現(xiàn)代信息技術在醫(yī)學病理學教育中的應用

王

前言

醫(yī)生必須具備扎實的醫(yī)學理論基礎和熟練的臨床操作技能。 高校醫(yī)學教育是培養(yǎng)合格醫(yī)生的根本途徑，是構建衛(wèi)生健康體系的重要基石。 然而醫(yī)學教育一直被一個關鍵問題所困擾——教學資源。 醫(yī)生的服務對象是人體，醫(yī)學生的學習對象也是人體，但由于人體的特殊性，醫(yī)學生需要針對人體深入學習后才能進入臨床， 而人體又不能隨意供醫(yī)學生學習使用。 因此，這就造成許多醫(yī)學課程缺乏相應的教學資源（人體標本或病例）供醫(yī)學生學習使用。 醫(yī)學知識復雜繁多，既需要大量背誦記憶，又需要靈活融會貫通。 如果學生只能面對教師的口述講解和書本的文字圖片， 不能對標本或病例眼觀手摸，無法體會到疾病的動態(tài)發(fā)展，就會對疾病缺乏感性認識。 有些知識抽象難懂，學生學習起來容易枯燥無味，興趣不高，導致學不好，學不透。 所以，傳統(tǒng)依賴于實體標本的醫(yī)學教學手段和方式難以適應現(xiàn)代醫(yī)學教育的需求， 制約著醫(yī)學教育的發(fā)展。 隨著計算機及網絡技術的迅猛發(fā)展，應用現(xiàn)代信息技術可以彌補傳統(tǒng)教育模式的缺陷，通過建立顯微數(shù)碼互動平臺，打造創(chuàng)新的教學模式，可以優(yōu)化教學條件，增強學生學習興趣和學習自主性，提升教學效果，為培養(yǎng)高質量醫(yī)學人才提供強有力的支撐。

傳統(tǒng)病理學教育模式存在的問題

病理學是闡明疾病發(fā)生發(fā)展規(guī)律的一門學科，作為連接基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學的橋梁，起著承上啟下的作用，被稱為“醫(yī)學之本”。 學好病理學對于理解疾病的本質至關重要， 是每個醫(yī)學生必修的課程。 而病理學又是一門具有高度實踐性的課程，觀察掌握病變形態(tài)特點是其主要學習內容，教學過程中對病理標本等教學資源的依賴程度非常高。 如何提高病理標本的質量、數(shù)量、覆蓋面、利用率是亟待解決的重要問題。

1.病理標本少

病理標本主要來源于尸體解剖和活體組織切除，其所涉及的疾病種類、數(shù)量和典型性取決于醫(yī)學院校自身情況， 多數(shù)情況下不能覆蓋所學的全部疾病，院校之間也無法共享互補。 并且，很多標本過于陳舊，在使用過程中也不斷壞損。 而另一方面，隨著我國醫(yī)療水平和程度不斷提高，許多疾病的典型病理標本難以獲得， 缺失的標本得不到補充。 所以，醫(yī)學院校的病理標本數(shù)量越來越少，無法滿足教學需求。

2.病理標本學習不便

病理學標本主要有大體標本和切片標本兩種類型。由于生物組織會腐敗的特性，大體標本都保存在充滿福爾馬林液的容器中， 學生只能用眼睛觀察到標本的表面狀態(tài)， 對標本的內部形態(tài)無法獲得直觀感受。 標本浸泡在福爾馬林液中時間過長也會導致顏色改變，無法反映真實的狀態(tài)。每種類型的大體標本一般只有1 個， 學生只能輪流進行觀察學習。 對于切片標本， 學生需要通過光學顯微鏡進行觀察，教師并不能同時觀察，在講解交流的過程中有很大的溝通障礙。因此，傳統(tǒng)方式進行病理標本學習存在諸多不便。

3.病理標本使用不便

病理標本都存放在實驗室里， 學生想學習時只能去實驗室，受到時間和空間的約束。 而且，這些標本也無法對其病理特點進行標注， 需要教師在場進行講解。 因此， 傳統(tǒng)方式做不到隨時隨地想學就學，學生自主學習的效率低下。

4.繼續(xù)教育難以開展

醫(yī)學發(fā)展日新月異， 包括病理學在內的醫(yī)學學習是終身的。 而現(xiàn)在醫(yī)療工作任務重、節(jié)奏快，傳統(tǒng)的講座、 學習班等形式已經難以滿足現(xiàn)代醫(yī)務工作者對繼續(xù)教育的需求。

現(xiàn)代信息技術在醫(yī)學病理學教育中的應用

近幾十年來，計算機及網絡技術高速發(fā)展，互聯(lián)網+、大數(shù)據(jù)、AI 智能等現(xiàn)代信息技術被不斷應用到醫(yī)學教育中。 這給醫(yī)學教育帶來了智慧、高效、靈活的新模式[1]。 目前，許多醫(yī)學院校已經建立了虛擬仿真實驗室， 將各種教學實驗室數(shù)字化和虛擬化。借助于圖像數(shù)字化以及數(shù)據(jù)海量儲存、高速傳輸?shù)痊F(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢， 將實體切片標本轉化為虛擬的數(shù)字切片并在線實時傳播， 從而打造顯微數(shù)碼互動平臺，服務于病理學教學。

顯微數(shù)碼互動平臺主要由顯微鏡、電腦、數(shù)字成像系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、師生互動系統(tǒng)等組件通過有線或無線網絡連接組成。 教師和每個學生均擁有獨立的電腦端和圖像處理系統(tǒng)， 既能獨立對標本進行觀察， 又能發(fā)送圖像給其他電腦端或從其他電腦端接收圖像。 利用數(shù)字成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)， 可以對顯微鏡下的圖像進行采集、分析、標注、保存等操作，有利于課前、課中、課后的學習。教師端可以實時監(jiān)控所有學生端電腦屏幕，與學生端進行語音或文字交流，還能進行組卷、下發(fā)試卷、 評卷等考試操作。 基于顯微數(shù)碼互動平臺，能從以下幾個方面提升病理學教學效果。

1.建設數(shù)字病理標本庫

通過全自動數(shù)字掃描系統(tǒng)和三維掃描建模系統(tǒng)， 將高質量的典型病理標本進行高分辨率的圖像掃描，自動拼接，最后生成全景大體標本和高清數(shù)字切片，構建數(shù)字病理標本庫。數(shù)字病理標本可以高倍放大，清晰地顯示出細胞細節(jié)和病變特點，足以媲美肉眼和顯微鏡下直接觀察實體病理標本的效果。 而且數(shù)字標本不會損壞，可以永久保存、不斷添加、無限分享。每位同學都能通過網絡進入顯微數(shù)碼互動平臺隨時隨地遠程學習， 數(shù)字標本上可以自由進行標記、注釋，大大增強了學生的自主學習性。

2.打造師生互動系統(tǒng)

通過顯微數(shù)碼互動平臺中的師生互動系統(tǒng)，教師端和學生端可以即時通訊，雙向交流；教師和學生都可以向其他人展示自己的畫面， 針對某一病變特點進行討論； 教師也可以隨時監(jiān)控學生的觀察畫面，了解其學習狀態(tài)。 利用這一系統(tǒng)，增加了師生交流效率，提高了教學質量[2]。

3.推行創(chuàng)新的教學模式

當教學資源數(shù)字化后，翻轉課堂、問題驅動教學法（Problem-Based Learning，PBL）等新的教學方式也得以實現(xiàn)。通過顯微數(shù)碼互動平臺，可以把學習問題、數(shù)字標本、相關病例等資料提前下發(fā)給學生，引導學生自主思考并解決問題，并在課堂上呈現(xiàn)出來。 新的教學方式從之前的教師填鴨式教學，轉變?yōu)橐詫W生為中心的自主學習，活躍了課堂氛圍，加強了師生互動，課堂教學質量得到明顯提高。

4.開展線上教學

教學資源數(shù)字化也促進了線上教學的開展。在使用實體標本的情況下， 線上教學時學生無法觀察到病變特點，教學效果差。而當數(shù)字標本可以在線上清晰展示后， 學生可以等質等效地在線上進行學習， 特別是在當前新冠肺炎疫情防控形勢仍嚴峻的情況下，為線上教學提供了保障。 同時，這也為畢業(yè)后的繼續(xù)教育和終身學習提供了平臺。

顯微數(shù)碼互動平臺的不足與建議

信息數(shù)字化技術與課程整合形成了新的教學形態(tài)。 顯微數(shù)碼互動平臺能夠提供清晰的圖像和豐富的師生交互途徑，初步解決了“標本”這一病理學教學中的難點問題，優(yōu)化了教學條件，增強了學習自主性，提升了教學效果。但在實際使用過程中，顯微數(shù)碼互動平臺仍存在一些不足之處。比如新技術融入不夠、 功能使用不充分、 網絡速度不快、共享度不高等。 因此，筆者認為可從以下幾個方面進一步提升改進。

1.融入更多圖像技術

目前顯微數(shù)碼互動平臺主要使用了圖像掃描與顯示、網絡控制、圖像語音傳輸?shù)燃夹g，但一些更先進的圖像技術還未充分開發(fā)應用。 例如虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術，可以給組織器官建立三維模型，提供一種逼真、立體、可反復操作的學習環(huán)境，學生可以與虛擬標本進行互動，移除某個部位或從多個角度進行觀察， 這種沉浸式的學習方式使得學習更直觀、更容易、更有趣味。 這一技術已應用于解剖學領域， 有待進一步在病理學領域推廣[3]。 除了標本觀察這一環(huán)節(jié)，還可以把標本取材、標本制作、免疫組化檢測等整套病理診斷流程虛擬化，全面打造多功能病理虛擬實驗室。

2.充分挖掘功能潛力

許多教師特別是年齡較大的教師在使用顯微數(shù)碼互動平臺時，只是簡單使用屏幕共享、提問等功能，沒有充分挖掘該平臺的潛力。平臺開發(fā)公司應向教師全面介紹平臺的功能，讓教師能用會用。教師要結合顯微數(shù)碼互動平臺進行教學設計，不斷打磨教學方式， 例如利用顯微數(shù)碼互動平臺進行翻轉課堂教學、引導學生主動提出問題、解決問題等，充分發(fā)揮其提高學生學習自主性的功能，更好地發(fā)揮現(xiàn)代信息技術對教學的支撐作用。

3.改善網絡瓶頸

由于數(shù)字化的高清圖像文件體積大， 現(xiàn)有網絡帶寬有限， 傳輸速度慢， 在使用時常有卡頓現(xiàn)象。隨著信息技術的不斷發(fā)展，可以積極引入5G、AI、云計算等先進的數(shù)字化技術，同時提升硬件水平，從而增加網絡傳輸速度，改善使用體驗。

4.高度開放共享

大部分院校的顯微數(shù)碼互動平臺只對校內開放，缺乏院校間的共享，造成了資源的利用度不高和浪費。 建議相關部門和行業(yè)協(xié)調建立統(tǒng)一的標本數(shù)據(jù)庫，健全版權保護機制，所有人在具有版權的前提下向數(shù)據(jù)庫共享標本， 相關企業(yè)完善軟件系統(tǒng)及硬件配置， 各院?？赏ㄟ^商業(yè)化途徑使用數(shù)據(jù)庫，從而增強標本共享度，促進院校間的優(yōu)勢互補和交流合作。

2020 年國務院辦公廳《關于加快醫(yī)學教育創(chuàng)新發(fā)展的指導意見》指出，強化現(xiàn)代信息技術與醫(yī)學教育教學的深度融合， 探索智能醫(yī)學教育新形態(tài)[4]。 在國家大力推進數(shù)字中國的潮流下，隨著信息技術的不斷發(fā)展和智慧校園的持續(xù)推進， 高科技必將給醫(yī)學教育理念和教育模式帶來翻天覆地的改革創(chuàng)新，助力醫(yī)學教育事業(yè)高質量發(fā)展。