虛擬切片在病理學實驗教學中的應用

施懿凌，陳海濱

（大理學院基礎醫學院，云南大理 671000）

1 背景和目的

虛擬切片（virtual slices），又稱數字切片（digital slices），是利用全自動顯微鏡掃描平臺把傳統組織學HE染色切片進行全新、全方位高精度掃描、無縫拼接，生成新一代數字化病理切片。虛擬切片并非一張靜態圖片，它包含了組織學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（1-100×）進行無級倍率連續瀏覽〔1〕。

在醫學中，病理學既是一門基礎學科，同時又是一門實踐性很強的具有臨床性質的學科，一直被形象地喻為“橋梁學科”和“權威性診斷”，而病理學實驗是一門檢驗對病理學理論知識掌握程度，以及應用相關理論知識闡述各種疾病病理變化，并嘗試初步診斷的學科。傳統的病理學實驗教學通過使用顯微鏡觀察切片，教學內容較為枯燥乏味，教學方式較為保守，教學方法和手段相對落后，教學資源存在一定的浪費。在觀察切片時學生和老師的互動性不高，且學生和老師在觀察組織切片時范圍和角度不同，導致視野下的組織形態不同，學生在學習觀察切片時較易產生視覺疲勞，不利于對各知識點的理解，以及縱向和橫向知識的融合，一定程度上影響學習積極性和教學質量〔2〕。為解決傳統病理學實驗教學存在的問題，我們利用現代化技術手段和信息資源，使用虛擬切片，改變病理學傳統實驗教學模式，從而提高教學效率和質量，增強學生綜合應用知識、解決問題的能力，為學生將來成為一名合格的醫務工作者打下堅實的基礎〔3〕。

本文以2012年大理學院病理學教研室采購相關硬件設備之后自主研發應用的虛擬切片為例，闡述該技術用于病理學實驗教學的優勢、局限性和相應的對策，同時概述近兩年來實驗室實際使用虛擬切片的情況。

2 在病理學實驗中使用虛擬切片的優勢和局限性以及相應的對策

2.1 使用虛擬切片進行實驗教學的優勢

2.1.1 實現資源共享，提高學習積極性 應用虛擬切片進行實驗教學，上傳掃描后的病理切片，放棄對顯微鏡的依賴，學生和教師突破設備、地域、時間限制，通過大理學院校園網絡連接，使用本人電腦、智能手機、ipad等常規移動設備進入本校病理學教研室網頁隨意進行瀏覽學習，平滑放大觀察圖片，附有相關文字敘述。傳統教學，學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習、自由學習，現在在圖書館、宿舍、校園任何地方，通過網絡瀏覽就可以進行學習，實現資源共享，促進學生主動學習，培養學生的自學能力，提高學習積極性。

2.1.2 多切片對比示教，提高學習效率 通過電腦屏幕應用虛擬切片實現網絡教學，利用相關軟件瀏覽圖像，點擊鼠標進行不同倍數放大顯示、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〔4〕。教學中可同時點開多張切片，從不同角度進行對比教學，利于學生掌握和理解各知識點。傳統教學，只能通過教師在顯微鏡下逐一講解各個知識點，課堂教學需要花費較多時間觀察組織切片，使學生在接受病理知識要點過程中易產生枯燥、乏味的焦躁情緒。對于同種疾病因學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所有學生。數字化虛擬切片與Motic顯微數碼互動系統相結合應用于教學，不僅利于學生較快地找到典型病變，且可對比示教。在教學中不依賴顯微鏡，實現教師和學生統一視圖，激發師生的互動性、實現討論式實驗教學，從而提高學生學習效率。

2.1.3 易于保存和使用，節約教學成本 虛擬切片技術實現了傳統顯微鏡切片數字化，理想的虛擬切片在質量上和分辨率上與真實的病理標本沒有明顯差異〔5〕。玻璃片不易保存，在教學過程中存在褪色、磨損、破裂等現象，需要不斷的更新、補充、制作切片，增加教學中不必要的費用支出。虛擬實驗系統軟件供實驗教學使用，永久避免玻璃片損耗，為學院節省購買顯微鏡、切片、大體標本的資金。尤其在學期末使用實驗設備學生人數較多，當超過現有硬件資源時，學生可以使用wifi手機瀏覽實驗切片，為實驗教學節省大筆經費開支，提高教學資源有效利用率。

2.1.4 擴寬教學內容 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，結構典型的切片，可以永久儲存，無限使用。傳統教學存在示教標本資源有限的問題，伴隨醫療技術的發展，某些疾病（如流行性腦脊髓膜炎、小葉性肺炎、傷寒等）發病率明顯下降，在教學過程中大體標本及組織切片破損，現有的傳統教學切片已不能滿足教學需要。虛擬切片可大范圍建立病理切片教學庫，實現最大限度使用，無論對于病理切片的使用率還是對于提高學生學習積極性，豐富學生閱片量，擴寬教學內容都有很大幫助。

2.1.5 改進實驗教學手段 虛擬實驗室采用軟硬件結合、功能模塊重組配置的方式，是增加教學平臺適用性和實驗技術可擴展性的有效手段，有助于培養學生自主學習能力和創新精神〔6〕。本實驗采用Motic數字切片掃描系統進行病理學數字教學切片掃描制備，建立一個整合資源平臺，根據教學內容可隨時進行調整。以樹型目錄的形式按照學年、專業、實習內容進行分類，教師講授每一節實習內容后，學生可根據個人需要選擇相關內容進行學習，每個章節均標有實習目的及要求，大體標本靜態圖片和數字切片，附有相應文字說明，配備中英文互譯，累計制作和更新虛擬實驗系統子網頁600多個。針對多專業（包括南亞留學生）教學，手段更新加快知識更新，加大在有效時間內獲得的知識量。

2.1.6 轉變教學模式 隨著醫學教育理念的進步，臨床思維能力培養愈來愈受到重視〔7〕，甚至提前到醫學基礎課階段〔8〕。虛擬切片的方便使用可在病理學實驗教學中結合相關病例討論、圖片分析、臨床病理診斷，綜合提高學生的臨床思維能力，使得基礎課教學更加貼近臨床。

2.2 使用虛擬切片的局限性以及相應對策

2.2.1 網絡聯通性 虛擬切片的使用依賴于計算機網絡聯通性，是否可以順暢地使用該設備取決于流暢的網絡聯通，使用校園網，存在網絡聯通性不穩定的現象，如何克服網絡限制，在病理實驗教學中更加流暢的使用虛擬切片，使這項技術更大更廣地服務于教學，這需要和學校相關網絡部門進一步協商，采取更符合該設備的網絡服務器。

2.2.2 學生無法熟練使用顯微鏡 學生在學習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，學會正確使用顯微鏡是醫學生基本的操作要求，掌握顯微鏡的使用方法也是病理學實驗教學的目的。此外，當學生在使用顯微鏡獨立觀察教研室教學庫以外的切片時，也會因使用設備存在差異（虛擬切片觀察切片的組織形態是通過電腦屏幕，顯微鏡是通過目鏡）而造成視覺不適應，以至出現判斷誤差。針對于此，在學生掌握基本的病理觀測技術之后，可以開設開放性實驗課，讓學生掌握使用顯微鏡觀察組織切片的方法，進一步深入學習病理學實驗的相關操作技能，強化理論知識。

2.2.3 教師操作多媒體切片的技術 虛擬切片的實驗教學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軟件進行教學，在必要時候具有應對基本技術故障的處理方法，為提高教學水平可以組織授課教師進行多媒體系統操作技能的培訓學習。

3 在教研室實驗教學中虛擬切片的具體應用效果

3.1 教研室工作效率提高 虛擬實驗教學系統是對實驗教學的有力補充，便于學生自主學習。現階段主要用于基礎醫學院全日制本科生、研究生、南亞留學生的病理學實驗教學。經過2個學年（4個學期）的運用，累計實驗機時達4897學時，使用學生人數達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習考試時，大量學生可以同時使用虛擬切片，減輕形態學實驗中心工作壓力，保護現有病理學教學資源，深受學生和老師的好評。目前針對不同學制學生在保障人均使用機時后全天開放，經過2個學年在使用方面未出現故障，儀器設備完好率達100%。

3.2 學生學習成績提高 通過教學發現使用虛擬切片之后，學生在課堂提問的人數明顯增多，對學習病理切片的積極性提高，對切片的認識度提高。在2個學年中，學生的病理學實驗考試成績明顯提高，在2012至2013第二學期期末病理學實驗考試中及格率為98.0%，第三學期為97.8%，2013至2014第二學期為98.7%，第三學期為98.8%。

4 結語

在病理學實驗教學中引進數字化虛擬切片是順應時代發展規律，從傳統教學模式到信息化教學轉變，進一步提高教師教學質量，學生學習效率，降低教學成本。從長遠社會發展趨勢看，在病理學實驗教學中使用虛擬切片是大勢所趨，在實踐教學中實現更成熟的虛擬切片教學將是我們不斷努力的目標。

〔1〕孫靜.數字化病理實驗教學的建設應用〔J〕.中國數字醫學，2012，7（1）：87-88.

〔2〕顧錦華，吳鋒，陳霞.淺析當前高校如何創新藥理學實驗教學改革〔J〕.西北國學教育，2012，20（3）:532-534.

〔3〕陳向紅，賈學梅.淺談病理學實驗教學中多種現代教學技術的應用〔J〕.安徽醫藥，2012，17（7）:1264.

〔4〕曹璋，崔敏，韓艷春，等.數字化虛擬切片在病理學實驗教學中的應用體會〔J〕.西北國學教育，2013，21（4）：768-772.

〔5〕王鳳杰，劉錦紅，王麗芳，等.虛擬切片在病理學各論教學中的應用〔J〕.醫學信息，2014，2（27）：10.

〔6〕高航，陳霞，程丕顯，等.病理學虛擬實驗教學系統的建設與應用〔J〕.中國高等醫學教育，2013（4）：68.

〔7〕王海平，林常清.加強醫學生臨床思維能力的培養〔J〕.醫學教育探索，2006（5）：869-870.

〔8〕仇文穎，徐園園，陳詠梅，等.虛擬切片在組織學實驗考試中的應用〔J〕.基礎醫學與臨床，2013，33（11）：1508-1510.