一种药理学数字人系统

技术领域

本发明属于医学研究、病例分析、医疗教学领域，涉及一种医学教学范围内的数字化辅助工具，具体涉及一种药理学数字人智能软件系统。

背景技术

随着现代科学技术，特别是互联网+和虚拟现实技术的发展，医学的发展进步可谓是日新月异，虽然已出现了一些数字人系统，但大多主要停留在人体系统解剖学和基本生理及病理功能的展示上面，对疾病的动态过程以及对药物与机体相互作用的动态展示方面仍然存在空白。药理学知识点内容繁多、晦涩难懂，多数学生以死记硬背的学习方式为主，药理学学科的专业性、抽象性、枯燥性大大降低了医学生学习的积极性和主动性，普遍产生厌学情绪，学习效率低下，严重影响医学人才的培养和医疗事业的发展。

因此，目前亟需一种药理学数字人智能系统来解决上述瓶颈问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种药理学数字人系统，将药理学涉及的两个主要方面，即药物代谢动力学和药物效应动力学动态地展示出来，展示的具体内容包括：药理学中的重点药物(特别是执业及执业助理医师考试涉及到的)的剂型、药物的给药途径、药物分子的跨膜转运、药物的体内过程(药物的吸收、分布、代谢和排泄)、药物浓度随时间变化的动态过程，以及药物分子与靶器官(或受体蛋白)在微观的分子生物学方面的相互作用过程，动态展示出来，将所有的动态展示内容(包括宏观方面的人体组织、器官、系统和微观方面的细胞、分子、蛋白、基因等，也包括药物分子在内)整合在本软件系统中，更加直观、逼真地展示出人体的结构，及药物与机体作用的本质，使得医学生对所展示的内容能够做到一目了然，直击想象和问题的本质，摆脱死记硬背的学习方式、帮助学生系统且有趣地学习医学相关知识，特别是药理学相关知识，并从中发现学习的乐趣、以较轻松的方式牢固掌握药理学重点内容，从而达到有效提高医学生学习兴趣，促进其积极主动学习专业知识的目标。即本发明的目的是运用高端的数字化技术，取代药理学传统的学习方法，达到视听直观，操作便捷的效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种药理学数字人系统，其特征在于，该系统包括：数据搜索分析模块，以及分别与数据搜索分析模块连接的智能三维人体模型处理模块、药物资料存储模块、医疗数据存储模块、疾病数据存储模块、药物代谢动力学数据存储模块和药物效应动力学数据存储模块；

所述智能三维人体模型处理模块，用于展示人体三个层次水平的信息，即组织、器官、系统水平，细胞水平和分子水平，主要存储人体解剖学及组织胚胎学所有的数据；

所述药物资料存储模块，用于存储市面上所有药物的3D展示图及剂型种类、给药途径、药物类别，并展示药物信息；

所述医疗数据存储模块，用于存储与用药相关的医疗器械和3D虚拟医生及护士；

所述疾病数据存储模块，用于存储各系统所有疾病相关数据，特别是药理学重点药物涉及到的疾病；

所述药物代谢动力学数据存储模块，用于存储药物代谢动力学所涉及的全部内容；

所述药物效应动力学数据存储模块，用于存储药物效应动力学所涉及的全部内容；特别是重点展示药物与受体之间的作用机制和作用过程及作用结果；

所述数据搜索分析模块，用于使用者输入数据后，系统搜索分析各储存模块中的数据库，找到相应数据及类似数据；

进一步，所述人体解剖学及组织胚胎学中的所有数据，包括：皮肤及其附属器、肌肉、组织、器官和骨骼等。

进一步，所述细胞水平和分子水平重点展示受体的类别及3D结构展示，受体与药物或内源性激素或递质结合后发生结构和功能变化的动态过程，将人体三个层次水平的所有数据(包括图像、图片、文字和实物等)构建成数字信息并通过智能三维人体模型处理模块处理和显示。

进一步，所述药物资料存储模块中展示的药物信息包括：每个药物的药品名称、成分、适应症、用法用量、不良反应、注意事项、贮藏方法、药品规格等信息。

进一步，所述医疗数据存储模块中存储的医疗器械包括：各种全套输液器、各种规格注射器及其针头。

进一步，所述药物代谢动力学数据存储模块中，存储的药物代谢动力学所涉及的全部内容，包括：药物的体内崩解、溶出、解离过程及药物分子跨膜转运、药物的体内过程(药物的吸收、分布、代谢和排泄)、药物浓度随时间变化的动态过程及数据，包括消除动力学、峰浓度、达峰时间、曲线下面积、生物利用度、表观分布容积、消除速率常数、消除半衰期和清除率等参数。

进一步，所述药物效应动力学数据存储模块中，存储的药物效应动力学所涉及的全部内容，包括：药物作用与药理效应、临床应用(即适应症)、不良反应(副反应、毒性反应、后遗效应、停药反应、变态反应、特异质反应、继发反应、耐受性、耐药性、依赖性等)、药物相互作用及作用机制和禁忌证；

药物效应动力学所涉及的参数，包括：最小有效剂量、最大效应(效能)、效价强度、半数致死量及半数有效量和治疗指数。

进一步，该系统还包括：多媒体服务器，用于运行本系统和储存各类数据。

进一步，该系统还包括：声音信息存储模块、显示设备、绘图设备和操作终端；所述显示设备和绘图设备分别与操作终端连接；所述声音信息存储模块与多媒体服务器连接，用于存储展示药物与机体作用过程的特殊音效及解说员声音。

本发明的有益效果在于：本发明系统将药理学涉及的两个主要方面，即药物代谢动力学和药物效应动力学动态地展示出来，将所有的动态展示内容(包括宏观方面的人体组织、器官、系统和微观方面的细胞、分子、蛋白、基因等，也包括药物分子在内)整合在本软件系统中，更加直观、逼真地展示出人体的结构，及药物与机体作用的本质，使得医学生对所展示的内容能够做到一目了然。通过本发明系统反复学习，可以极大地提高学生对医学，特别是药理学的学习兴趣和学习效果，增强其学习医学的自信心。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明药理学数字人系统结构图；

图2为智能三维人体模型控制界面图；

图3为肾上腺髓质细胞微观结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，如图1所示，本发明提供的药理学数字人系统包括：智能三维人体模型处理模块、药物资料存储模块、医疗数据存储模块、疾病数据存储模块、药物代谢动力学数据存储模块、药物效应动力学数据存储模块、声音信息存储模块、数据搜索分析模块、多媒体服务器、影像输出设备和操作终端构成。各模块数据存储于多媒体服务器中，多媒体服务器与显示设备连接。其中：

1)智能三维人体模型处理模块包括对人体三个层次水平的展示，即组织、器官、系统水平，细胞水平、分子水平，主要存储人体解剖学及组织胚胎学所有的数据，如皮肤及其附属器、肌肉、组织、器官、骨骼等。其中，细胞和分子水平重点展示受体的类别及3D结构展示，受体与药物或内源性激素或递质结合后发生结构和功能变化的动态过程，将人体上述三个层次水平的所有数据(包括图像、图片、文字、实物等)构建成数字信息并通过智能三维人体模型处理模块处理和显示。

2)药物资料存储模块主要包括药物资料存储，存储市面上所有药物的3D展示图及剂型种类、给药途径、药物类别，并展示药物信息，包括每个药物的药品名称、成分、适应症、用法用量、不良反应、注意事项、贮藏方法、药品规格等信息。

3)医疗数据存储模块包括各种与用药相关的医疗器械，如各种全套输液器、各种规格注射器及其针头，还包括3D虚拟医生及护士。

4)疾病数据存储模块主要包括各系统所有疾病相关数据，特别是药理学重点药物涉及到的疾病。

5)药物代谢动力学数据存储模块包括药物代谢动力学所涉及的全部内容，如药物的体内崩解、溶出、解离过程及药物分子跨膜转运、药物的体内过程(药物的吸收、分布、代谢和排泄)、药物浓度随时间变化的动态过程及数据(消除动力学、峰浓度、达峰时间、曲线下面积、生物利用度、表观分布容积、消除速率常数、消除半衰期、清除率等参数)。

6)药物效应动力学数据存储模块包括药物效应动力学所涉及的全部内容，如药物作用与药理效应、临床应用(即适应症)、不良反应(副反应、毒性反应、后遗效应、停药反应、变态反应、特异质反应、继发反应、耐受性、耐药性、依赖性等)、药物相互作用及作用机制、禁忌证。还包括药物效应动力学所涉及的一些重要参数，如最小有效剂量、最大效应(效能)、效价强度、半数致死量及半数有效量、治疗指数。特别是重点展示药物与受体之间的作用机制和作用过程及作用结果。

7)声音信息存储模块中存储展示药物与机体作用过程的特殊音效及解说员声音(可选择男生或女生的声音)。

8)数据搜索分析模块主要用于使用者输入数据后，系统搜索分析各储存模块中的数据库，找到相应数据及类似数据并显示出来。

9)多媒体服务器用来运行本系统和储存各类数据。

10)显示设备用来输出显示系统界面。

实施例1：

用户通过操作终端，输入关键词“消化性溃疡”或“抗消化性溃疡药”后，三维人体模型变为消化性溃疡患者，表情变得痛苦，胃部不适，手捂胃部，通过给予其口服奥美拉唑片剂(抑制胃酸分泌的药物，治疗消化性溃疡20mg(1片)后，操作界面显示药物随食管滑入胃的整个过程，并继续显示其在胃中的崩解过程，并在界面右侧显示微观层次的画面，药物分子的解离、药物分子的跨膜转运，吸收入血，并进而进入胃的壁细胞中，随后界面放大，显示壁细胞的结构，特别是与胃酸分泌有关的结构，如：组胺H

实施例2：

用户通过操作终端，输入关键词“肾上腺素”后，右侧上部界面显示出盐酸肾上腺素注射液这个药品3D图形及药品说明书等信息，下部界面显示肾上腺素药理学相关内容，包括肾上腺素的来源、体内过程、药理作用、临床应用(心脏骤停、过敏性休克、支气管哮喘急性发作、血管神经性水肿、局部止血、治疗青光眼)、不良反应及禁忌证。用户可通过选择以上任意内容进行学习，如点击“肾上腺素的来源”，右下角则出现关于肾上腺素的来源的介绍和讲解内容的文字和声音，“肾上腺素是肾上腺髓质的主要激素，其生物合成主要实在肾上腺髓质嗜铬细胞中首先形成去甲肾上腺素，然后进一步经苯乙胺-N-甲基转移酶(PNMT)的作用，使去甲肾上腺素甲基化形成肾上腺素。药用肾上腺素可从家畜肾上腺提取或人工合成。”与文字和声音匹配的是，左边的三维人体模型显示出肾上腺的位置(如图2所示)，右边上部分则进一步出现放大的肾上腺髓质细胞的结构(如图3所示)，清晰地显示细胞里面肾上腺素的形成过程。再比如，点击“药理作用”，则进入药理作用的具体内容，包括对心脏的作用、对于血管的作用、对血压的影响、对平滑肌的影响、对机体代谢的影响、对中枢神经系统的影响几个方面。用户可进一步选择，如选择对心脏的影响，则进入此部分内容的讲解，右下角出现文字并出现声音，“肾上腺素作用于心肌、传导系统和窦房结的β

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。