甲状腺的临床解剖基础虚拟仿真实验

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甲状腺的临床解剖基础虚拟仿真实验

学院:基础医学院、中医学院
所属学科:临床医学类
专业门类:临床医学
项目负责人:常加松
课程年份:2022
课时数:1
课程唯一编号:JPA10315003

实验简介:

本项目内容主要包括:虚拟现实甲状腺手术、虚拟现实甲状腺手术常见并发症的解剖基础、虚拟现实甲状腺手术防止并发症的解剖操作。

甲状腺是人体重要的内分泌器官,临床上甲状腺常见疾病有单纯性甲状腺肿、甲状腺机能亢进、甲状腺囊肿、甲状腺肿瘤等,而甲状腺手术是治疗这些疾病的有效手段。由于甲状腺毗邻解剖结构的复杂性,手术常出现声音嘶哑、吞咽困难、发音损伤、低钙血症等并发症。在解剖教学中,标本模型学习具有局限性,解剖教学与手术练习效果均不理想,因此有必要开展甲状腺应用解剖虚拟仿真实验,为临床医学生提供清晰可辨、三维立体的解剖学知识,一方面可随时随地重复模拟甲状腺手术练习,另一方面有利于提升基础和临床的结合能力。

3-1-2教学设计的合理性

1.项目运用于教学的合理性  

本实验利用虚拟现实、计算机网络、多媒体移动端等技术构建了适应解剖学实验教学体系,使学生不受时间、空间限制,通过仿真实验学习具体空间和抽象空间的转换及分析,模拟空间使用者的行为特征和规律,强化专业教学效果,有效提高教学效率及深度。

2.团队建设的合理性

项目团队人员包括高校专业教师、高校实验教学人员、附属医院和教学医院医务工作者、企业技术人员,结构合理,高校人员具备丰富的一线教学经验,积极参与各项教学改革及培训活动,发表多篇教学论文,医院医务工作者具有丰富的临床经验,企业人员具备丰富的相关技术从业经验,共同承担虚拟仿真实验设计、开发及运营,保证项目顺利进行。

3.实验技术的合理性

项目的开放运行依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台的支撑,通过数据接口无缝对接,采用3D仿真技术,VR技术,WebGL技术,采用的技术方法成熟可靠,系统可维护性好。

4.现有实验基础条件

1)数字标本资源丰富:2012年入选财政部中央与地方共建“解剖学教学实验室”;2018年入选中国解剖学会“数字化教学实验室”。

2)具有前期建设基础:已在中国大学慕课正常人体解剖学上线视频-临床解剖案例-甲状腺

3)具有完备师资:学系正常人体解剖学获高校精品在线课程、江苏省一流本科线上课程;学系教学团队获江苏省高校“青蓝工程”优秀教学团队;团队教师在江苏省高校、中国解剖学会举办的微课比赛获奖 15人次。

3-1-3实验系统的先进性

    1.实验设计的先进性

    本实验采用模块化设计,基于临床案例,以问题为导向,以分个目标为引导,设计了甲状腺形态结构、甲状腺位置毗邻,甲状腺血供、甲状腺周围神经、甲状腺形态学观察、甲状腺功能、甲状腺层次结构、甲状腺手术结扎血管,甲状腺手术神经损伤症状、甲状旁腺损伤症状等实验。本实验以临床真实案例为导入环节,提出教学问题,引发学生思考,激发学生学习兴趣。实验过程以任务为引导,学生按照系统引导,进行相关操作,由系统进行反馈结果,让学生实时掌握实验的步骤与准确性,并根据学生的结果进行评介,提出针对性的建议,真正做到“以学生为中心”。

    2.实验教学方式创新

本实验基于翻转课堂、中国大学慕课进行线下线上混合教学,以虚拟仿真案例教学为引导,学生课前完成虚拟仿真实验,配套在线课程补充知识点学习,课堂教师以学生为中心,教师引导、在实验室的实训教学中激发学生的自主学习意识,辅助学生在课前自主学习的基础上快速地完成实验室的实训实验。通过虚实结合的实验教学方式,结合本教学团队开发的中国大学慕课在线《正常人体解剖学》在线开放课程,对虚拟仿真实验进行实验操作采用的形成性评价和实验报告的终结性评价,同时融合线下实验课教学,实现线下线上混合实验教学。

学院:基础医学院、中医学院
所属学科:临床医学类
专业门类:临床医学
项目负责人:常加松
课程年份:2022
课时数:1
课程唯一编号:JPA10315003
计费类别:时长
计费标准:免费

实验简介:

本项目内容主要包括:虚拟现实甲状腺手术、虚拟现实甲状腺手术常见并发症的解剖基础、虚拟现实甲状腺手术防止并发症的解剖操作。

甲状腺是人体重要的内分泌器官,临床上甲状腺常见疾病有单纯性甲状腺肿、甲状腺机能亢进、甲状腺囊肿、甲状腺肿瘤等,而甲状腺手术是治疗这些疾病的有效手段。由于甲状腺毗邻解剖结构的复杂性,手术常出现声音嘶哑、吞咽困难、发音损伤、低钙血症等并发症。在解剖教学中,标本模型学习具有局限性,解剖教学与手术练习效果均不理想,因此有必要开展甲状腺应用解剖虚拟仿真实验,为临床医学生提供清晰可辨、三维立体的解剖学知识,一方面可随时随地重复模拟甲状腺手术练习,另一方面有利于提升基础和临床的结合能力。

3-1-2教学设计的合理性

1.项目运用于教学的合理性  

本实验利用虚拟现实、计算机网络、多媒体移动端等技术构建了适应解剖学实验教学体系,使学生不受时间、空间限制,通过仿真实验学习具体空间和抽象空间的转换及分析,模拟空间使用者的行为特征和规律,强化专业教学效果,有效提高教学效率及深度。

2.团队建设的合理性

项目团队人员包括高校专业教师、高校实验教学人员、附属医院和教学医院医务工作者、企业技术人员,结构合理,高校人员具备丰富的一线教学经验,积极参与各项教学改革及培训活动,发表多篇教学论文,医院医务工作者具有丰富的临床经验,企业人员具备丰富的相关技术从业经验,共同承担虚拟仿真实验设计、开发及运营,保证项目顺利进行。

3.实验技术的合理性

项目的开放运行依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台的支撑,通过数据接口无缝对接,采用3D仿真技术,VR技术,WebGL技术,采用的技术方法成熟可靠,系统可维护性好。

4.现有实验基础条件

1)数字标本资源丰富:2012年入选财政部中央与地方共建“解剖学教学实验室”;2018年入选中国解剖学会“数字化教学实验室”。

2)具有前期建设基础:已在中国大学慕课正常人体解剖学上线视频-临床解剖案例-甲状腺

3)具有完备师资:学系正常人体解剖学获高校精品在线课程、江苏省一流本科线上课程;学系教学团队获江苏省高校“青蓝工程”优秀教学团队;团队教师在江苏省高校、中国解剖学会举办的微课比赛获奖 15人次。

3-1-3实验系统的先进性

    1.实验设计的先进性

    本实验采用模块化设计,基于临床案例,以问题为导向,以分个目标为引导,设计了甲状腺形态结构、甲状腺位置毗邻,甲状腺血供、甲状腺周围神经、甲状腺形态学观察、甲状腺功能、甲状腺层次结构、甲状腺手术结扎血管,甲状腺手术神经损伤症状、甲状旁腺损伤症状等实验。本实验以临床真实案例为导入环节,提出教学问题,引发学生思考,激发学生学习兴趣。实验过程以任务为引导,学生按照系统引导,进行相关操作,由系统进行反馈结果,让学生实时掌握实验的步骤与准确性,并根据学生的结果进行评介,提出针对性的建议,真正做到“以学生为中心”。

    2.实验教学方式创新

本实验基于翻转课堂、中国大学慕课进行线下线上混合教学,以虚拟仿真案例教学为引导,学生课前完成虚拟仿真实验,配套在线课程补充知识点学习,课堂教师以学生为中心,教师引导、在实验室的实训教学中激发学生的自主学习意识,辅助学生在课前自主学习的基础上快速地完成实验室的实训实验。通过虚实结合的实验教学方式,结合本教学团队开发的中国大学慕课在线《正常人体解剖学》在线开放课程,对虚拟仿真实验进行实验操作采用的形成性评价和实验报告的终结性评价,同时融合线下实验课教学,实现线下线上混合实验教学。

计费类别:时长
计费标准:免费
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  • 实验教学目标
  • 实验原理
  • 实验教学过程与实验方法
  • 实验步骤
  • 实验结果与结论

本实验借助虚拟仿真技术实现局部解剖和临床场景模拟及案例教学,通过案例、虚拟现实、多媒体、人机交互等构建的沉浸式体验,实验教学体现出可视化、可重复和可调控性, 直观、交互和沉浸感设计,学生通过操作体验达到以下教学目标:

1)素质目标:培养学生自主学习的能力、胆大心细科学严谨的医学生学习态度以及团队合作意识、和人文关怀品质,并促进学生基础与临床思辩和转化能力的发展;

2)知识目标:

①通过基础知识模块,帮助学生理解并掌握甲状腺解剖结构和生理功能、甲状腺的形态、位置、毗邻、被膜及固定装置、甲状腺的血管及喉的神经位置、毗邻关系及临床联系,甲状旁腺的位置及临床联系。

②通过虚拟手术过程,使学生掌握甲状腺次全切手术的术前准备、手术入路层次、手术操作步骤、不同层次的处理要点和处理注意事项,如甲状腺中静脉、喉返神经、甲状旁腺等的处理,以及常见并发症临床表现和护理。

3)能力目标:通过虚实结合的交互实验操作让学生能进行甲状腺手术的实践、反复学习和训练,提高学生观察、分析、判断问题和解决问题的能力,促进解剖学知识、操作与临床手术相结合的能力及培养学生的创新思维和实践动手能力,结合案例识别甲状腺手术常见并发症,并进行正确的预防与处理。

4)思政目标:

培养学生“生命第一,医疗资源最大化利用”的意识;培养尊重病人、爱护病人的爱心和耐心;培养学生临床手术必须掌握的理论、熟练的操作流程,降低病人并发症的责任心。

通过 “甲状腺应用解剖”VR智慧课堂理论学习和理论标本教学相互结合,有效将解剖理论知识用新科学技术更轻松地转化为临床技能,打破以往教师为主的知识灌输,打造新一代高素质综合性医学人才。本项目的实验过程完全在虚拟环境中进行,从而降低对活体和模型的依赖,使每一个学生都有实际操作的机会,并可以反复进行联系,提高临床能力,减少手术误伤。

1)实验原理(限1000字以内)

本实验为医学生及临床医师提供一个虚拟的3D环境和可交互操作学习平台,模拟甲状腺的局部解剖和甲状腺次全切除术的全过程,与传统的学习方法相比,本虚拟仿真实验具有无损伤、可重复、低成本等优点。通过视频学习、互动操作学习甲状腺解剖知识和甲状腺疾病的问诊及手术操作全过程。

学生在虚拟仿真的实验环境通过虚拟机的操作界面,选择不同的操作情景。在实验过程中,通过交互完成学习甲状腺的位置、毗邻、形态、结构、功能、层次结构,然后进行局部解剖场景下的甲状腺解剖操作。以临床标准化病人(Standard Patient,SP)为原型,构建虚拟仿真的手术病人和医院手术环境,学习临床常见甲状腺疾病、基本无菌术观念、手术人文关怀、甲状腺次全切除手术操作步骤及注意事项、手术并发症分析处理。

知识点:共12个

1. 甲状腺的形态与位置

2. 甲状腺的被膜

3. 甲状腺的毗邻

4. 甲状腺的功能

5. 甲状腺血管

6. 喉的神经及其与甲状腺血管的关系

7. 甲状旁腺的位置与功能

8. 甲状腺常见疾病问诊与检查

9. 甲状腺手术术前准备

10. 手术无菌观念、人文关怀

11. 甲状腺手术步骤及操作要求

12. 甲状腺术后并发症分析处理

实验教学过程

1.通过视频学习,学习甲状腺的解剖知识。采用人机交互,学生通过电脑模拟甲状腺解剖操作,学习甲状腺的位置、形态、层次结构、毗邻和功能。

2.SP病人为原型,构建虚拟仿真的手术病人,模拟甲状腺手术问诊及手术过程。学习临床基本无菌术观念、人文关怀、甲状腺次全切除手术操作步骤及注意事项。

3.采用人机交互,学习甲状腺手术并发症的分析与处理。

4.考核评价,对理论与实践的知识进行在线测试,考核相关的知识点。学生完成实验后对虚拟仿真实验系统使用效果进行评价。

实验方法

通过案例引入的方式,介绍甲状腺的解剖知识和临床手术过程,采用情景模拟、视频演示、人体交互、通关测验等方法,引入后续步骤、系统实时分步计分反馈方式引导学生学习思考,掌握甲状腺的解剖知识和甲状腺次全切除术的操作步骤及注意事项。

1)学生交互性操作步骤,共14步

步骤序号

步骤目标要求

步骤合理用时

目标达成度赋分模型

步骤满分

成绩类型

1

甲状腺的形态、位置

8分钟

选择题

8

t操作成绩

t实验报告

t预习成绩

t教师评价报告

2

甲状腺的被膜、毗邻结构

10分钟

选择题

10

3

甲状腺功能

2分钟

选择题

4

4

甲状腺血管

5分钟

选择题

8

5

喉的神经与甲状腺血管的位置关系

8分钟

选择题

10

6

甲状旁腺的位置和功能

2分钟

选择题

4

7

SP病人问诊

3分钟

完成操作

选择题

3

8

甲状腺手术术前准备

3分钟

完成操作

选择题

2

9

人文关怀

1分钟

完成操作

选择题

2

10

甲状腺手术入路

2分钟

完成操作

选择题

3分

11

甲状腺手术结扎血管操作

8分钟

完成操作

选择题

12

12

甲状腺次全切除及辨认保留甲状旁腺

9分钟

完成操作

选择题

12

13

甲状腺术后并发症急救

9分钟

完成操作

选择题

10

14

甲状腺术后并发症分析

10分钟

选择题

12

2交互性步骤详细说明

1.甲状腺的形态和位置:显示颈部各三角名称,甲状腺所处位置,形态等。

2.甲状腺的被膜、毗邻结构:甲状腺的层次结构、真假被膜及毗邻,甲状腺肿大可能造成的后果。

3.甲状腺的功能:甲状腺激素的分泌及作用。

4.甲状腺血管:,展示甲状腺血管和周围神经,神经,血管的走行和位置关系。

5.喉的神经与甲状腺血管的位置关系:喉上神经走行与甲状腺上动脉位置关系、喉返神经走行与甲状腺下动脉的位置关系。

6.甲状旁腺的位置和功能:介绍甲状旁腺的形态、位置和功能。

7.SP病人问诊:构建虚拟场景,模拟问诊。

8.甲状腺手术术前准备:术前检查及其意义、手术开始前消毒铺单、无菌操作、麻醉等注意事项。

9.人文关怀:与病员沟通,消除紧张情绪。

10.甲状腺次全切除手术入路:甲状腺次全切切口选择及手术入路。

11.甲状腺手术结扎血管操作:结扎分布到甲状腺的动脉及静脉;结扎动脉注意“上靠下离”,结扎静脉注意不要紧靠主干。

12.甲状腺次全切除及辨认保留甲状旁腺:切除甲状腺大部分,寻找、辨认及保留甲状旁腺。

13.甲状腺术后并发症处理:对症处理;止血,去除血肿;气管插管或气管切开;药物治疗;抗感染等。

14.甲状腺术后并发症分析:术后呼吸困难;神经损伤;手足抽搐;甲状腺危象;切口感染原因分析。



(1) 是否记录每步实验结果:■是 □否

(2) 实验结果与结论要求:■实验报告 □心得体会 □其他 ■在线测验

其他描述:实验完成后,学生完成配套在线测验,检验学生学习效果,作为学生考核依据及教学反馈。

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  • 网络要求
  • 硬件要求
  • 用户操作系统要求

1)说明客户端到服务器的带宽要求(需提供测试带宽服务)

1)基于公有云服务器部署的系统,5M-10M带宽

2)基于局域网服务器部署的系统,10M-50M带宽

2)说明能够支持的同时在线人数(需提供在线排队提示服务)

支持200个学生同时在线并发访问和请求,如果单个实验被占用,则提示后面进行在线等待,等待前面一个预约实验结束后,进入下一个预约队列

软件配置需求(最低)

软件配置需求(推荐)

操作系统:Windows 2000以上

浏览器:IE6.0以上

操作系统:Win7及以上

浏览器:IE8.0

配件配置需求(最低)

配件配置需求(推荐)

处理器:Intel 2GHz及以上

存:2GB及以上

硬盘空间:40G

显卡:分辨率1024x768像素及以上

网络:1000Mbps以太网卡

显示器:14英寸以上

网速:1M以上

处理器:Intel 2.2GHz

存:2GB

硬盘空间:80G

显卡:分辨率1280x1024

网络:1000Mbps以太网卡

显示器:14英寸以上

网速:2M

(1) 计算机操作系统和版本要求

Windows8及以上

(2) 其他计算终端操作系统和版本要求

(3) 支持移动端:否