數(shù)字切片在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用與探索*

盧 虹

（福建衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

引言：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)是一門以形態(tài)學(xué)為核心內(nèi)容的學(xué)科，以培養(yǎng)形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)工匠人才為目的,在教學(xué)中強(qiáng)化形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué),提高學(xué)生形態(tài)識(shí)別的能力[1]。隨著檢驗(yàn)儀器的不斷發(fā)展，大部分檢驗(yàn)科的常規(guī)工作都由機(jī)器替代。盡管在臨床上形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)儀器越來越全能化，但由于各類細(xì)胞，特別是骨髓標(biāo)本片中的細(xì)胞形態(tài)具有多樣性、相似性等特點(diǎn),儀器無法進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別,仍需要檢驗(yàn)的專業(yè)人才來檢測[2]。人眼顯微鏡下形態(tài)觀察仍是診斷許多疾病的金標(biāo)準(zhǔn)[3]，因此，檢驗(yàn)人員的專業(yè)能力就顯得至關(guān)重要。這對高職院校培養(yǎng)具有扎實(shí)的形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)基本技能的人才提出了更高要求。目前，形態(tài)學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)是采用教師講解、學(xué)生實(shí)踐、教師再講解的方式進(jìn)行，這受到了時(shí)間和空間的限制。特別是后疫情時(shí)代，新冠病毒還未消滅，如何有效地開展線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)是需要面臨的首要問題。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的廣泛應(yīng)用，利用數(shù)字切片技術(shù)可以很好地解決這些問題，使教學(xué)效果得到了提高。這對醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革及實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的提高有重要意義。

一、數(shù)字切片庫的構(gòu)建

（一）數(shù)字切片掃描系統(tǒng)的原理

數(shù)字切片（whole slide image，WSI）是利用計(jì)算機(jī)結(jié)合顯微鏡攝影技術(shù)，將普通的玻璃切片通過數(shù)字切片掃描系統(tǒng)快速掃描為一張全視野的數(shù)字化虛擬切片，數(shù)字切片保持玻璃切片的完整性和真實(shí)性[4]。數(shù)字切片掃描系統(tǒng)包含硬件、軟件兩部分，其中硬件包含了數(shù)字切片掃描裝置與高配置的計(jì)算機(jī)，而軟件涉及較多，包括圖像瀏覽與圖像分析軟件、專業(yè)級(jí)快速掃描控制軟件等。利用配套的數(shù)字切片瀏覽軟件，可以對切片進(jìn)行不同倍率（4x,10x,20x,40x,100x等）觀察以及任意方向移動(dòng)的瀏覽和分析處理，就好像在計(jì)算機(jī)上操作顯微鏡一樣，實(shí)現(xiàn)無級(jí)連續(xù)變倍瀏覽切片[5]。將大量的數(shù)字切片進(jìn)行統(tǒng)一編排、分類和歸檔，存儲(chǔ)在大型電腦中就是數(shù)字切片庫。

（二）數(shù)字切片庫的建立

在后疫情時(shí)代，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行線上教學(xué)的模式已成為趨勢，這就給線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)帶來了很大的挑戰(zhàn)，為保證學(xué)生的實(shí)訓(xùn)課程能夠保質(zhì)保量的完成，本實(shí)訓(xùn)室利用麥克奧迪數(shù)字切片掃描系統(tǒng)建立數(shù)字切片庫。對寄生蟲的蟲體切片，用10倍鏡頭進(jìn)行掃描得到整張切片的圖像;對寄生蟲蟲卵切片均使用40倍鏡頭進(jìn)行掃描;對各類血液病外周血標(biāo)本片、骨髓標(biāo)本片、微生物細(xì)菌標(biāo)本片、尿液及體腔積液等標(biāo)本片先用低倍物鏡（10X）采集整張標(biāo)本片的全視野，再選擇形態(tài)典型、染色較好、分布均勻的區(qū)域在油鏡（100X）下進(jìn)行掃描，生成數(shù)字切片。采集好的圖像按照標(biāo)本種類和疾病類型進(jìn)行編號(hào)、命名、歸類并存儲(chǔ)在固定文件夾中存檔。目前，本實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心已構(gòu)建血液學(xué)檢驗(yàn)、臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)、寄生蟲檢驗(yàn)的數(shù)字切片庫。

二、數(shù)字切片在形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）數(shù)字切片在《寄生蟲檢驗(yàn)技術(shù)》實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

《寄生蟲檢驗(yàn)技術(shù)》這門課主要是研究寄生蟲形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活史、致病特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)室診斷、流行規(guī)律、防治原則等[6]。《寄生蟲檢驗(yàn)技術(shù)》這門課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要是讓學(xué)生觀察成蟲及蟲卵的形態(tài)，近年來，本實(shí)訓(xùn)室的寄生蟲標(biāo)本片由于褪色、破裂等原因使優(yōu)質(zhì)的標(biāo)本片漸漸減少，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)室內(nèi)標(biāo)本片質(zhì)量不一，無法保證每位學(xué)生都分發(fā)到高質(zhì)量的標(biāo)本片。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)課上利用數(shù)字切片，每位學(xué)生都能有質(zhì)量好、形態(tài)典型的切片進(jìn)行形態(tài)觀察。數(shù)字切片也解決了標(biāo)本片價(jià)格昂貴的問題，節(jié)約了教學(xué)成本，提高了教學(xué)資源的利用率，達(dá)到教學(xué)資源共享的目的。

（二）數(shù)字切片在《臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)》實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

《臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)》是一門綜合性醫(yī)學(xué)應(yīng)用學(xué)科，在臨床的實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)，其中外周血細(xì)胞、尿液有形成分等形態(tài)學(xué)檢查對臨床疾病診斷具有重要意義，形態(tài)學(xué)檢查是本門課程中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)[7]。本課程中外周血細(xì)胞、尿液、其他體液、分泌物和排泄物等有形成分形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)對臨床疾病診斷具有重要意義，而異常形態(tài)的成分，其形態(tài)特點(diǎn)變化多端，不易辨認(rèn)[8]。通過收集學(xué)生平時(shí)推片染色良好的正常外周血涂片，臨床典型的異常血涂片標(biāo)本、各種體液、分泌物和排泄物等標(biāo)本進(jìn)行制片、染色，利用數(shù)字切片掃描系統(tǒng)掃描成電子切片，建立《臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)》課程的切片資源庫。在實(shí)訓(xùn)課上利用數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)發(fā)放給學(xué)生進(jìn)行觀察。這樣學(xué)生可以隨時(shí)觀察到這些形態(tài)，豐富了形態(tài)學(xué)的教學(xué)資源，有利于提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

（三）數(shù)字切片在《血液學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)》實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

《血液學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)》是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)的核心課程之一，主要用于協(xié)助血液病診斷、療效觀察和預(yù)后判斷等職業(yè)能力的需要設(shè)立的一門專業(yè)必修課[9]。由于骨髓細(xì)胞形態(tài)千變?nèi)f化、分類復(fù)雜、疾病繁多，鑒別難，一直被學(xué)生反映是較難掌握的課程[10]。這就要求在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教師要有豐富的專業(yè)知識(shí)及實(shí)踐能力，需要進(jìn)行大量的閱片，對教師的業(yè)務(wù)能力提出了更高的要求。利用數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，教師不定期查看電子切片，實(shí)時(shí)接觸臨床真實(shí)病例，不斷提升自身的教學(xué)業(yè)務(wù)水平。

《血液學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)》實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)之一是要求學(xué)生能掌握正常及常見血液病的血細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，可利用數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，將數(shù)字切片分發(fā)到學(xué)生機(jī)上，利用數(shù)字切片瀏覽軟件對數(shù)字切片進(jìn)行不同倍數(shù)的觀察，可以實(shí)現(xiàn)多張切片來回切換對照觀察，教師也可在切片中截取典型的細(xì)胞進(jìn)行講解，并保留典型細(xì)胞作為實(shí)訓(xùn)教學(xué)案例使用，為學(xué)生在課后復(fù)習(xí)提供更豐富的圖庫資源。同時(shí)結(jié)合臨床資料對數(shù)字切片進(jìn)行全面觀察、分析，使學(xué)生把數(shù)字切片與疾病兩者有效聯(lián)系，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高分析問題和解決問題的能力。學(xué)生也可以借助數(shù)字切片進(jìn)行自學(xué)，強(qiáng)化練習(xí)，課后復(fù)習(xí)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀性和能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[11]。

（四）數(shù)字切片在形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)技能考核中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)考試是學(xué)生隨機(jī)抽取標(biāo)本片在顯微鏡下找出指定的考核成分后拍照、命名、提交。由于學(xué)生人數(shù)較多（需要分組進(jìn)行考核），實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備煩瑣，又存在玻璃切片標(biāo)本質(zhì)量不一等問題，這種考核模式既費(fèi)時(shí)，又不好把控實(shí)訓(xùn)考核的公平性。在形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)考核中利用數(shù)字切片與數(shù)碼互動(dòng)實(shí)訓(xùn)室相結(jié)合的方式，教師發(fā)放電子切片，學(xué)生在電子切片上找出需要考核的有形成分，拍照、命名、提交。這種模式既節(jié)約了時(shí)間，又保證了標(biāo)本的質(zhì)量，同時(shí)也讓形態(tài)學(xué)考試更貼近臨床，確保了考核的有效性、真實(shí)性、公平性與客觀性，成績也更有可比性。

（五）解決疫情期間線上實(shí)訓(xùn)教學(xué)的問題

在新型冠狀病毒流行期間，學(xué)生無法返校上課，為響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的要求，我校利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開啟了線上教學(xué)。形態(tài)學(xué)的線上教學(xué)則使用數(shù)字切片進(jìn)行，教師對細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行講解，學(xué)生在家用電腦觀察數(shù)字切片，學(xué)生不懂的細(xì)胞形態(tài)截圖與教師交流，實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空的交流學(xué)習(xí)。同時(shí)也方便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)，促進(jìn)了自學(xué)能力的培養(yǎng)。

三、數(shù)字切片的特點(diǎn)

（一）數(shù)字切片與玻璃切片的比較

傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)課中，學(xué)生必須在實(shí)訓(xùn)室使用光學(xué)顯微鏡觀看玻璃切片，受到了時(shí)間和空間上的限制;其次，玻璃切片在使用的過程中容易損壞、褪色、不易保存;此外，還受到切片的質(zhì)量的影響。

數(shù)字切片是從玻璃切片掃描出來的圖像，但與玻璃切片相比，有以下的優(yōu)勢；其一，數(shù)字切片以文件形式儲(chǔ)存，不易損壞，方便保存，減少損耗，節(jié)約了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的成本;其二，利用數(shù)字切片，學(xué)生可以隨時(shí)在電腦端用數(shù)字切片的瀏覽軟件對切片進(jìn)行自主觀察，不受時(shí)間和空間的限制，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，特別是在疫情期間，可跨越時(shí)空完成線上的形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，保證形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的順利完成;其三，將數(shù)字切片與數(shù)碼互動(dòng)相結(jié)合的方式應(yīng)用在形態(tài)學(xué)的實(shí)訓(xùn)考試中，使得考試更方便、更公平，數(shù)字切片資源也更豐富。

（二）將數(shù)字切片應(yīng)用于教師和學(xué)生技能競賽水平的優(yōu)勢

近幾年，在全國檢驗(yàn)形態(tài)學(xué)的技能競賽中，均是利用數(shù)字切片作為考核工具，考核教師和學(xué)生對骨髓細(xì)胞和外周血細(xì)胞形態(tài)識(shí)別的能力，以及對疾病診斷的綜合能力。我校自購入數(shù)字切片掃描系統(tǒng)后，通過將數(shù)字切片引入日常的形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)考核中，提升了學(xué)生形態(tài)的辨認(rèn)能力。近年來，我校師生在全國檢驗(yàn)技能大賽中均獲得優(yōu)異的成績。技能大賽是以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的操作技能和實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、科學(xué)的研究方法為目的[12]。參賽選手具備嫻熟的操作技能和扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)功底是取得優(yōu)異的競賽成績關(guān)鍵[13]。以賽促教、以賽促學(xué)，將技能競賽與常規(guī)教學(xué)有機(jī)融合，將競賽內(nèi)容與平常的實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合，可提高學(xué)生的專業(yè)能力。

（三）數(shù)字切片與顯微互動(dòng)實(shí)訓(xùn)室相結(jié)合，提高學(xué)習(xí)興趣

我校主要使用顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行形態(tài)學(xué)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，該實(shí)訓(xùn)室配備了60+1套設(shè)備，可容納60名學(xué)生同時(shí)觀察標(biāo)本片。在數(shù)碼互動(dòng)實(shí)訓(xùn)室中學(xué)生利用顯微鏡自主閱片，可在電腦上實(shí)時(shí)查看顯微鏡下的圖像，教師通過互動(dòng)軟件查看學(xué)生電腦屏幕，若學(xué)生電腦上有典型的細(xì)胞也可向全班同學(xué)分享屏幕，達(dá)到教師和學(xué)生的電腦實(shí)時(shí)有效互動(dòng)。在數(shù)碼互動(dòng)實(shí)訓(xùn)室加入數(shù)字切片的教學(xué)方式，可以讓教師和學(xué)生在同一時(shí)間觀察同個(gè)數(shù)字切片或多張切片，實(shí)現(xiàn)資源共享，學(xué)生實(shí)時(shí)觀察數(shù)字切片更具有對比性。

本實(shí)訓(xùn)室在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)學(xué)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中利用數(shù)字切片和傳統(tǒng)玻璃切片相結(jié)合的方式開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)。經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)習(xí)后，對2020級(jí)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)301-304班196 位學(xué)生，采用調(diào)查問卷的方法，對利用數(shù)字切片進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)的興趣度、學(xué)習(xí)效果的影響等方面進(jìn)行調(diào)研，調(diào)查結(jié)果顯示：4個(gè)檢驗(yàn)專業(yè)班196名學(xué)生中，91.84%的學(xué)生認(rèn)為利用數(shù)字切片能提高形態(tài)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，93.37%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)字切片有利于提高在實(shí)訓(xùn)課程中與老師的互動(dòng)，90.81%的學(xué)生認(rèn)為在線上教學(xué)中利用數(shù)字切片的方式很有效果，96.43%的學(xué)生認(rèn)為利用數(shù)字切片與傳統(tǒng)玻璃切片相結(jié)合的授課方式更有利于形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)。

問卷調(diào)查結(jié)果表明，利用數(shù)字切片能提高學(xué)生形態(tài)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，數(shù)字切片與玻璃切片相結(jié)合的方式有利于學(xué)生對形態(tài)的學(xué)習(xí)，便于學(xué)生觀察、提問、交流和課后復(fù)習(xí)。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下將數(shù)字切片與玻璃切片相結(jié)合的方式，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式及內(nèi)容，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提高及學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。

四、存在問題及解決辦法

（一）數(shù)字切片的使用會(huì)減弱學(xué)生對顯微鏡使用的能力

正確使用顯微鏡是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)學(xué)生的基本操作，而數(shù)字切片是在電腦上查看、識(shí)別有形成分，如果完全用數(shù)字切片替代顯微鏡進(jìn)行形態(tài)觀察，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生使用顯微鏡的技能弱化。所以在線下的形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)采用數(shù)字切片與傳統(tǒng)顯微鏡觀察標(biāo)本片相結(jié)合的方式，既提高了學(xué)生形態(tài)識(shí)別能力，同時(shí)又加強(qiáng)了使用顯微鏡的技能。

（二）數(shù)字切片處理后的圖像存在一定的失真和色差

數(shù)字切片與真實(shí)標(biāo)本顯微鏡下的形態(tài)對比存在一定程度圖像失真、色差和分辨率不足等缺點(diǎn)。例如：骨髓細(xì)胞胞質(zhì)中的顆粒顏色存在色差，核染色質(zhì)結(jié)構(gòu)不太清晰等，這會(huì)影響學(xué)生對細(xì)胞的正確辨認(rèn)。希望隨著科技進(jìn)步，應(yīng)用軟件不斷開發(fā)、升級(jí)，這些問題能迎刃而解。

（三）數(shù)字切片不能準(zhǔn)確反映疾病的真實(shí)特征

由于數(shù)字切片一般只對選定范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行掃描，有些疾病具有診斷價(jià)值的細(xì)胞密度低，未完全掃描出來，無法觀察到，故部分?jǐn)?shù)字切片不能準(zhǔn)確地反映疾病的真實(shí)特征。而且在骨髓細(xì)胞檢驗(yàn)中，利用數(shù)字切片無法在低倍鏡下進(jìn)行巨核細(xì)胞的計(jì)數(shù)、骨髓增生程度判斷。針對這種情況，可以讓學(xué)生在傳統(tǒng)的玻璃切片中進(jìn)行觀察。

五、結(jié)語

綜上所述，將數(shù)字切片作為一種新的教學(xué)手段應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，對醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革有重要的意義。下一步，我們將繼續(xù)豐富切片庫的資源，同時(shí)利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、平板、電腦共享，隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)字切片觀察、學(xué)習(xí)、交流等。雖然數(shù)字切片在實(shí)際使用過程中存在著一些問題，但是相對于傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式有較強(qiáng)的優(yōu)勢。數(shù)字化實(shí)訓(xùn)教學(xué)勢必成為一種趨勢，也逐漸成為現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分。因此只有重視醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)學(xué)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，讓實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)揮出應(yīng)有的作用，才能培養(yǎng)更多的實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的實(shí)用性人才，讓醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)開辟更廣闊的前景。