，這對利用個性化虛擬人模擬疾病的診斷和治療非常有效。

4）實現(xiàn)臨床和基礎(chǔ)的早期結(jié)合

個性化虛擬人不僅可以實現(xiàn)與實體人的同步實驗，也可以脫離實體人成為真正意義上的模擬人，模擬人一方面可以模擬設(shè)定疾病的治療過程和治療效果；另一方面也可展現(xiàn)疾病的基礎(chǔ)病理生理知識，實現(xiàn)臨床與基礎(chǔ)的有機融合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)水平。

【可開展實驗項目清單】

【HPS-103虛擬實驗?zāi)K】

實驗者在進行人體生理實驗的同時，個性化虛擬人以虛擬的方式展示實驗者身體內(nèi)部器官和組織的變化，比如心率的變化、心臟做功的變化，呼吸系統(tǒng)的變化、肌肉運動的變化，能量消耗的變化等。