关于MPA-2000在病理生理学实验教学中的应用

作者：陈雪红 韩彦 郭沈波 阎春玲 秦玉蓉 王春波

【关键词】 生物信号采集处理系统;实验教学;病理生理学

［关键词］ 生物信号采集处理系统;实验教学;病理生理学

计算机辅助教学（CAI）是将以计算机为中心的多媒体技术应用于教学，现已成为现代教育技术中最重要的组成部分［1］。在现代电子技术和计算机技术快速发展的今天，实验仪器的微机化、数字化、智能化是仪器的发展趋势。在生命科学范围内，机能实验是率先应用计算机的学科之一。其中计算机技术在病理生理学实验中的应用，加速了病理生理学实验改革的步伐，有利于实验方法的改进、新实验内容的开展、定性实验向定量实验方向改变、实验效率的提高和实验数据的智能处理［2］。在我们的实验教学改革中，CAI是其中的重要部分。本文就我教研室实验教学改革的实践和体会，具体谈一下MPA-2000生物信号采集处理系统在病理生理学实验教学中的应用以及其优缺点。

1 MPA-2000生物信号采集处理系统的应用

1.1MPA-2000生物信号处理系统的组成 医学机能学科的实验多以生物体作为实验对象，利用技术手段提取和采集生命活动过程所表现的各种形式的信号，并记录、处理和分析这些信号，从而来认识生命活动的规律。MPA-2000生物信号采集处理系统就是应用大规模集成电路和计算机硬件及软件技术开发的一种集生物信号的放大、采集、显示、处理、储存和分析于一体的机电仪器。这种仪器可替代一般传统的示波器、生物信号放大器、记录仪和刺激器，一机多用，功能强大，可用于机能实验的生物信号检测、记录和分析。MPA-2000生物信号采集处理系统硬件组成:电脑为CPU P 4，内存256 M，显示卡内存32 M，硬盘10 GB，显示方式800×6 000、16位色，MPA-2000换能器，彩色喷墨打印机，主要完成对各种生物电信号（如心电、肌电、脑电）与非生物电信号（如血压、张力、呼吸）的调理、放大，并进而对信号进行模/数（A/D）转换，使之进入计算机。软件主要完成对系统各部分进行控制和已经数字化了的生物信号进行显示、记录、存储、处理、数据共享及打印输出。MPA-2000生物信号处理系统主要应用于病理生理学的家兔急性充血性心力衰竭和失血性休克实验，定量检测由人为控制因素引起的家兔血压、呼吸、心电图等指标的变化。由于事前对各个换能器进行了定标，测定结果比较科学。电脑与MPA-2000系统连接，对数据进行分析与处理，全部操作鼠标点击完成，多窗口运行，网络资源共享。同时可运用ACCESS、Excel、Word等软件进行数据处理，实验结果可用 打印机打印，不需要繁琐的记录，学生可直接参考打印结果进行分析以便得出结论。

1.2MPA-2000生物信号采集处理系统使用方法 以充血性心力衰竭实验为例，先用汞检压计给血压换能器（40 kPa）定标，用水检压计给中心静脉换能器（10 kPa）定标。定标就是将采样数值转换成作用于换能器的压力，并确定采样数值与压力的系数，计算出不同采样数值时的血压值。动物手术后，分离左侧颈总动脉，插入颈动脉导管，连接血压换能器（40 kPa）。分离右侧颈外静脉，插静脉导管，连接血压换能器（10 kPa）。在兔子四肢用针形电极连接，测定标准的Ⅱ导联心电信号，气管插管连接呼吸换能器。软件的设置:先点击快捷工具栏上的“采样条件设置”快捷按钮，打开“采样条件”设置窗口，设定如下:显示模式:连续记录，采样间隔:1 ms，采样通道选择:1、2、3、4通道。然后选定各通道采样内容:第1通道为血压（kPa），第2通道为中心静脉压（kPa），第3通道为心电（mV），第4通道为呼吸（L）。再对每个通道的放大倍数进行调节，按动物的状态和换能器的敏感性不同进行调节，并调节 X、Y 轴压缩比。如有干扰信号，可选择低通滤波至信号理想为止。设置完软件，就可以进行操作。先点击“开始”按钮，系统按记录仪模式描计血压、中心静脉压、心电、呼吸波形曲线。同时可进行在线测量，随时点击标记按钮，为实验项目逐一添加标记。采样结束后，按下快捷工具栏中的观察快捷键，用十字光标即可测量各点值。也可以按下快捷工具栏中的“测量”快捷键，用鼠标选中要测量的曲线段，由测量窗得到各项测量参数。最后点击“打印”菜单，完成打印工作。 2 MPA-2000生物信号采集处理系统的优越性

2.1 可提高实验效率，保证实验成功率 本实验室原有的二道生理记录仪购置于20世纪80年代的中期，部分零件老化，其中不少配件很难买到。而且，使用传统的仪器，对许多人体机能的变化，只能进行目测观察和手工测量，既浪费时间且精确度低。而机能学实验常常不能直观得出结论，而是需要通过大量实验结果的观察与分析才能得出结论。因此对实验结果的记录和处理的精确度提出了较高的要求。使用二道仪，在仪器的调试上学生不仅要花费大量的时间，而且要从记录到的大量实验结果中挑选少量有价值的结果或数据进行重组比较，这样既耗时又增加了人为误差，使大量实验只能停留在定性的水平上。而MPA-2000生物信号采集处理系统采用仿仪器面板界面和参数预置，只需用鼠标点击几个功能键，系统便会自动采样、分析、处理和显示清晰、明确的实验结果，废除了仪器调试的步骤。这样一来，不仅保证了实验的成功率，也增加了实验内容，使学生掌握了更多的知识，提高了实验效率。

2.2 科学处理实验结果，提高实验结果处理精度 MPA-2000生物信号采集处理系统具有数据处理、文件编辑和结果输出等功能，可以使学生学会从繁杂的实验记录中，快速地编辑整理、定量分析并打印出清晰的实验结果，使原来只能定性的实验结果得以量化，提高了实验结果处理的科学性和精确度。此外，该系统对于实验结果具有保存功能，便于组间实验结果的比较，以便评价实验效果。例如，在“失血性休克”实验中，传统方法观察记录的实验项目较多，在实验过程中会记录到许多中间过程的数据、放电曲线，这就加大了实验结果整理、处理的繁琐程度和人为误差，而利用该系统的剪接功能则可以选取几组典型的变化数据曲线，使结果简洁明确。

2.3 改变病理生理学实验教学旧模式，调动学生学习的积极性和主动性 利用MPA-2000生物信号采集处理系统可以缩短教师的讲解时间，增加学生动手操作的机会，使学生由知识的被动接受者和灌输对象转变为主动加工信息者和知识体系的主动建造者，而教师由知识的灌输者转变为学生构筑知识体系的促进者和帮助者。在学生实验操作过程中，教师可以通过教师机对每个学生进行监控，了解每个学生的实际操作过程，随时查看各实验组的进行情况，查看学生的实验数据和曲线;教师和学生也可以进行对话模式教学;教师还可以通过多媒体光盘进行观摩教学，开阔学生的视野。在实验过程中通过计算机的不断提示，学生独立完成实验操作，这样，学生要独立面对实验中所遇到的问题，并解决问题，才能完成实验。这不仅有益于学生对于理论知识的理解记忆，更有益于培养他们的科学的工作方法和逻辑思维能力，为将来的进一步深造、工作打下良好的基础。实验结束后，教师可利用网络打开所收集的实验数据和曲线向学生展示，展开教师主机与各工作组之间、工作组与工作组之间的讨论、交互式学习，学生可分析自己实验过程中的不足和成功经验。也可以试行无纸化实验报告。

3 MPA-2000生物信号采集处理系统的缺点

MPA-2000生物信号采集处理系统运用于实验教学也存在一定的缺点。它是一套集生物信号处理器、电脑、打印机于一体的综合仪器，价格昂贵，投资较大，在实验经费有限的情况下，会影响到实验教学的全面展开。对教师、实验员使用仪器和电脑的能力要求较高，同时对学生使用电脑和仪器的要求也较高。这些都将直接影响实验的效果。该系统程序的设置、电脑运行情况和速度也将直接影响实验的结果，而且由于软件系统并不十分完善，有时在实验过程中出错，以致于影响整个实验进程。由于实验过程采集数据过多，对电脑的处理速度要求十分高。如果电脑处理速度慢，常常会因数据过大，影响了数据分析的速度和打印速度。总之，在科技高速发展的今天，随着计算机技术的开发和不断提高，其在医学教育中的应用发展也将更加深入和广泛。在深化教学改革的过程中，我们将注重学生素质和能力的培养，不断摸索现代教学媒体的知识与技能，完善和创新CAI软件，使病理生理学实验更符合教学大纲的要求，培养出知识全面、技能过硬的复合型医学人才。

［

［1］ 杨伯基.医药学计算机教学的理论与实践［M］. 北京:北京医科大学出版社， 1995:1.

［2］ 余孟芝. 多媒体实验室在教学中的应用［J］.黔东南民族师范高等专科学院学报，2002，3:43-45.