形態學實驗室的數字化與移動化融合構建

申現鋒 蘇 艷 崔東濤 劉恩娜 張延新

（1.漯河醫學高等專科學校病理教研室，河南 漯河 462002；2.漯河醫學高等專科學校藥學系，河南 漯河 462002；3.漯河醫學高等專科學校病檢中心，河南 漯河 462002）

一、數字化大體標本庫的建設與探索

1．傳統大體標本庫的優缺點

大體標本是病理形態學實驗教學的重要材料，醫學生在認識機體正常大體結構的基礎上，通過對病理標本進行全面細致的觀察與比較之后，才能深入理解患病機體的結構變化，把握結構變化與臨床表現的內在聯系，從而更準確地把握疾病的本質特征。妥善收集、制作和保存人體病理大體標本，對開展臨床教學和醫療科研具有極為重要的意義[1]。扎實的標本觀察學習為醫學生的素質教育奠定堅實的培養基礎。因此，各大醫學院校均會大量收集標本組建標本庫以利于教學和科研的提高。甚至可以說，從大體標本庫的豐富程度和利用程度，往往可以評估一個醫學院校專業水平和教學理念的高低。自建校以來，我校就組建了專業的形態學實驗室，購置了一批批教學標本。隨著醫學教育的蓬勃發展，結合實際教學需求，近幾年來先后從各級臨床醫院收集并制作了300余個大體標本，并按系統分開陳列，基本滿足了現階段的教學需求。然而，在近幾十年的應用中也發現不少制約教學的實際問題。比如由于福爾馬林長期浸泡，大部分病理標本的病變特征與“新鮮”的病變存在差異，如顏色失真等。還有不少標本由于前期病理診斷的需要，標本取材之后造成病變的不完整或典型病變的缺失。另外，有些大標本不易搬動不便于現場教學。有的標本封裝不嚴密導致福爾馬林的泄露，對師生有潛在的安全風險。特別是，標本庫大多存放在專門的場所，開放時間比較固定，不便于隨時隨地的碎片化學習，等等。這也是造成目前在病理學理論教學中標本大多利用不上，或僅用其實體圖片替代，甚至完全不用而只展示病變特征更清晰的新鮮標本圖片的原因。實習教學中學生從很多實際標本上不能觀察到理論教材中所描述的病變特征，從而造成不少學校的形態學實驗教學浮于表面，觀察標本流于形式，并不能充分發揮大體標本的應用價值。而克服這些問題需要從多方面入手，如在收集標本時除盡量要收集完整、典型的病理標本之外，首先要拍攝顏色新鮮的大體標本照片，以備后期數字化大體標本時對比使用，解決顏色失真導致的觀察錯位。同樣，在取材之前先行拍攝清晰的、包含完整病變的大體圖片，還可以避免日后觀察不完整標本引起的疑慮與認識偏差等。由此可見，數字化大體標本庫的建設可以是傳統大體標本庫的有益補充和增強。

2．數字化大體標本庫建設的必要性

如上所述，傳統大體標本的顏色失真、取材標本不完整致典型病變的缺失等問題，可通過數字化大體標本予以解決。只須在臨床送檢標本到達病理科或取材時提前拍攝照片保存即可。除此以外，標本的數字化可以賦予更多的再次創作元素，延伸標本的利用價值。如高清標本圖片不僅可以準確標注病變特征，還可以錄制專業、準確的病變講解視頻、音頻，更好地達成學習效果，提升觀察病變、認識疾病的能力。而以數字化大體標本庫為基礎搭建網絡學習平臺或移動學習平臺，不僅有利于在校學生隨時隨地學習、分享與交流，大大提升學習的便利性和主動性，還可開展遠程教育，更可以向公眾開放，普及醫學基本知識，開展健康教育，為健康中國建設貢獻一份力量。一些珍貴或稀有的標本通過數字化技術還可以永久保存。

3．數字化大體標本庫的構建探索

3.1 病史采集與編制。在標本的收集時一定要錄入相應的病史信息，后期組建網絡學習平臺就可以構建以案例為中心的完整病變資料和材料，可有效地提升學生的臨床診斷思維能力。對于有些多年前收集的無病史信息的標本，可以結合臨床編制相近的病史資料。

3.2 大體標本庫數字化與建庫。首先是大體標本的數字化。根據實際條件可采用多種方式獲取大體標本的圖像或視頻素材，如數碼相機拍攝，多功能取材臺配套的拍攝系統，或者專業的大體標本數字成像系統等。以我校的建設為例，對于大批已購置多年的福爾馬林浸泡標本，主要采用數碼相機或錄像機拍攝采集圖像、視頻，最好能在專業的微型攝影棚內進行拍攝，以便獲取高清、病變特征清晰的圖像。而對于預收集的新標本，盡量和附屬醫院病理科協調好，建議采用專業的大體標本數字成像系統進行拍攝，可獲取理想的、比較新鮮的大體標本的高清圖像或視頻。后期結合具體需求可多角度采集標本圖像信息或旋轉錄制構建3D大體標本成像系統，獲得接近實體標本甚或超越實體標本觀察效果的體驗。必要時配以講解演示，效果更好。然后，將這些數字化的大體標本按系統統一編排分類和歸檔，并存儲于服務器中組建數字化大體標本庫。數字化大體標本庫既可以單獨組建網絡學習平臺，也可以與數字切片庫融合，使學習者能全面觀察到同一病變包含大體和組織學特征的完整形態變化。

二、數字切片庫的建設與探索

1．數字切片的概念

數字切片，也稱虛擬切片，是通過全自動顯微鏡掃描系統或切片掃描系統對傳統玻璃切片掃描成像，最終生成一整張高清全視野的數字切片圖像，從而實現在計算機上利用圖片瀏覽軟件對圖像進行任意比例放大或縮小，以及任意拖動方向的瀏覽和分析處理。而且，數字切片不僅僅是一張完全靜態的圖片，它包含了玻璃切片上的所有形態和病變特征[2]。同時數字化的切片可以傳輸網絡實現信息化。正因如此，數字切片技術在臨床病理應用越來越廣泛，在病理診斷、遠程會診、病案或切片保存等各個領域具有傳統玻璃切片不可比擬的巨大優勢。

2．數字切片在病理教學中的優勢

在病理教學中，數字切片的應用優勢也相當明顯。比如，玻璃切片操作不當容易破碎，數量過多不易保存，借與還程序繁瑣、低效，年久褪色易造成切片質量下降，光學顯微鏡購買和維修成本過高等。而數字切片不僅可以做到脫離光學顯微鏡借助計算機觀察，節省大批資金，其數字圖像更擁有超高清晰度，可無級放大或縮小，諸多細節特征一覽無余，還永不變色，無論何時觀察清晰如初，以及對于傳統切片保證不了同一病變相同的鏡下特征這一點，數字切片能保證不同學生觀察到效果一致的同一切片，更有利于學生觀察、掌握病變的微觀結構特點，保證教學質量的最優化，從而提升學生的能力。另外，把數字切片傳輸至局域網或因特網可輕松實現信息化，使病理教學資源信息實現共享，極大地豐富了教學內容，提高了教學效率。在存儲方面，把數字切片圖像存儲于硬盤或服務器中可永久保存，節省空間和管理等成本不說，一些珍貴的切片更可獲得最好的保存。

3．數字切片庫的構建探索

將這些數字化的切片按系統或病種統一編排分類和歸檔，并存儲于服務器中就是數字切片庫[3]。數字切片庫其一是自建，可與附屬醫院或有條件的合作醫院病理科緊密結合，開展長期合作，按系統收集并制作典型病變的切片，再借助專業的切片掃描儀制作、存儲數字切片，但是由于條件苛刻，耗時長，一般的高校難以承受。其二是購買成熟產品。因受制于全自動切片掃描系統價格昂貴以及在醫學院校使用效率并不高，我校主要是采購專業公司制作的數字切片系統供教學使用。

三、數字化形態學實驗室的移動學習平臺開發

1．網絡空間服務器租借與建站

首先，因前期制作的數字化大體標本庫和數字切片庫的圖像、視頻、音頻等資源以及病史信息等文本資源均需要存儲于網絡空間服務器，所以先要租借一定容量和訪問量的網絡空間服務器，以備后期訪問學習。為確保各種寶貴資源的長久保存，盡量選擇知名網絡主機提供商的服務器，如果高校有穩定的自主校園服務器可供使用則更好。其次，需要專業的網站設計公司制作方便展示的網頁，并申請域名予以開通。

2．組建移動學習平臺

在數字化大體標本及數字切片的基礎上，我們遵循以案例為中心的設計原則調配相關數字資源，每個頁面是一個疾病或病變，對應一個獨立的二級域名。同一頁面展示內容按照“案例—大體標本—切片—思考題”的四級模塊設計制作。比如，慢性肺淤血，第一部分是典型案例，展示患者的簡要病史文字信息，第二部分是展示該患者的肺淤血標本數字圖像或視頻，第三部分是展示40X、100X、200X或400X的三張典型病變清晰的肺淤血切片，第四部分是思考練習，主要針對該病變的病理變化和臨床病理聯系編制思考題，注重培養學生觀察能力和分析問題、解決問題的能力。具體到每個內容可以結合實際適當調整，如典型病變特征適當標注，有些不易觀察特征的病變可錄制講解視頻或音頻，正常結構與病變結構對比展示等。提取每個頁面的二級域名，利用專業的二維碼軟件或APP制作相應的二維碼，粘貼在實驗室或對應的大體標本，也可發放到班級群、在線課程學習平臺等。學生只需用個人移動或智能終端設備掃描相應的二維碼，即可讀取包含患者病史、病變大體標本、數字切片的完整疾病信息，真正實現隨時隨地學習，充分利用碎片化時間，提升學習的便利性。

形態學實驗室的數字化與移動化建設順應了信息化發展的潮流，不僅拓展了傳統實驗室的空間和時間，提高形態學實驗室的利用效能，還能促進病理學教學改革，發掘學生碎片化學習特性，提升學生綜合素質。