數字化虛擬切片在留學生病理教學中的應用

朱蘭+朱思穎+薛榮+馮莉+孫紅

【摘要】病理學是用自然科學的方法，研究疾病的病因、發病機制、形態結構、功能和代謝等方面的改變，揭示疾病的發生發展規律，從而闡明疾病本質的醫學科學。本文通過對數字化病理與傳統病理教學相對照，發現數字化病理教學可大大激發學生學習病理的興趣，明顯提高病理學教學效果。

【關鍵詞】病理學 數字化病理 虛擬切片 留學生教學

【基金項目】華北理工大學教學改革課題（Qz1427-05）。

【中圖分類號】R36-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0028-01

病理學在醫學教育中具有非常重要的地位，既是主干課程又是基礎醫學與臨床醫學之間的橋梁學科。病理學的研究手段主要是通過肉眼和顯微鏡對大體和組織切片進行觀察，從中發現異常和病變。近十幾年來，隨著圖像數字化以及數字存儲技術的飛速發展，使得把病理切片制作成全片數字化圖像成為可能。后者又稱為虛擬切片，使用者可以不通過顯微鏡而直接在個人計算機上進行病理切片的閱讀[1]。為了進一步提高教學質量，能夠及時高效地解決學生們在學習中遇到的問題，我教研室針對病理學留學生教學進行了多項改革，特別是對如何利用現代化的教學手段，提高學生對病理組織的辨識能力。

1.傳統病理教學弊端

病理學授課的主要部分就是對病變的講解，因此讓同學們觀察大體和鏡下的病理變化形成直觀認識，深化對書本文字的理解就顯得至關重要。在理論課的的授課過程中，教師對病變的展示僅限于幾張靜態的圖片，另外由于語言的局限，很多老師很難做到英文講解盡善盡美，留學生很難將大體和鏡下的低、中、高倍病變聯系起來，而等到相應內容的實驗課，則往往要到一到兩周以后，因為知識的遺忘，造成實驗課和理論課脫節。

隨著醫療衛生條件的改善，一些傳染病、寄生蟲病已經成為少見病，比如傷寒、包蟲病等，用于教學的切片只能依賴于老一輩病理學家的積累。隨著時間的推移，很多切片已經老化褪色，并不適宜用于教學[2]。在教學過程中，隨著切片的損壞，有些切片數量太少，并且隨著醫學留學生數量的增加，病理切片已逐漸不能做到人手一張。目前，大多數醫學院校所面臨的共同問題是如何補充病理切片的問題。

2.數字化病理教學的優勢

2.1數字化虛擬切片的制作

我們采用的是“Motic 數字切片掃描與應用系統”。首先利用全自動顯微鏡在低倍鏡下對切片進行X軸和Y軸的連續掃描，并在Z軸進行自動聚焦，安裝在顯微鏡上的高像素數碼相機對視野進行連續拍照，從未得到玻璃切片的一系列圖像。獲得的每張圖像都是切片的一個局部，再結合虛擬切片軟件系統，把這些局部圖像進行無縫拼接，生成一整張全視野的數字切片（也稱虛擬切片）[3]。我們將這些數字切片按章節統一進行分類、歸檔、并存儲在服務器中，就形成了病理數字切片庫。

2.2數字化虛擬切片的優勢

在病理學醫、教、研實踐中，數字切片具有傳統切片的所有功能，并具有不受空間與時間限制的優點。數字切片并非一張靜態圖片，它是包含了玻璃切片上的所有病變信息，在計算機上，如同在顯微鏡下，可進行不同倍率觀察，并在一定范圍內，實現無級連續變倍瀏覽切片。

由于數字切片是以低倍鏡下掃描整張切片作為背景圖像的，再從典型病變區選擇高分辨率的圖像并與背景圖像組合而成。因此教師通過數字切片中一個縮略的導航圖可以看到圖像的全貌和當前所在的位置，并可在授課中向學生任意瀏覽全圖，點擊典型病變局部放大縮小很方便講授，十分直觀又通俗易懂。學生可通過數字切片全圖瀏覽，看到圖像既有總體印象，又有典型病變區域。同在顯微鏡下觀察圖片一樣能提供各種放大倍數。用上下左右箭頭按鈕，可以隨意的在圖像上移動十分方便較快提高掌握整張切片的病理變化特點。比如我們在講解動脈粥樣硬化這張切片時，傳統教學中，顯微鏡最低倍數是40放大，由于學生們看不到切片全貌，因此在纖維帽、脂質核心、血管壁及血管腔位置的關系上總是問題層出。自從應用了虛擬切片，教師在授課的時候可以先在縮略的導航圖上看到切片的全貌，然后逐級放大，使得以前總要講解很多次學生都不明白的問題變得一目了然，大大節約了授課時間，留給學生更多的時間自己觀察切片。

虛擬切片不會破損，也不會褪色，可以永久無損保存，這就在很大程度上降低了切片重復制作的人力和物力，并且解決了一些罕見病或典型病例稀缺的現狀，數字化切片還極大地減少了切片的存儲空間，同時使得切片的分類管理和檢索變得容易。每個學生和教師都可以使用計算機獨立的查看數據庫里的任何切片。教師在講授理論課的過程中隨時可以打開虛擬切片加以講解，使得書本上的抽象文字變得通俗易懂。此外，我們利用編輯軟件對切片提前進行標記和注釋，這樣就可以節省上課尋找典型病變的時間。

在傳統教學中，學生觀察組織切片，只能在實驗室利用顯微鏡才能完成，這必然受制于實驗室開放的時間，不利于學生對切片隨時進行復習和預習。我們已將虛擬切片存儲在形態實驗室的服務器中，顯微鏡互動教室的教師機中，下一步我們將要把虛擬切片存儲于校園網服務器中，這樣學生就可以在校內網隨時瀏覽復習和預習，這將極大地促進留學生學習的主動性，并在一定程度上提高了他們的自學能力。

3.數字化病理教學存在的問題

盡管數字化虛擬切片具有很多優點，但它畢竟是標準化的數字圖片，并非實物，不具有多樣性，而同學們在觀察真正的大體標本和組織切片的時候，由于實物會與虛擬切片有所不同，有時甚至有很大不同，學生們因此會產生各種各樣的問題。此外，由于虛擬切片的存在，本來紀律就比較松散的留學生就更加依賴電腦，不肯用顯微鏡獨自觀察切片。

因此在留學生的病理學教學中，必須將數字化的虛擬切片的推廣和應用與傳統的教學相互結合，以期形成優勢互補、相得映彰的作用，從而發揮數字化教學對病理學教學的推動作用。

參考文獻：

[1]蔡永萍，江燕.探討數字化病理在病理教學中的應用[J].現代醫藥衛生，2012，28（18）：2849-2850.

[2]季菊玲，陸錦標，陸鵬，等.病理學教學現狀及數字化標本和切片應用的必要性[J].中國繼續醫學教育，2015，7（19）：13-14.

[3]張佐陽，吳強，賈雪梅.虛擬切片在形態學實驗教學中的應用[J].解剖學雜志，2011，34（3）：310.

作者簡介：

朱蘭（1977-），女，河北唐山市人，碩士，副教授，主要研究方向：矽肺分子病理學。