虛擬切片在病理學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

施懿凌，陳海濱

（大理學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，云南大理 671000）

1 背景和目的

虛擬切片（virtual slices），又稱數(shù)字切片（digital slices），是利用全自動顯微鏡掃描平臺把傳統(tǒng)組織學(xué)HE染色切片進行全新、全方位高精度掃描、無縫拼接，生成新一代數(shù)字化病理切片。虛擬切片并非一張靜態(tài)圖片，它包含了組織學(xué)切片的所有病變信息，可以利用虛擬切片閱讀軟件觀測切片上任何一個位置，也可以在電腦上進行不同倍率觀察4×，10×，20×，40×，100×等，并可在一定范圍內(nèi)（1-100×）進行無級倍率連續(xù)瀏覽〔1〕。

在醫(yī)學(xué)中，病理學(xué)既是一門基礎(chǔ)學(xué)科，同時又是一門實踐性很強的具有臨床性質(zhì)的學(xué)科，一直被形象地喻為“橋梁學(xué)科”和“權(quán)威性診斷”，而病理學(xué)實驗是一門檢驗對病理學(xué)理論知識掌握程度，以及應(yīng)用相關(guān)理論知識闡述各種疾病病理變化，并嘗試初步診斷的學(xué)科。傳統(tǒng)的病理學(xué)實驗教學(xué)通過使用顯微鏡觀察切片，教學(xué)內(nèi)容較為枯燥乏味，教學(xué)方式較為保守，教學(xué)方法和手段相對落后，教學(xué)資源存在一定的浪費。在觀察切片時學(xué)生和老師的互動性不高，且學(xué)生和老師在觀察組織切片時范圍和角度不同，導(dǎo)致視野下的組織形態(tài)不同，學(xué)生在學(xué)習(xí)觀察切片時較易產(chǎn)生視覺疲勞，不利于對各知識點的理解，以及縱向和橫向知識的融合，一定程度上影響學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)質(zhì)量〔2〕。為解決傳統(tǒng)病理學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，我們利用現(xiàn)代化技術(shù)手段和信息資源，使用虛擬切片，改變病理學(xué)傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，從而提高教學(xué)效率和質(zhì)量，增強學(xué)生綜合應(yīng)用知識、解決問題的能力，為學(xué)生將來成為一名合格的醫(yī)務(wù)工作者打下堅實的基礎(chǔ)〔3〕。

本文以2012年大理學(xué)院病理學(xué)教研室采購相關(guān)硬件設(shè)備之后自主研發(fā)應(yīng)用的虛擬切片為例，闡述該技術(shù)用于病理學(xué)實驗教學(xué)的優(yōu)勢、局限性和相應(yīng)的對策，同時概述近兩年來實驗室實際使用虛擬切片的情況。

2 在病理學(xué)實驗中使用虛擬切片的優(yōu)勢和局限性以及相應(yīng)的對策

2.1 使用虛擬切片進行實驗教學(xué)的優(yōu)勢

2.1.1 實現(xiàn)資源共享，提高學(xué)習(xí)積極性 應(yīng)用虛擬切片進行實驗教學(xué)，上傳掃描后的病理切片，放棄對顯微鏡的依賴，學(xué)生和教師突破設(shè)備、地域、時間限制，通過大理學(xué)院校園網(wǎng)絡(luò)連接，使用本人電腦、智能手機、ipad等常規(guī)移動設(shè)備進入本校病理學(xué)教研室網(wǎng)頁隨意進行瀏覽學(xué)習(xí)，平滑放大觀察圖片，附有相關(guān)文字?jǐn)⑹?。傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生必須借助顯微鏡才能對組織切片進行觀察，無法在實驗室以外的地點進行閱片復(fù)習(xí)、自由學(xué)習(xí)，現(xiàn)在在圖書館、宿舍、校園任何地方，通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽就可以進行學(xué)習(xí)，實現(xiàn)資源共享，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，提高學(xué)習(xí)積極性。

2.1.2 多切片對比示教，提高學(xué)習(xí)效率 通過電腦屏幕應(yīng)用虛擬切片實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，利用相關(guān)軟件瀏覽圖像，點擊鼠標(biāo)進行不同倍數(shù)放大顯示、任意方向移動觀察，觀察過程中圖像信息不會失真，方便教師教學(xué)〔4〕。教學(xué)中可同時點開多張切片，從不同角度進行對比教學(xué)，利于學(xué)生掌握和理解各知識點。傳統(tǒng)教學(xué)，只能通過教師在顯微鏡下逐一講解各個知識點，課堂教學(xué)需要花費較多時間觀察組織切片，使學(xué)生在接受病理知識要點過程中易產(chǎn)生枯燥、乏味的焦躁情緒。對于同種疾病因?qū)W生和老師觀察切片不是同張，觀察圖像會不同，需要授課教師逐一解答，有限的課堂時間無法輔導(dǎo)所有學(xué)生。數(shù)字化虛擬切片與Motic顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用于教學(xué)，不僅利于學(xué)生較快地找到典型病變，且可對比示教。在教學(xué)中不依賴顯微鏡，實現(xiàn)教師和學(xué)生統(tǒng)一視圖，激發(fā)師生的互動性、實現(xiàn)討論式實驗教學(xué)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

2.1.3 易于保存和使用，節(jié)約教學(xué)成本 虛擬切片技術(shù)實現(xiàn)了傳統(tǒng)顯微鏡切片數(shù)字化，理想的虛擬切片在質(zhì)量上和分辨率上與真實的病理標(biāo)本沒有明顯差異〔5〕。玻璃片不易保存，在教學(xué)過程中存在褪色、磨損、破裂等現(xiàn)象，需要不斷的更新、補充、制作切片，增加教學(xué)中不必要的費用支出。虛擬實驗系統(tǒng)軟件供實驗教學(xué)使用，永久避免玻璃片損耗，為學(xué)院節(jié)省購買顯微鏡、切片、大體標(biāo)本的資金。尤其在學(xué)期末使用實驗設(shè)備學(xué)生人數(shù)較多，當(dāng)超過現(xiàn)有硬件資源時，學(xué)生可以使用wifi手機瀏覽實驗切片，為實驗教學(xué)節(jié)省大筆經(jīng)費開支，提高教學(xué)資源有效利用率。

2.1.4 擴寬教學(xué)內(nèi)容 虛擬切片不僅操作簡單、變換靈敏、圖像清晰，且針對稀缺病癥，結(jié)構(gòu)典型的切片，可以永久儲存，無限使用。傳統(tǒng)教學(xué)存在示教標(biāo)本資源有限的問題，伴隨醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，某些疾?。ㄈ缌餍行阅X脊髓膜炎、小葉性肺炎、傷寒等）發(fā)病率明顯下降，在教學(xué)過程中大體標(biāo)本及組織切片破損，現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)切片已不能滿足教學(xué)需要。虛擬切片可大范圍建立病理切片教學(xué)庫，實現(xiàn)最大限度使用，無論對于病理切片的使用率還是對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，豐富學(xué)生閱片量，擴寬教學(xué)內(nèi)容都有很大幫助。

2.1.5 改進實驗教學(xué)手段 虛擬實驗室采用軟硬件結(jié)合、功能模塊重組配置的方式，是增加教學(xué)平臺適用性和實驗技術(shù)可擴展性的有效手段，有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神〔6〕。本實驗采用Motic數(shù)字切片掃描系統(tǒng)進行病理學(xué)數(shù)字教學(xué)切片掃描制備，建立一個整合資源平臺，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容可隨時進行調(diào)整。以樹型目錄的形式按照學(xué)年、專業(yè)、實習(xí)內(nèi)容進行分類，教師講授每一節(jié)實習(xí)內(nèi)容后，學(xué)生可根據(jù)個人需要選擇相關(guān)內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，每個章節(jié)均標(biāo)有實習(xí)目的及要求，大體標(biāo)本靜態(tài)圖片和數(shù)字切片，附有相應(yīng)文字說明，配備中英文互譯，累計制作和更新虛擬實驗系統(tǒng)子網(wǎng)頁600多個。針對多專業(yè)（包括南亞留學(xué)生）教學(xué)，手段更新加快知識更新，加大在有效時間內(nèi)獲得的知識量。

2.1.6 轉(zhuǎn)變教學(xué)模式 隨著醫(yī)學(xué)教育理念的進步，臨床思維能力培養(yǎng)愈來愈受到重視〔7〕，甚至提前到醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課階段〔8〕。虛擬切片的方便使用可在病理學(xué)實驗教學(xué)中結(jié)合相關(guān)病例討論、圖片分析、臨床病理診斷，綜合提高學(xué)生的臨床思維能力，使得基礎(chǔ)課教學(xué)更加貼近臨床。

2.2 使用虛擬切片的局限性以及相應(yīng)對策

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性 虛擬切片的使用依賴于計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性，是否可以順暢地使用該設(shè)備取決于流暢的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，使用校園網(wǎng)，存在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性不穩(wěn)定的現(xiàn)象，如何克服網(wǎng)絡(luò)限制，在病理實驗教學(xué)中更加流暢的使用虛擬切片，使這項技術(shù)更大更廣地服務(wù)于教學(xué)，這需要和學(xué)校相關(guān)網(wǎng)絡(luò)部門進一步協(xié)商，采取更符合該設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

2.2.2 學(xué)生無法熟練使用顯微鏡 學(xué)生在學(xué)習(xí)中過度依賴虛擬切片，無法進一步掌握顯微鏡的正確使用方法。虛擬切片不能替代顯微鏡的操作，學(xué)會正確使用顯微鏡是醫(yī)學(xué)生基本的操作要求，掌握顯微鏡的使用方法也是病理學(xué)實驗教學(xué)的目的。此外，當(dāng)學(xué)生在使用顯微鏡獨立觀察教研室教學(xué)庫以外的切片時，也會因使用設(shè)備存在差異（虛擬切片觀察切片的組織形態(tài)是通過電腦屏幕，顯微鏡是通過目鏡）而造成視覺不適應(yīng)，以至出現(xiàn)判斷誤差。針對于此，在學(xué)生掌握基本的病理觀測技術(shù)之后，可以開設(shè)開放性實驗課，讓學(xué)生掌握使用顯微鏡觀察組織切片的方法，進一步深入學(xué)習(xí)病理學(xué)實驗的相關(guān)操作技能，強化理論知識。

2.2.3 教師操作多媒體切片的技術(shù) 虛擬切片的實驗教學(xué)要求授課教師有一定的多媒體操作技巧，可以通過電腦以及虛擬切片配備的相應(yīng)軟件進行教學(xué)，在必要時候具有應(yīng)對基本技術(shù)故障的處理方法，為提高教學(xué)水平可以組織授課教師進行多媒體系統(tǒng)操作技能的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

3 在教研室實驗教學(xué)中虛擬切片的具體應(yīng)用效果

3.1 教研室工作效率提高 虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)是對實驗教學(xué)的有力補充，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)?，F(xiàn)階段主要用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院全日制本科生、研究生、南亞留學(xué)生的病理學(xué)實驗教學(xué)。經(jīng)過2個學(xué)年（4個學(xué)期）的運用，累計實驗機時達4897學(xué)時，使用學(xué)生人數(shù)達2880人，有效提高工作效率。尤其是在階段性小測驗及期末總復(fù)習(xí)考試時，大量學(xué)生可以同時使用虛擬切片，減輕形態(tài)學(xué)實驗中心工作壓力，保護現(xiàn)有病理學(xué)教學(xué)資源，深受學(xué)生和老師的好評。目前針對不同學(xué)制學(xué)生在保障人均使用機時后全天開放，經(jīng)過2個學(xué)年在使用方面未出現(xiàn)故障，儀器設(shè)備完好率達100%。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)成績提高 通過教學(xué)發(fā)現(xiàn)使用虛擬切片之后，學(xué)生在課堂提問的人數(shù)明顯增多，對學(xué)習(xí)病理切片的積極性提高，對切片的認(rèn)識度提高。在2個學(xué)年中，學(xué)生的病理學(xué)實驗考試成績明顯提高，在2012至2013第二學(xué)期期末病理學(xué)實驗考試中及格率為98.0%，第三學(xué)期為97.8%，2013至2014第二學(xué)期為98.7%，第三學(xué)期為98.8%。

4 結(jié)語

在病理學(xué)實驗教學(xué)中引進數(shù)字化虛擬切片是順應(yīng)時代發(fā)展規(guī)律，從傳統(tǒng)教學(xué)模式到信息化教學(xué)轉(zhuǎn)變，進一步提高教師教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生學(xué)習(xí)效率，降低教學(xué)成本。從長遠(yuǎn)社會發(fā)展趨勢看，在病理學(xué)實驗教學(xué)中使用虛擬切片是大勢所趨，在實踐教學(xué)中實現(xiàn)更成熟的虛擬切片教學(xué)將是我們不斷努力的目標(biāo)。

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