化工仿真軟件技術在血清微量元素含量測定中的應用

發布時間：2020-01-08所屬分類：醫學職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要： 探討化工仿真軟件技術在醫學檢驗血清微量元素含量測定技術中的應用，利用化工仿真軟件技術，建立了人血清樣品中 13 種微量元素的碰撞反應池電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)測定模擬系統，建立碰撞反應池標準、碰撞和反應 3 種工作模式，以健康人群血清

　　摘 要： 探討化工仿真軟件技術在醫學檢驗血清微量元素含量測定技術中的應用，利用化工仿真軟件技術，建立了人血清樣品中 13 種微量元素的碰撞反應池電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)測定模擬系統，建立碰撞反應池標準、碰撞和反應 3 種工作模式，以健康人群血清微量元素為測量參考值范圍，誤差設置在 10%上下浮動，對我院 100 名志愿者血樣模擬標本進行測定對比實驗室檢測值。模擬軟件檢測值與正常實驗中測定人血清中的微量元素參考值能夠很好地吻合，化工仿真軟件技術檢測結果較精準，最大限度客觀模擬了臨床實驗室的血清微量元素含量檢測過程及檢測結果，有良好的發展前景，值得進一步深入研究。

　　關 鍵 詞：化工仿真軟件技術;血清微量元素測定;含量檢測

　　近年來，隨著計算機信息技術的發展，虛擬仿真技術也應運而生，成為當前醫學教學中的重要教學參考。虛擬仿真技術借助多媒體來為用戶提供虛擬的真實環境，讓用戶能夠通過逼真的所見、所聽和觸摸來感受醫學教學所要學習的知識，增強用戶的理解能力[1]。隨著醫學教學觀念和教學模式的巨大轉變，醫學教學不再拘泥于傳統的授教模式，學校更加注重對高素質人才的培養，虛擬仿真技術可模擬多種醫學實驗室場景，不僅節約教育資源，提高教育成效，還可以達到逼真的實驗模擬效果，對現代醫學教育改革提供巨大動力和支持[2]。我�；�礎化學實驗中心不斷優化教學條件,利用省部共建項目建立了化學仿真實驗室，本文主要介紹化學仿真實驗室應用化工仿真軟件技術建立仿真 ICP-MS 檢測系統，對實驗室常用到的檢測項目血液微量元素進行模擬測定取得的成效。

　　1 化工仿真系統

　　該化工仿真軟件采用統計建模語言(UML)設計一系列邏輯模型，比如崗位類、流程狀態類、設備類等。華工仿真系統依靠網絡相關技術、計算機相關技術、多媒體技術以及計算機的圖像處理和模式等技術的支持[3]�；�工仿真軟件的控制，由教師集中管理，通過管理中心發送操作指令，實現對模擬實驗操作開啟開關的控制，系統配備移動通訊模塊，電磁鎖裝置，得到教師允許學生方可進入打開實驗室大門進行工作(圖 1)[4]。

　　2 模擬實驗室的建立

　　血清微量元素檢測模擬實驗室，極具現代化的實驗室，儀器和試劑、樣品樣樣具備，學生可體驗到一種身臨其境的感覺，提高對實驗設備的識別度。試驗儀器有電感耦合等離子體質譜儀，完全模擬美國鉑金埃爾默公司 Nexion 300D 型外觀，另外，實驗儀器還有四級桿設計特點，對四級桿的三種模式進行試驗，可以得到無論碰觸模擬開關和按鍵都可實現任意模式的切換的結果。碰撞反應池同樣具備真機器同樣的功能，就是對離子的選擇和過濾的功能。碰撞反應池對特定質量的離子可以放行，并與主四極桿同步進行相關離子的模擬實驗。其次還可以實現模擬離子在反應池的傳輸。血清微量元素模擬反應模式測定和真實 Nexion 300D 型一樣，反應模式用來測定 V、Cr、Mn、Co、Ni 元素;碰撞模式則可以用來測定 Se 元素;而 Cu、As、Cd、Sb、Ba、 Tl、Pb 可以用標準模式來測定。對于工作中相關的參數，則可以通過模擬 ICP-MS 儀器和碰撞反應池來設置。

　　3 模擬操作的實現

　　模擬軟件正常運行后，學生終端被允許進入模擬操作室，開啟主回路，采用單回路控制系統，設置主、副調節器比例，主調控制在 100%，設置調節器(模擬 ICP-MS 和碰撞反應池)參數見表 1-3。其中掃描常用的方式為跳峰，接口錐為 Ni 錐，內標為 In(20μg/L)，q-ICP-MS 元素為： 63Cu，75As，111Cd， 121Sb，138Ba，205Tl，208Pb;碰撞/反應模式的元素為: 52 Cr， 55Mn，51V，60Ni，78Se，59Co，碰撞氣體為 He，反應氣體為 NH3和 H2。

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　　從事醫學領域工作的技術人員，無論是研究項目還是晉升職稱都會要求發表論文的，而且這一領域比其他行業要求更為嚴格，為此很多想要發表醫療技術論文的作者，對于期刊的選擇了解的并不多，哪類期刊能征收這方面的論文，大家是比較困惑的，為此，小編在這里給大家推薦了幾本合適的刊物，希望對于需要發表論文的作者提供幫助。

　　通過以上步驟，軟件運行穩定后，通過給予一個增幅 68%的擾動信心，相應得到各項微量元素測量值，其響應曲線如圖 2。

　　4 人血清各微量元素模擬軟件檢測值及實驗室檢測值對比

　　為了進一步檢測模擬軟件準確性，我們同時采用模擬軟件檢測及真實實驗室檢測兩種方式對人血清各微量元素進行了分析， 對 50 例男女進行了血清微量元素的測定，并提出了、Ba、Tl、Pb 的含量最佳參考范圍。

　　模擬軟件檢測值與正常實驗中測定了 50 例健康男性和 50 例健康女性血清中的微量元素參考值能夠很好地吻合，見表 4、表 5。

　　5 討 論

　　醫學虛擬仿真教學環境信息化教學的高級應用，主要是通過虛擬仿真技術與醫學教學訓練兩者之間高級、復雜的結合，近年來逐漸引起國內外學者廣泛關注[5]。根據醫學檢驗的教學特點，本研究設計了一套醫學虛擬仿真血清微量元素檢測模擬實驗室教學的實驗環境，建立了虛擬仿真實驗教學中心，將化工仿真軟件技術設及工具軟件在實驗教學中充分應用�；�工仿真軟件技術可以輔助傳統的實驗教學，目前在傳統的實驗教學中增加化工仿真軟件的輔助已成為了教學研究中的新熱點，它能補充實驗室現有功能的不足，具有構想性、感知性、交互性、浸沒感[6-8]。具體在以下五個方面得以體現： ①科研教學相結合：充分利用醫學檢驗專業最先進的科研成果服務于實驗教學[9]。②聯系實際增加興趣提前接觸臨床：以教材為對照，以病例為橋梁，病例的學習通過實踐來解釋，增加學習興趣，提前接觸臨床，促使學以致用的臨床思維在學生思想中建立[10]。③系統性、科學性強: 規律性比較強方便學生系統性的學習，基于病例的基礎(臨床相結合模式)，對于技術各個方面的闡述是從臨床檢驗醫學中每個相關的學科來進行論證的，建立了完整的知識體系，實現了各學科的跨越整合[11]。 ④與時俱進，技術領先：融合3D漫游的最領先技術，這是網絡和軟件與教育相結合的最先進模式，此模式與案例式學習、資源式學習以及問題式學習這些國際上流行的教學模式異曲同工，且與接軌國際醫學教育[12]。⑤教育科普：以在線科學資源的形式使受益人群大規模增加。

　　實踐表明，此仿化工仿真軟件技術具有高效率、學習體驗真實、應用前景廣闊等優點。其在一定程度上克服了實踐操作條件對課程實施的限制，極大提高了課程教學效果[13]。

　　本研究通過利用化工仿真軟件技術建立了人血清樣品中 13 種微量元素的碰撞反應池電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)測定模擬系統，建立碰撞反應池標準、碰撞和反應 3 種工作模式，我們同時采用模擬軟件檢測及真實實驗室檢測兩種方式對人血清各微量元素進行了分析，方法是借助碰撞反應池進行的具有一定科學依據的法;測定內容是以人血為標本，對其血清中的微量元素進行實驗操作;通過儀器參數的優化來提升測試條件。模擬軟件檢測值與正常實驗中測定了 50 例健康男性和 50 例健康女性血清中的微量元素參考值能夠很好地吻合。

　　綜上所述，化工仿真軟件技術檢測結果均在設定以健康人群血清微量元素為測量參考值范圍，誤差設置在 10%上下浮動的，而實際模擬檢測結果均穩定，最大限度客觀模擬了臨床實驗室的血清微量元素含量檢測過程及檢測結果，有良好的發展前景。