临床心电图虚拟仿真智慧化实训课程-ilab实验网站

实验介绍
实验必读

实验目的
实验原理
实验过程与实验方法
实验步骤
实验结果与实验结论

1、学生能够全面掌握心电图在《诊断学》中的应用要点。熟悉心内科病史采集技巧。可进行多学科疾病关联，熟练掌握心电图基础理论。

2、在技能培养方面通过软件操作，以提升心电图分析和诊断能力为核心，通过自然语言与AI-SPs交互，进行问诊、体格检查、心电图检查等操作，并在AI虚拟导师（AI Tutor）的引导下，全方位展示各类正常、异常心电图，学生能通过实验过程与原理动画模拟、心电图虚拟演示和人机互动等，读取大量临床患者实测心电图，进行心电图诊断反复练习，从而实现有步骤、系统掌握心电图这一临床重要的诊断手段，提高心电图读图和诊断能力。掌握患者信息采集及心电图判读与诊断。

3、在 AI Tutor 引导下，通过多次与 AI-SPs 互动，深入观察同一疾病在不同发展阶段的心电图动态变化。面对复杂病例，学生能够主动将心电图表现与患者的病史、症状、体征、实验室及影像学检查结果进行全面整合分析。针对临床实践中出现的问题，提出多种解决方案，并评估每种方案的优缺点。

4、借助课程提供的数字资源，定期对自己的知识掌握情况进行自我检测，多模态交互系统的研发，实现了语音、图像、操作数据的融合处理；最重要的是构建了医学教育领域的首个认知计算框架，使AI系统具备了临床思维模拟能力。通过标准化、智能化的培训体系，将有效提升临床医师的心电图判读能力。

5、构建全国首个心电图AI教学案例库，形成可推广的智慧医学教育新模式。同时配套开发师资培训体系，助力教师数字化教学能力提升，培养学生的资源整合能力与多部门协作意识。

6、将传统"理论-示教-练习"模式升级为"模拟-实践-反馈"闭环，通过虚拟仿真实现临床经验的高效积累，培养"数据思维+临床思维"双维能力。

心电图（ECG）是诊断多种心血管疾病的重要工具。它能够检测慢性心肌缺血、急性心绞痛发作、心肌梗死、心律失常等疾病。动态心电图尤其在检测心律失常方面具有无可替代的作用，可以捕捉到常规心电图难以发现的偶发、短阵心律失常。

心电图学是一门专业性强且复杂的学科，其理论体系相对独立，判读难度较大，不能单纯依靠记忆和重复训练达到理想效果。因此，在临床教学中，教师需要通过联系实际病例，结合理论讲解和实践操作来提高学生的实际分析能力和临床应用能力。

国内外多所医学院校将心电图学纳入基础和高级医学课程中，强调学生掌握心电图的基本知识、测量方法、正常数据及异常心电图的意义。教学过程中，采用讲座、小组实践教学以及复训等多种方式，有助于学生更好地理解和掌握心电图的解释和报告技能。一些研究建议在一定时间内完成大量的心电图检查以保持和提升临床技能。

综上所述，学习心电图在临床教学中的重要性不仅在于其作为诊断工具的价值，更在于其对提升学生临床思维和实践能力的促进作用。通过系统的学习和实践，学生能够全面掌握心电图的理论知识和临床应用，从而在未来的职业生涯中更好地服务于患者。

本项目则是基于人工智能技术为驱动，构建了一套面向本科生和住院医师规范化培训的创新型心电图教学体系。通过整合《诊断学》《内科学》和《急诊医学》中的心电图教学内容，学生能够全面掌握心电图在不同疾病诊断中的应用要点。课程采用生成式人工智能大语言模型构建人工智能标准化病人（AI-SPs），实现理论教学与实践训练的无缝衔接。学生可通过自然语言与AI-SPs交互，进行问诊、体格检查、心电图检查等操作，并在AI虚拟导师（AI Tutor）的引导下，结合临床表现、实验室及影像学检查，形成对疾病的整体认知。

（1）实验原理

本课程依托临床真实心电图案例，运用虚拟现实技术结合模拟人的实物模拟，利用计算机、互联网、虚拟现实技术、智化教学设备等最新技术手段，对新入院心内科病人开展虚拟接诊与评估，做出判断并进行处理，帮助学生理解实验操作原理和熟练地运用护理程序进行处置，培养学生临床思维能力、应急处理能力、技术操作能力等临床处置能力。构建心内科门诊室场景，模拟操作过程，服务于心内科临床诊断的教学。通过各实验步骤的设计、人机数据交互，让学生掌握心内科临床诊断及心电图判读的重点难点。主要实验内容如下：

1.设计沉浸感强的心内科门诊室情境，通过动画及在线交互操作，再现心内科医生及心电图检查时实际就诊工作全过程，强化学生操作技能及临床思维能力，有效提升学生的人际沟通、评估分析等综合素质，提高临床实际工作的能力。

2.使用动画及构建虚拟场景，通过线上虚拟交互与线下模拟实训相结合，提升护理实践教学的质量和效率。

实验过程中，系统记录所有已执行的操作并同步显示，实验结束立刻给出评价报告，并讨论点评帮助学生理清思路，最终可成功完成操作。

知识点：共5个

1．心电图基础理论

2．熟悉病史采集技巧

3．掌握体格检查内容

4．掌握心电图判读与诊断

5．掌握下一步诊疗计划

（2）核心要素仿真设计

（1）本项目采用3D技术构建情景化虚拟场景、标准化虚拟病人，采用Unity3D引擎实现人机交互、人机对话；

（2）重现医院门诊、心电图检查场景，通过照片和视频对监护室的场景进行三维重建。场景包括：心电图机、十二导联、病床等操作物品，让学习者能有身临其境的体验；

（3）虚拟患者，通过三维技术对患者的外形、仪器设备、解剖结构、躯体动作及语言反馈等进行模拟重建，使学习者能体验到护理真实患者的感受；

（4）模拟评估系统，通过后台的数据库以及语音识别系统，让学习者可以通过对话，增加模拟场景的真实性。

一、实验教学过程：

第一阶段：引导课

教学内容：

1、课程目标解读

（1）展示课程能力图谱（构建"基础-临床-急症"三维一体的知识框架）

（2）培养结合心电图、影像学、临床症状与病史的综合分析能力

（3）虚拟仿真软件案例设置。

2、知识点讲解

（1）通过展示实际临床中心电图诊断的重要案例，引出本次课程主题

（2）对比图片阐述波段特征、意义及常见异常

（3）列举影响因素并解释

3、软件操作培训

（1）基础操作演示

（2）虚拟病人接诊界面（3D 形象交互区、电子健康档案区）

（3）AI数字教师使用（语音识别、语义分析、问题推荐）

（4）具体操作方法（病史采集、体格检查、心电图判读、诊疗结论）

第二阶段：虚拟仿真实践

工具：AI-ESP心电图模拟人教学系统

在软件后端生成病例，将患者信息与现病史展示并进行相关操作。

第三阶段：共性问题分析

（1）高频错误点细微差异鉴别（如房早与室早的P波特征）

（2）复杂心律失常解析（如：多源性室速的QRS形态）

第四阶段：床旁实际操作

在学生完成了相关理论知识的前提下，由老师床旁示教心电图导联等相关操作。加强学生对操作流程的熟练程度，提高操作技能水平。

图1 人工智能标准化病人（AI-SPs）教学系统技术实现流程图

（1）学生交互性操作步骤，共11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	对心内科患者进行病史采集	5分钟	是否得到有效信息	10	□£操作成绩 ■实验报告 □预习成绩 □教师评价报告
2	对心内科患者进行胸部检查	1分钟	是否得到有效信息	5
3	对心内科患者进行心脏视诊	1分钟	是否选择心脏视诊	5
4	对心内科患者进行心电触诊	1分钟	是否选择心脏触诊	5
5	对心内科患者进行心脏叩诊	1分钟	是否选择心脏叩诊	5
6	对心内科患者进行心脏听诊	1分钟	是否选择心脏听诊	5
7	十二导联连接	2分钟	是否正确连接十二导联	40
8	心电图判读结果	3分钟	是否正确判读心电图诊断	10
9	初步诊断结果	2分钟	是否正确判断初步诊断	5
10	诊疗计划	5分钟	是否正确书写后续诊疗计划	5
11	人文素养	1分钟	是否对患者保持人文关怀	5