光鏡組織切片結合數字切片在顯微形態學實驗教學中的應用

賀彩霞

山西衛生健康職業學院，山西 晉中 032699

0 引言

組織學是解剖學的分支，也稱為微觀解剖學，是生命科學課程中的一門主要學科，它對人體組織的結構和功能進行研究。要了解人體組織，就是要了解解剖學的基礎，并對人體的構造、功能有更深入的了解。因此，組織學是當今醫學課程中基礎科學教育不可或缺的組成部分[1]。它作為一門學科的發展與可視化的發展密不可分。組織學的教學實踐基于理論教學策略和實踐培訓。傳統上，學生通過學習光學顯微鏡來獲得該學科的實踐能力，但光鏡組織切片的局限性較大。隨著科技的發展，數字切片技術誕生，如今，學生可以在數字顯微圖像的研究中使用更新的信息和通信技術，但數字切片技術也存在一定的局限性[2]。因此，在顯微形態學的實驗教學中應使用哪種切片技術，或者說將兩種技術進行結合對教學質量有何影響，此項研究意義重大。

1 光鏡組織切片

石蠟切片是光鏡組織切片中最常用的方法。光鏡組織切片的來源較為全面，通過各種切片可提高學生對人體組織形態多樣性的了解。

光鏡組織切片的應用較為廣泛，在所有定義不清的疾病（包括“肉瘤”）病例中，應通過光學顯微鏡和電子顯微鏡尋找病毒和其他可能的病原體。理想情況下，應在獲得標本后立即準備組織進行電子顯微鏡檢查；但是，如果沒有這樣做，可以使用福爾馬林溶液中保存的組織。根據光鏡檢查結果懷疑存在病毒、某些細菌和其他病原體，可通過重新處理石蠟包埋組織（來自顯示污跡細胞、局灶性壞死伴非典型細胞增殖和核內含物的區域）在電子顯微鏡下進行驗證。電鏡下，所有死亡細胞均表現為細胞器和細胞膜的腫脹和破裂；反應性變化包括細胞核和細胞質中分支小管和副結晶及其他類型的蛋白質沉淀物（內含物）的增殖。細胞器、纖維、微絨毛和細胞間連接的定性和定量變化反映了細胞的增生、化生或異型增生，并可能有助于識別疾病，例如脫屑性間質性肺炎。在各種情況下，基底層在上皮壞死和再生后變得不規則、破壞或重疊。基底膜和細胞免疫損傷的電鏡證據以及肺的免疫電鏡特征需要進一步研究。經支氣管活檢標本的電子顯微鏡特征可診斷肺泡蛋白沉積癥、組織細胞增生癥X和淀粉樣變。纖毛的超微結構異常是常見的；原發性睫狀體缺損是罕見的。最后，石蠟包埋切片的光鏡、掃描電子顯微鏡和X射線能量色散光譜檢查對于塵肺病例的病理評估最為實用[3-4]。

在實驗教學中，還可培養學生使用顯微鏡的能力，提高對目標部位的尋找能力，對學生以后的科研能力進行基本的培養。光鏡組織切片為實體，在實驗過程中可培養學生對切片的愛護意識，了解組織切片的重要性以及典型切片的稀有性。光鏡組織切片的質量與制作過程有很大的關系，制作切片的技術不精湛很有可能浪費稀有的組織，制作水平的區別也影響著學生的觀察。實驗課程有限，學生需在較短時間內觀察一定數目的組織切片，較難完全掌握。

2 數字切片

數字切片將全自動顯微鏡掃描技術與虛擬切片軟件系統結合，掃描切片，獲得一張全視野的切片，為數字化虛擬切片。研究表明，數字切片與光鏡組織切片的精確度無差異[5-6]。

數字切片較為清晰，有較高的分辨率，且不因時間流逝而發生褪色，可保存較長時間，尤其是稀有的組織切片，在保存過程中，不會損壞或褪色，可大大延長保存時間。在實驗教學中，還可保證每一位同學均能觀察到典型的組織切片，受個體影響較小。數字切片的成本較光鏡組織切片低，制作一次數字切片可保存較長時間。學生在實驗教學以外的時間均可進行學習，學習時間更充裕[7]。

在實驗教學中，若僅僅觀察數字切片，則學生的顯微鏡使用能力有所下降，學生的實驗參與感較弱，還會降低學生對光鏡組織切片的保護意識。長時間使用數字切片，不利于學生尋找目標的能力訓練，不利于以后的臨床工作。

3 教學方式的改進

在研究過程中，實驗課程分為四個階段進行。首先，為學生播放相關教學視頻，為其講解組織切片的特點。然后，觀察光鏡組織切片和數字切片，每一位同學均有專用的光學顯微鏡以及相應的整套組織切片，用來觀察光鏡組織切片；其次，同學們還有一臺電腦，可用于觀察數字切片。視頻學習結束后，學生可自主進行觀察，在光學顯微鏡中尋找到目標視野后與數字切片中的視野進行對比，提高學生的自學能力。觀察結束后，進行相關知識的討論，出現問題時學生應主動思考；最后，由教師總結在觀察過程中出現的問題。最后，進行小測驗，在課程結束前，隨機抽取幾名同學針對本次的學習內容進行提問，督促學生積極參與實驗過程并主動獲取知識，增加對相關知識的理解。

4 教學方式改進后的效果與討論

對教學方式進行改進后，學生一致認為此方式更有助于學習，更有利于對組織學形態的掌握。在此，將學生的反饋進行總結：學生觀察了各種組織切片，對人體正常組織的特點進行了了解，與色澤清晰分辨率較高的數字切片進行結合，提高了學生的自學能力以及思考能力。將光鏡組織切片與數字切片結合運用于顯微形態學的實驗教學中，提升了學生對光學顯微鏡的操作能力，保留了對實驗儀器以及組織切片的保護意識，還提高了學生對目標視野的尋找能力，為以后的臨床或科研工作打下了堅定的基礎，學生不僅在實驗課中進行學習，在課下也能學習，大大加長了學習時間，增強了學習自主性，并鍛煉了解決問題的能力。對于教師來講，傳統教學方式僅老師一味地傳輸，對學生的接收能力了解甚少，改進后的教學方式加強了學生與老師的互動，增強了課堂的趣味性。

解剖學、比較解剖學和胚胎學是分類學和進化生物學的基礎。在19世紀50年代，許多解剖學家和動物學家對不止一個學科作出了重大貢獻，還有很多人也是組織學家。1830～1840年光學顯微鏡有了新的發展，使組織學、細胞病理學和胚胎學的研究成為可能，它還見證了從自然哲學和活力論等舊觀念向更嚴格的科學研究實驗方法的轉變[8]。從基于對光的特性的古代理解和控制的技術，到制造玻璃透鏡的獨創性，導致了第一臺顯微鏡的建造；通過發展現代組織學技術和數字和虛擬顯微鏡方法，跨越組織學的第二次革命，使學習者能夠隨時隨地可視化組織學；智能技術在組織學中發揮著作用，這讓我們能夠通過社交媒體、流媒體直播和虛擬現實實現靈活的自主學習[9]。迄今為止，在顯微鏡實驗室中使用許多套切片的組織標本進行了顯微解剖學、組織學、血液學和微生物學的常規繼續教育。相比之下，在對切片進行數字化處理之后，可以隨時隨地通過虛擬顯微鏡和互聯網訪問教學標本。這樣就可以將無數的新學習方案付諸實踐。將對當前存在的顯微教學標本進行數字化處理，可以不受限制地在線使用，還可以將微觀內容與其他解剖學，放射學和臨床內容在線連接，從而為人類醫學以及醫學相關課程的學生打開新的學習視野[10-12]。

綜上所述，在顯微形態學的實驗教學中，結合光鏡組織切片和數字切片進行教學能顯著增加學生對組織學的興趣，在提高學生動手能力的同時，提升了學生對操作儀器以及組織切片的保護意識，增加了學生與老師之間的交流，更有利于學生的記憶，授課效率有所提高，在整體上提高了教學質量。