摘 要： 探讨化工仿真软件技术在医学检验血清微量元素含量测定技术中的应用，利用化工仿真软件技术，建立了人血清样品中 13 种微量元素的碰撞反应池电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定模拟系统，建立碰撞反应池标准、碰撞和反应 3 种工作模式，以健康人群血清微量元素为测量参考值范围，误差设置在 10%上下浮动，对我院 100 名志愿者血样模拟标本进行测定对比实验室检测值。模拟软件检测值与正常实验中测定人血清中的微量元素参考值能够很好地吻合，化工仿真软件技术检测结果较精准，最大限度客观模拟了临床实验室的血清微量元素含量检测过程及检测结果，有良好的发展前景，值得进一步深入研究。
关 键 词：化工仿真软件技术;血清微量元素测定;含量检测
近年来，随着计算机信息技术的发展，虚拟仿真技术也应运而生，成为当前医学教学中的重要教学参考。虚拟仿真技术借助多媒体来为用户提供虚拟的真实环境，让用户能够通过逼真的所见、所听和触摸来感受医学教学所要学习的知识，增强用户的理解能力[1]。随着医学教学观念和教学模式的巨大转变，医学教学不再拘泥于传统的授教模式，学校更加注重对高素质人才的培养，虚拟仿真技术可模拟多种医学实验室场景，不仅节约教育资源，提高教育成效，还可以达到逼真的实验模拟效果，对现代医学教育改革提供巨大动力和支持[2]。我校基础化学实验中心不断优化教学条件,利用省部共建项目建立了化学仿真实验室，本文主要介绍化学仿真实验室应用化工仿真软件技术建立仿真 ICP-MS 检测系统，对实验室常用到的检测项目血液微量元素进行模拟测定取得的成效。
1 化工仿真系统
该化工仿真软件采用统计建模语言(UML)设计一系列逻辑模型，比如岗位类、流程状态类、设备类等。华工仿真系统依靠网络相关技术、计算机相关技术、多媒体技术以及计算机的图像处理和模式等技术的支持[3]。化工仿真软件的控制，由教师集中管理，通过管理中心发送操作指令，实现对模拟实验操作开启开关的控制，系统配备移动通讯模块，电磁锁装置，得到教师允许学生方可进入打开实验室大门进行工作(图 1)[4]。
2 模拟实验室的建立
血清微量元素检测模拟实验室，极具现代化的实验室，仪器和试剂、样品样样具备，学生可体验到一种身临其境的感觉，提高对实验设备的识别度。试验仪器有电感耦合等离子体质谱仪，完全模拟美国铂金埃尔默公司 Nexion 300D 型外观，另外，实验仪器还有四级杆设计特点，对四级杆的三种模式进行试验，可以得到无论碰触模拟开关和按键都可实现任意模式的切换的结果。碰撞反应池同样具备真机器同样的功能，就是对离子的选择和过滤的功能。碰撞反应池对特定质量的离子可以放行，并与主四极杆同步进行相关离子的模拟实验。其次还可以实现模拟离子在反应池的传输。血清微量元素模拟反应模式测定和真实 Nexion 300D 型一样，反应模式用来测定 V、Cr、Mn、Co、Ni 元素;碰撞模式则可以用来测定 Se 元素;而 Cu、As、Cd、Sb、Ba、 Tl、Pb 可以用标准模式来测定。对于工作中相关的参数，则可以通过模拟 ICP-MS 仪器和碰撞反应池来设置。
3 模拟操作的实现
模拟软件正常运行后，学生终端被允许进入模拟操作室，开启主回路，采用单回路控制系统，设置主、副调节器比例，主调控制在 100%，设置调节器(模拟 ICP-MS 和碰撞反应池)参数见表 1-3。其中扫描常用的方式为跳峰，接口锥为 Ni 锥，内标为 In(20μg/L)，q-ICP-MS 元素为： 63Cu，75As，111Cd， 121Sb，138Ba，205Tl，208Pb;碰撞/反应模式的元素为: 52 Cr， 55Mn，51V，60Ni，78Se，59Co，碰撞气体为 He，反应气体为 NH3和 H2。
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通过以上步骤，软件运行稳定后，通过给予一个增幅 68%的扰动信心，相应得到各项微量元素测量值，其响应曲线如图 2。
4 人血清各微量元素模拟软件检测值及实验室检测值对比
为了进一步检测模拟软件准确性，我们同时采用模拟软件检测及真实实验室检测两种方式对人血清各微量元素进行了分析， 对 50 例男女进行了血清微量元素的测定，并提出了、Ba、Tl、Pb 的含量最佳参考范围。
模拟软件检测值与正常实验中测定了 50 例健康男性和 50 例健康女性血清中的微量元素参考值能够很好地吻合，见表 4、表 5。
5 讨 论
医学虚拟仿真教学环境信息化教学的高级应用，主要是通过虚拟仿真技术与医学教学训练两者之间高级、复杂的结合，近年来逐渐引起国内外学者广泛关注[5]。根据医学检验的教学特点，本研究设计了一套医学虚拟仿真血清微量元素检测模拟实验室教学的实验环境，建立了虚拟仿真实验教学中心，将化工仿真软件技术设及工具软件在实验教学中充分应用。化工仿真软件技术可以辅助传统的实验教学，目前在传统的实验教学中增加化工仿真软件的辅助已成为了教学研究中的新热点，它能补充实验室现有功能的不足，具有构想性、感知性、交互性、浸没感[6-8]。具体在以下五个方面得以体现： ①科研教学相结合：充分利用医学检验专业最先进的科研成果服务于实验教学[9]。②联系实际增加兴趣提前接触临床：以教材为对照，以病例为桥梁，病例的学习通过实践来解释，增加学习兴趣，提前接触临床，促使学以致用的临床思维在学生思想中建立[10]。③系统性、科学性强: 规律性比较强方便学生系统性的学习，基于病例的基础(临床相结合模式)，对于技术各个方面的阐述是从临床检验医学中每个相关的学科来进行论证的，建立了完整的知识体系，实现了各学科的跨越整合[11]。 ④与时俱进，技术领先：融合3D漫游的最领先技术，这是网络和软件与教育相结合的最先进模式，此模式与案例式学习、资源式学习以及问题式学习这些国际上流行的教学模式异曲同工，且与接轨国际医学教育[12]。⑤教育科普：以在线科学资源的形式使受益人群大规模增加。
实践表明，此仿化工仿真软件技术具有高效率、学习体验真实、应用前景广阔等优点。其在一定程度上克服了实践操作条件对课程实施的限制，极大提高了课程教学效果[13]。
本研究通过利用化工仿真软件技术建立了人血清样品中 13 种微量元素的碰撞反应池电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定模拟系统，建立碰撞反应池标准、碰撞和反应 3 种工作模式，我们同时采用模拟软件检测及真实实验室检测两种方式对人血清各微量元素进行了分析，方法是借助碰撞反应池进行的具有一定科学依据的法;测定内容是以人血为标本，对其血清中的微量元素进行实验操作;通过仪器参数的优化来提升测试条件。模拟软件检测值与正常实验中测定了 50 例健康男性和 50 例健康女性血清中的微量元素参考值能够很好地吻合。
综上所述，化工仿真软件技术检测结果均在设定以健康人群血清微量元素为测量参考值范围，误差设置在 10%上下浮动的，而实际模拟检测结果均稳定，最大限度客观模拟了临床实验室的血清微量元素含量检测过程及检测结果，有良好的发展前景。
