數字化切片在病理學教學中的應用研究

張利蕊

（河南護理職業學院，河南 安陽，455000）

病理學是連接基礎醫學和臨床醫學的橋梁。前期學生通過解剖學、胚胎學和生理學的學習掌握了正常人體形態結構、正常組織器官的微細結構和正常人體的生命活動及其規律。在這些學科的基礎上，通過對比的方式學習病理學，來掌握在患病狀態下機體形態、功能和代謝的變化。機體功能和代謝發生改變時，形態也會隨之發生改變，所以可以通過形態學的變化來解釋臨床上出現的癥狀和體征，為后期進行臨床醫學課程的學習奠定理論基礎。在臨床實踐中，應用病理學知識對疾病進行病理診斷，對正確診斷疾病，指導臨床治療，判斷疾病預后等方面起到重要的作用。因此，醫學界將病理診斷作為疾病診斷的“金標準”。現代醫學之父William Oslar曾說過“病理學為醫學之本”，由此可見，病理學在醫學中處于舉足輕重的地位。

1 傳統玻璃切片在病理教學中的優勢與弊端

1.1 傳統玻璃切片在病理教學中的優勢

由于病理學內容較多，并且復雜抽象，晦澀難懂，各系統疾病之間缺乏關聯性，相對獨立，導致學生在學習過程中感到枯燥、乏味、記憶困難。為了提升教學效果，病理學教師嘗試各種教學方法，讓尚未具有臨床知識的、初次接觸臨床知識的醫學生對病理學有較為清晰的認識，從而為臨床學科的學習打下堅實的基礎[1]。在病理學學習過程中無論是理論學習還是實驗學習都需要對病變組織進行大體觀察和鏡下觀察，對于學生來說，對病理組織切片進行鏡下觀察是學習病理學的重點和難點。以疾病的發病學為基礎，與疾病的臨床病理改變相聯系，通過對典型病理組織切片的觀察和分析，來激發學生對醫學知識的學習興趣，驗證病理理論知識，提高學生對理論知識的理解和記憶，促進對病理臨床醫學知識的融會貫通。

1.2 傳統玻璃切片在病理教學中的弊端

病理學理論知識相對抽象難懂，教材上配的靜態插圖，只顯示部分變化，缺乏對病變整體的判斷和認識[2]。教師無法通過靜態圖從宏觀到微觀對病變組織進行連貫細致的講解，只能通過口頭描述，來提高學生對病變組織的認識。隨著大中專院校大規模擴招，學生生源質量相對降低，部分學生高中學習的文科，生物基礎知識相對薄弱，面對抽象的、晦澀難懂的鏡下組織的微細結構，往往會覺得手足無措；即使高中或中專學習了生物學有相關理論知識，學生理論基礎差，在學習程度、學習能力、理解能力上均存在不小的差距，對于抽象難懂的鏡下病理變化在教師的口頭描述下很難認識理解到位，學習效果不佳，極大地影響了學生學習的積極性和主動性。

使用傳統的玻璃切片進行實驗教學，是以教師為主，進行驗證性教學，嚴重影響了學生學習的參與感[3]。病理學傳統的實驗教學主要采用顯微鏡觀察切片和肉眼觀察大體標本，教師通過親身指導和多媒體示范教學，學生自主觀察的方式進行。整個實驗課以教師為主導，學生被動接受知識，學習方式單一枯燥，學生對實驗課參與感降低，失去了學習的興趣。

傳統的玻璃切片易碎，典型的病理切片不易補充。在實驗操作過程中，學生可能由于粗心大意，損壞玻璃切片。隨著醫療水平的提高，某些疾病治愈率提高，很難發現典型的病理變化，比如典型的大葉性肺炎分為四期：充血水腫期、紅色肝樣變期、灰色肝樣變期和溶解消散期，隨著診療技術的提高，在疾病早期抗生素的及時使用，上述典型過程很難看到，在臨床上，往往以輕型大葉性肺炎常見，其特點是病變輕，病變范圍小，病程短，有可能從充血水腫期直接進入溶解消散期，滲出物主要以漿液為主，纖維素滲出很少，臨床癥狀和體征不明顯，故臨床上很難看到紅色肝樣變期和灰色肝樣變期；又比如隨著疫苗接種的普遍性，流行性腦脊髓膜炎和流行性乙型腦炎的病例基本消失，即使出現典型的病例，也不一定進行尸檢，所以典型的病理切片很難收集，一旦損壞，不易補充[4]。

傳統的玻璃切片易褪色，切片的數量和質量下降。隨著時間的推移，玻璃切片會發生褪色，無法正確顯示組織學的變化，只能通過口頭描述的形式來學習。切片質量參差不齊，嚴重影響了學生的學習效果[5]。切片用的時間長了上面還容易形成劃痕，影響學生觀察切片的效果。隨著招生規模的擴大，每年在校生人數都在增長，現存的玻璃切片和大體標本能夠正常使用的數量不能滿足教學的需要，需要及時補充。

傳統的切片保管和維護需要消耗大量的人力、物力資源。使用傳統的玻璃切片上實驗課，需要由專人保管和維護，上課前查找、準備、清點、發放切片，下課后檢查、清點、回收切片，同時切片的儲存也會占用較大的空間，在此過程中浪費了大量的人力、物力資源[6]。

傳統玻璃切片的觀察耗時，學習效率低。學生在每次實驗課中需要不斷地調試顯微鏡，一節課下來通常只能觀察幾張切片，獲取的信息量很少，由于切片質量參差不齊，不一定能觀察到典型的病理變化，大部分時間都被浪費了，有時不能按照教學計劃完成教學任務，在實驗課上的學習效率相對較低。

傳統的玻璃切片的觀察受時間和空間的限制。傳統的玻璃切片需要在實驗室開放時間在顯微鏡下觀察，在其他時間和其他地方無法進行切片的觀察，嚴重影響了學生學習的主動性和積極性。

2 數字化切片存在的優勢及不足

隨著計算機技術和數字化影像設備的飛速發展，以及智能手機的普及，病理學科步入了數字病理時代[7]。為了彌補傳統的病理切片的不足，河南護理職業學院引入了數字化切片。數字化切片又稱虛擬切片，是利用全自動顯微鏡掃描平臺對傳統玻璃切片在高倍視野下分區進行高精度掃描，并對掃描的多張圖片進行無縫拼接，形成完整視野圖像，此圖像可以被標注、對比、分析，并且可以在低倍和高倍視野下隨意的切換[8]。電腦中儲存的數字切片可實現定倍放大和縮小（10、20、40、100倍）或者無級聯變倍瀏覽切片（1～100倍）[4，9-10]。數字化教學資源的使用，使學生通過手機或者平板利用課外碎片化時間，根據自身需要進行有效學習，從而提高了學生學習的主動性和積極性，增強了學生的學習興趣，使得學生的學習效率更加高效[2]。許多醫學院校將數字化切片掃描與應用系統引入到醫學形態學的教學中，并取得了較好的成果[11-12]，如長治醫學院第一臨床學院病理學教研室在病理教學中引入數字化切片，并建立數字化切片庫[4]；西南醫科大學基礎醫學院將數字化切片及KoPa WiFi EDU顯微數碼互動系統應用于教學中[13]，既保留了Motic數碼顯微互動系統的基本教學功能，滿足線下教學所需，又拓展了移動數據和文件共享等功能，真正發揮了網絡技術的開放性、共享性，打破了傳統課堂教學的時空限制，將線上與線下教學相結合，給病理學實驗教學帶來深刻變革。河南護理職業學院在病理學教學中引入了數字化切片與虛擬仿真系統平臺，數字化切片在教學中有如下優勢。

（1）豐富教學方法，提高學生的學習效率[6]。以前教師在備課或上課時需要使用典型的病理切片時，只能使用部分靜態的圖片，無法觀察到切片的全貌，更不能無級聯變倍瀏覽切片。現在教師可以隨時隨地直接調用切片庫里任意一張切片，并且對典型病變進行標注，方便與同學們學習交流。針對大多數學生反映的情況：病理學學習內容多且分散，許多病變的特點，彼此之間缺乏聯系，記憶困難。在傳統教學中使用毫無關聯的病理靜態圖片進行講授，所引發的記憶的跳躍性、不連貫性等缺點都可以采用數字化病理切片進行修正[7]。課前，學生通過手機或平板不受時間和空間的限制對教師發放的預習資料（包括數字化切片）進行預習，并對數字化切片上看不懂的病變部位或者找不出的病變進行編輯標注反饋給教師。教師根據學生的反饋，在理論課上，帶著學生在多媒體上從低倍到高倍，從整體到局部對典型病變進行觀察，特別是對有疑問的地方進行重點講解。通過對數字化切片的觀察，加深了學生對理論知識的理解和記憶，提高了教學效率。

（2）實驗室可供使用的典型的數字化切片數量和質量得到極大的滿足。數字化切片可以復制、永久保存、與他人共享、可以進行在線編輯，方便了師生、生生之間的交流和學習。其他院校或者醫院收集的典型切片可以通過網絡分享，從而豐富了數字化切片庫。數字化切片不會因為時間長久，造成褪色，不會磨損，造成質量下降，畫面清晰，可以永久保存使用。解決了因學生數量多造成的標本數量不夠用，標本質量降低，使用時查找、清點、分發耗時費力等諸多不便。方便了學生和老師之間的交流，使實驗課上起來更輕松、更高效。

（3）實驗教學形式多樣，學習效率得到極大的提高。在實驗課上，學生可以獨立自主觀察數字化切片，并且可以在組內交流討論，每個學生都可以分享自己的觀點。通過討論學習，可以加深學生對典型病理切片的形態結構的記憶和知識點的理解，學生之間也可以查漏補缺、相互促進，有效地激發了學生的學習興趣，提高了學習效率[14]。學生還可以通過平臺在線與老師進行交流溝通，解決疑難問題。教師還可以通過系統上的數字化切片對學生進行實驗考核，來了解學生對知識的掌握情況。數字化切片為學生合理利用課外碎片化時間進行課前預習、課后復習以及知識鞏固提供基礎，使學生在實驗課堂上擁有大量時間自主探究、自主學習、互幫互助、交流合作。多種教學方式的使用，把學生從沉悶、乏味、枯燥的課堂氛圍中解脫出來，變被動接受知識為適應個人的需要自主化學習，從而提高學習效果[2]。數字化切片雖然具有傳統組織切片無法比擬的優勢，但仍存在一定的缺陷，比如過分依賴數字化切片而導致學生不會使用顯微鏡以及顯微鏡下觀察疾病能力的下降[15]。

（4）現在各大教學平臺推出慕課、微課，供學生進行在線學習。病理學在線微課中結合數字化切片使用，為成人教育的學生和農村臨床醫生進行鏡下學習提供模擬顯微鏡操作系統對病變組織進行觀察，從而培養學生自主思考和自主觀察的能力，也有利于開拓學生的視野，了解現代化醫院使用信息化技術手段開展遠程病理診斷、遠程手術操作等遠程醫療工作。

現對傳統玻璃切片與數字化切片進行優劣性比較，見表1。

表1 傳統玻璃切片與數字化切片的比較

在實際工作中，醫生大多數情況下是需要先在顯微鏡下觀察疾病，當遇到疑難病例時，再將其掃描為數字化切片，與同行專家進行遠程在線交流，探討疾病；當遇到有教學價值的病例時，將其納入數字化切片庫，這樣可使得數字化切片庫更加精煉、條理，所以對于顯微鏡的使用技能的培養是不能松懈的，只有這樣才能培育出適應國家全方面發展的醫學人才[4]。

針對這個問題在此提出相應的對策：將數字化切片與虛擬系統中的虛擬顯微鏡聯合使用，真實地模擬顯微鏡的操作步驟，來觀察數字化切片。在此過程中，既練習了顯微鏡的操作步驟，又快速地觀察了切片，更新了教學手段，使實驗教學過程實現了純數字化教學。另外，在學生進入臨床實習之前，還可以通過加強對顯微鏡的操作技能崗前培訓，使學生熟練地掌握顯微鏡的操作方法，適應崗位的需要。

方賢磊等[16]指出數字化切片還存在以下不足：數字化掃描系統費用昂貴，高校如果將其用于教學，需要大量的教學經費投入；虛擬仿真系統占用的內存較大，對計算機存儲能力要求較高，教學過程中偶有卡頓現象；線上教學對網絡環境要求較高，沒有流暢的網絡環境作為支撐，線上教學很難順利完成。所以針對這些問題，需要學校相關領導和部門給予極大的經費支持，來推動數字化切片的使用，提高教學效率，和學生的學習效率。

病理學教學內容繁多，理解困難，知識點零碎，不宜記憶，將數字化切片運用到病理教學中，極大地提高了教師的教學能力和學生的學習效率，極大地推動了病理學教學數字化教學的發展。