一种以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统的制作方法

1.本发明属于医药教育领域，具体涉及一种式(i)的化合物(美托洛尔)在以药代动力学为依据下精准应用于临床的虚拟仿真实验系统。
2.

背景技术：

3.美托洛尔是心血管疾病防治过程中使用最为广泛的治疗药物。大规模临床试验证明其能降低心血管脑卒中及心肌梗死的发生率和死亡率，因其安全、高效、价廉，现已成为《中国高血压防治指南》和《欧洲高血压指南》中共同推荐的抗高血压药。美托洛尔主要在肝脏由cyp2d6代谢，cyp2d6多态性会影响药动学参数的变化，所以会出现个体用药差异，因此美托洛尔需开展个体化用药，以减少心动过缓等不良反应的发生。
4.高血压是最常见的慢性病，也是心脑血管病最主要的危险因素，其症状因人而异。高血压动物模型的制备需要较长的周期，通常需要几周至几个月时间，而模型动物较为昂贵，与人体血压有显著区别。考虑到实际教学无法直接针对患者开展研究、患者个体间药动学差异很难在动物实验中体现、美托洛尔药代动力学参数检测实验耗时较长、实验室设备条件有限，该项目在线下实施整合式教学难度较大。因此，项目组打破传统实验空间、时间及条件限制，引入虚拟仿真技术，开展本虚拟教学引导学生了解精准用药的相关内容，加深学生对药物基因组学、药代动力学理论的认识以及掌握个体化给药方案的制定策略。既解决了一些教学层面的难题，又培养了学生的综合能力。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测的虚拟仿真实验系统，以美托洛尔治疗个体差异案例为依托，建立临床虚拟场景，模拟发现虚拟患者药物治疗出现不良反应，采集外周血样本，拟合人体数据展示结果，实施精准给药方案的整个过程。此虚拟仿真系统以计算机仿真、多媒体、人机互动等技术为依托，根据“虚实结合”和“以虚辅实”的原则，构建虚拟仿真软件并搭建云平台，将诊室情景和实验室研究进行模拟并串联，构建鲜明的故事导向性和问题，融合了医、教、研三个方面，向学生提供了一个能随时随地进行虚拟仿真的实验条件，突破了学习的时间与空间限制，
培养学生自主学习能力和创新意识。
6.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
7.美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测的虚拟仿真实验系统，其特征在于该项目包括四个模块，分别为：实验目的模块、高血压诊断模块、药物治疗模块和药物禁忌症模块。
8.实验目的模块，供学生学习本虚拟实验项目在知识、情感、能力等三个方面的目标，明确告知学生学习的重点与难点。
9.高血压诊断模块，引导学生对不同患者分别进行血压及心率测量，互动式在线考核学生关于高血压值的界定和常用高血压治疗药物。
10.药物治疗模块，通过实验视频观看、交互式虚拟实验操作，引导学生掌握美托洛尔的药理学作用，临床应用及不良反应，以及药物动力学模型的建立方法。通过虚拟交互，询问患者用药后不良反应，将人文关怀穿插在虚拟教学过程中。
11.药物禁忌症实验模块，引导学生学习药物禁忌症检测的实验目的、实验原理，模拟利用心电图等器材对患者进行心率检测场景，给出药物使用建议。
12.本发明的优势在于：此虚拟仿真系统以临床案例为引子，将患者服用美托洛尔后出现不良反应，随后将建立患者药代动力学模型，制定合理用药方案这一过程以动画的形式生动逼真地呈现在学生面前，并辅以实验操作、实验原理等动画形象，扩展延伸了临床实验教学，使学生更易于理解相应的知识点。虚拟平台以线上线下结合教学为原则，以互动式在线考核对实验有关知识点进行检测，使学生可以及时了解自己的学习效果，同时教师也能通过平台发现学生学习的薄弱点，能更好地帮助学生巩固相关的知识。
附图说明：
13.图1为“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测的虚拟仿真实验”项目具体实施过程。
14.图2为“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测的虚拟仿真实验”以虚实结合的方式将线上虚拟仿真与线下实验操作联合的流程示意图。
15.图3为“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测”实验教学项目系统架构图。
具体实施方式：
16.以下结合附图对本发明的原理和特性进行描述，所述内容只用于解释本发明，而非用于限定本发明范围。
17.如图1所示，本发明突破了学习的时间与空间限制，培养学生自主学习能力和创新意识。线上利用网络平台的虚拟仿真实验教学项目进行自主学习，实验每个步骤都融合了互动通关答题，学生每完成虚拟仿真实验项目的一个步骤，就会获得电脑评价分数。通过多次反复练习，强化学生临床合理用药的操作流程。
18.如图2所示，本发明以流程图的形式呈现“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测”的主要操作步骤，观察虚拟患者的血压，使用美托洛尔治疗后观察不良反应，建立药动学模型探究个体差异，通过线上线下联合教学，学习使用das计算药动学参数，绘
制药时曲线为患者制定合理用药方案。最后借助虚拟平台，观察虚拟患者药物不良反应及禁忌症，讨论药物适应症，得到电脑给出的形成性评价。
19.如图3所示，本发明支撑项目运行的平台及项目运行的架构共分为五层，由下到上依次为数据层，支撑层，通用服务层，仿真层和应用层，每一层都为其上层提供服务，直到完成具体虚拟实验教学环境的构建。
20.所述的数据层设置了虚拟实验的基础元件库、实验课程库、典型实验库、标准答案库、规则库、实验数据、用户信息等来实现对相应数据的存放和管理。
21.所述的支撑层是实验项目正常开放运行的基础，负责整个基础系统的运行、维护和管理；
22.支撑平台包括以下几个功能子系统：安全管理、服务容器、数据管理、资源管理与监控、域管理、域间信息服务等。
23.所述的通用服务层包括：实验教务管理、实验教学管理、理论知识学习、实验资源管理、智能指导、互动交流、实验结果自动批改、实验报告管理、教学效果评、项目开放与共等，同时提供相应集成接口工具，以便该平台能够方便集成第三方的虚拟实验软件进入统一管理。
24.所述的仿真层主要针对该项目进行相应的器材建模、实验场景构建、虚拟仪器开发、提供通用的仿真器，最后为上层提供实验结果数据的格式化输出；
25.所述的应用层利用服务层提供的各种工具和仿真层提供的相应的器材模型，最终实现“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测”虚拟仿真实验项目教学与开放共享。
26.所述美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测技术架构，以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，采用面向服务的软件架构开发，集实物仿真、创新设计、智能指导、虚拟实验结果自动批改和教学管理于一体。通过信号传输和数据转换，使用虚拟仿真绘图建模、动画模拟、人机交互、计算机网络等手段，展示美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测教学实验中涉及到的实验前准备、实验过程、结果检测等内容，提供与真实实验相似的实验对象与实验环境。并且不受时间和空间的限制，能够反复进行实验和学习。


技术特征：
1.一种以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，包括：包括实验目的模块、高血压诊断模块、药物治疗模块和药物禁忌症模块；所述的实验目的模块，用于供学生学习本虚拟实验项目在知识、情感、能力等三个方面的目标，明确告知学生学习的重点与难点；所述的高血压诊断模块用于引导学生学习高血压的诊断方法，并对学习结果进行考核；所述的药物治疗模块用于引导学生掌握美托洛尔的药理学作用以及如何建立美托洛尔的药物代谢动力学模型和制定合理的用药方案，并对学习结果进行考核；所述的药物禁忌症观察模块用于引导学生掌握美托洛尔用药的不良反应和禁忌症的检测，并对学习结果进行考核。2.根据权利要求1所述的以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述高血压诊断模块中，引导学生通过高血压病例导入模块测得的虚拟患者血压和心率，互动式在线考核学生关于高血压值的界定。3.根据权利要求1所述的以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述的用药方案由美托洛尔个体药动学参数差异指导。4.根据权利要求3所述的以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述用药方案由das 3.0软件获取美托洛尔及其代谢产物的血药浓度
‑
时间曲线及药动学参数指导，所述美托洛尔及其代谢产物的血样采集来自虚拟患者服药前的空白血，以及服药后0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、6h、8h、12h、15h和24h静脉留置针采血，血药浓度来自高效液相色谱对于处理后的血浆样本的检测。5.根据权利要求1所述的以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述的药物不良反应禁忌症观察是通过心电图等器材对患者进行检测；所述的美托洛尔药物禁忌症包括ii、iii度房室传导阻滞，不稳定的、失代偿性心力衰竭患者(肺水肿、低灌注或低血压)，有症状的心动过缓或低血压等。6.一种用于支持权利要求1～5任一项所述的虚拟仿真实验系统的技术架构，其特征在于，所述的支撑项目运行的平台及项目运行的架构共分为五层，由下到上依次为数据层，支撑层，通用服务层，仿真层和应用层。7.根据权利要求6所述的技术架构，其特征在于，所述的数据层设置了虚拟实验的基础元件库、实验课程库、典型实验库、标准答案库、规则库、实验数据、用户信息等来实现对相应数据的存放和管理。8.根据权利要求6所述的技术架构，其特征在于，所述的支撑层是实验项目正常开放运行的基础，负责整个基础系统的运行、维护和管理；支撑平台包括以下几个功能子系统：安全管理、服务容器、数据管理、资源管理与监控、域管理、域间信息服务等。9.根据权利要求6所述的技术架构，其特征在于，所述的通用服务层包括：实验教务管理、实验教学管理、理论知识学习、实验资源管理、智能指导、互动交流、实验结果自动批改、实验报告管理、教学效果评估、项目开放与共等，同时提供相应集成接口工具，以便该平台
能够方便集成第三方的虚拟实验软件进入统一管理。10.根据权利要求6所述的技术架构，其特征在于，所述的仿真层主要针对该项目进行相应的器材建模、实验场景构建、虚拟仪器开发、提供通用的仿真器，最后为上层提供实验结果数据的格式化输出；所述的应用层利用服务层提供的各种工具和仿真层提供的相应的器材模型，最终实现“美托洛尔对高血压的治疗及其药代动力学参数检测”虚拟仿真实验项目教学与开放共享。

技术总结
本发明公开了一种以药代动力学为依据的美托洛尔临床精准应用的虚拟仿真实验系统，包括：实验目的模块、高血压诊断模块、药物治疗模块和药物禁忌症模块，通过对虚拟患者进行线上高血压诊断、药物治疗和药物禁忌症观察，通过虚拟实验系统自动给出评分，得到形成性评价。该虚拟仿真实验系统以线上线下结合教学为原则，以互动式在线考核对实验有关知识点进行检测，使学生可以及时了解自己的学习效果，同时教师也能通过平台发现学生学习的薄弱点，能更好地帮助学生巩固相关的知识。好地帮助学生巩固相关的知识。


技术研发人员：陈冰冰 钱建畅 孔奇慧 葛怡婷 胡国新
受保护的技术使用者：温州医科大学
技术研发日：2021.05.18
技术公布日：2021/12/2