数字切片在病理学实验教学中的应用

2013-11-26宋文刚张延新高凤兰

卫生职业教育 2013年21期

宋文刚，张延新，高凤兰

（漯河医学高等专科学校，河南漯河 462002）

在临床医学、护理学等多个医学专业教育中，病理学是一门重要的主干课程，同时又是一门联系基础医学和临床医学的桥梁课程。病理学运用自然科学的方法来研究疾病的形态、代谢及功能的改变从而揭示疾病的发生发展规律，为疾病的诊断、治疗和预防提供理论基础。病理学教学中的重点、难点内容是病理变化及疾病状态下细胞、组织、器官乃至机体的形态学变化。一定意义上，病理学是一门实践性较强的形态学学科[1]。在实验教学中，学生使用光学显微镜观察病理学切片，从微观形态上认知病变特点，促进了对病理学理论知识的融会贯通。病理学实验教学在病理学教学活动中处于重要地位。但实验教学中，病理切片的大量制作、保存管理不当、切片老化、日常损耗等影响了教学效果，而数字切片的应用解决了这一系列的问题。

数字切片（Digital Slides），又称为虚拟切片，系经全自动显微镜扫描及相关软件系统对传统玻璃切片进行扫描和无缝拼接而生成，包含了传统玻璃切片的一切信息。数字切片的应用大大提高了病理学实验课教学效率，显著提升了教学效果。

1 玻璃切片的局限性

在以往病理学实验教学中，学生需要使用显微镜对传统玻璃切片进行观察，而传统玻璃切片在教学中存在较大的局限性。因观察玻璃切片需要在实验室使用显微镜才能进行，所以学生的学习有着时间和空间上的局限性；玻璃切片制作数量巨大，但不能保证每一张切片的质量，存在影响实验教学效果的可能性；玻璃切片经反复使用及长期保存易破损或褪色。所以，玻璃切片在实际使用中有一定的缺陷，影响了实验课的教学效果，且不利于学生的自主学习。

2 数字切片的制作

数字切片是利用数字切片扫描系统将玻璃切片数字化而生成的完整切片。制作数字切片的基本过程如下：

首先，在低倍物镜下使用全自动显微镜对玻璃切片进行扫描逐幅采集图像，显微扫描平台将自动按照切片的X/Y轴方向进行扫描和移动并在Z轴方向进行自动聚焦而得到图像。在低倍物镜对整张切片进行图像采集完成后，在高倍物镜下进一步扫描采集高分辨数字图像。然后由图像压缩和存储软件系统将扫描系统采集到的图像进行自动化无缝拼接，最终生成整张全视野的数字化切片（Whole Slide Image，WSI）。

3 数字切片在病理学实验教学中的应用

数字切片包含玻璃切片的全部信息，并且仅需用电脑鼠标选择切片任意位置即可实现无极变倍连续缩放浏览。数字切片还可在切片全景导航下进行不同倍数的观察，这样高倍镜下的图像与低倍镜下的位置形成良好对应，弥补了玻璃切片“肉眼看不见、镜下看不全”的缺陷（数字切片与玻璃切片的比较见表1）。数字切片的应用提高了病理学实验课的教学效率，提升了课堂教学效果。

表1 数字切片与玻璃切片的比较

3.1 提高了教师的备课效率

在以往的实验课备课中，教师通过多媒体课件或者显微镜多媒体教学系统来展示显微镜下切片的病变特征。这样的展示具有一定的教学效果，但不能够对切片进行全面的、动态的、清晰的观察。多媒体课件的制作以及显微镜的调节还会占用一定的时间。数字切片的应用减少了制作多媒体课件的准备工作，仅需使用图片浏览软件进行观察并且方便于病变特征提前定位和标注及集体备课，提高了教师备课的效率。

3.2 提升了学生的学习效果

病理学实验课中数字切片的使用，使学生不但可以对照病理学图谱观察切片中典型的病变特征，还可以全视野浏览，进而更好地掌握病变特征。在对病理学切片的观察中，学生还可以结合组织学数字切片进行正常组织和病变组织的比较，在对照中找寻病变组织的特征。同时，数字切片的应用还使得师生之间及学生分组讨论更容易开展；数字切片的使用突破了玻璃切片的时空及设备限制，满足了学生的个性化学习需求，学生可以通过实验室、在线学习等方式对所学内容进行预习、复习等。