数字化虚拟切片在留学生病理教学中的应用

朱兰+朱思颖+薛荣+冯莉+孙红

【摘要】病理学是用自然科学的方法，研究疾病的病因、发病机制、形态结构、功能和代谢等方面的改变，揭示疾病的发生发展规律，从而阐明疾病本质的医学科学。本文通过对数字化病理与传统病理教学相对照，发现数字化病理教学可大大激发学生学习病理的兴趣，明显提高病理学教学效果。

【关键词】病理学 数字化病理 虚拟切片 留学生教学

【基金项目】华北理工大学教学改革课题（Qz1427-05）。

【中图分类号】R36-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0028-01

病理学在医学教育中具有非常重要的地位，既是主干课程又是基础医学与临床医学之间的桥梁学科。病理学的研究手段主要是通过肉眼和显微镜对大体和组织切片进行观察，从中发现异常和病变。近十几年来，随着图像数字化以及数字存储技术的飞速发展，使得把病理切片制作成全片数字化图像成为可能。后者又称为虚拟切片，使用者可以不通过显微镜而直接在个人计算机上进行病理切片的阅读[1]。为了进一步提高教学质量，能够及时高效地解决学生们在学习中遇到的问题，我教研室针对病理学留学生教学进行了多项改革，特别是对如何利用现代化的教学手段，提高学生对病理组织的辨识能力。

1.传统病理教学弊端

病理学授课的主要部分就是对病变的讲解，因此让同学们观察大体和镜下的病理变化形成直观认识，深化对书本文字的理解就显得至关重要。在理论课的的授课过程中，教师对病变的展示仅限于几张静态的图片，另外由于语言的局限，很多老师很难做到英文讲解尽善尽美，留学生很难将大体和镜下的低、中、高倍病变联系起来，而等到相应内容的实验课，则往往要到一到两周以后，因为知识的遗忘，造成实验课和理论课脱节。

随着医疗卫生条件的改善，一些传染病、寄生虫病已经成为少见病，比如伤寒、包虫病等，用于教学的切片只能依赖于老一辈病理学家的积累。随着时间的推移，很多切片已经老化褪色，并不适宜用于教学[2]。在教学过程中，随着切片的损坏，有些切片数量太少，并且随着医学留学生数量的增加，病理切片已逐渐不能做到人手一张。目前，大多数医学院校所面临的共同问题是如何补充病理切片的问题。

2.数字化病理教学的优势

2.1数字化虚拟切片的制作

我们采用的是“Motic 数字切片扫描与应用系统”。首先利用全自动显微镜在低倍镜下对切片进行X轴和Y轴的连续扫描，并在Z轴进行自动聚焦，安装在显微镜上的高像素数码相机对视野进行连续拍照，从未得到玻璃切片的一系列图像。获得的每张图像都是切片的一个局部，再结合虚拟切片软件系统，把这些局部图像进行无缝拼接，生成一整张全视野的数字切片（也称虚拟切片）[3]。我们将这些数字切片按章节统一进行分类、归档、并存储在服务器中，就形成了病理数字切片库。

2.2数字化虚拟切片的优势

在病理学医、教、研实践中，数字切片具有传统切片的所有功能，并具有不受空间与时间限制的优点。数字切片并非一张静态图片，它是包含了玻璃切片上的所有病变信息，在计算机上，如同在显微镜下，可进行不同倍率观察，并在一定范围内，实现无级连续变倍浏览切片。

由于数字切片是以低倍镜下扫描整张切片作为背景图像的，再从典型病变区选择高分辨率的图像并与背景图像组合而成。因此教师通过数字切片中一个缩略的导航图可以看到图像的全貌和当前所在的位置，并可在授课中向学生任意浏览全图，点击典型病变局部放大缩小很方便讲授，十分直观又通俗易懂。学生可通过数字切片全图浏览，看到图像既有总体印象，又有典型病变区域。同在显微镜下观察图片一样能提供各种放大倍数。用上下左右箭头按钮，可以随意的在图像上移动十分方便较快提高掌握整张切片的病理变化特点。比如我们在讲解动脉粥样硬化这张切片时，传统教学中，显微镜最低倍数是40放大，由于学生们看不到切片全貌，因此在纤维帽、脂质核心、血管壁及血管腔位置的关系上总是问题层出。自从应用了虚拟切片，教师在授课的时候可以先在缩略的导航图上看到切片的全貌，然后逐级放大，使得以前总要讲解很多次学生都不明白的问题变得一目了然，大大节约了授课时间，留给学生更多的时间自己观察切片。

虚拟切片不会破损，也不会褪色，可以永久无损保存，这就在很大程度上降低了切片重复制作的人力和物力，并且解决了一些罕见病或典型病例稀缺的现状，数字化切片还极大地减少了切片的存储空间，同时使得切片的分类管理和检索变得容易。每个学生和教师都可以使用计算机独立的查看数据库里的任何切片。教师在讲授理论课的过程中随时可以打开虚拟切片加以讲解，使得书本上的抽象文字变得通俗易懂。此外，我们利用编辑软件对切片提前进行标记和注释，这样就可以节省上课寻找典型病变的时间。

在传统教学中，学生观察组织切片，只能在实验室利用显微镜才能完成，这必然受制于实验室开放的时间，不利于学生对切片随时进行复习和预习。我们已将虚拟切片存储在形态实验室的服务器中，显微镜互动教室的教师机中，下一步我们将要把虚拟切片存储于校园网服务器中，这样学生就可以在校内网随时浏览复习和预习，这将极大地促进留学生学习的主动性，并在一定程度上提高了他们的自学能力。

3.数字化病理教学存在的问题

尽管数字化虚拟切片具有很多优点，但它毕竟是标准化的数字图片，并非实物，不具有多样性，而同学们在观察真正的大体标本和组织切片的时候，由于实物会与虚拟切片有所不同，有时甚至有很大不同，学生们因此会产生各种各样的问题。此外，由于虚拟切片的存在，本来纪律就比较松散的留学生就更加依赖电脑，不肯用显微镜独自观察切片。

因此在留学生的病理学教学中，必须将数字化的虚拟切片的推广和应用与传统的教学相互结合，以期形成优势互补、相得映彰的作用，从而发挥数字化教学对病理学教学的推动作用。

参考文献：

[1]蔡永萍，江燕.探讨数字化病理在病理教学中的应用[J].现代医药卫生，2012，28（18）：2849-2850.

[2]季菊玲，陆锦标，陆鹏，等.病理学教学现状及数字化标本和切片应用的必要性[J].中国继续医学教育，2015，7（19）：13-14.

[3]张佐阳，吴强，贾雪梅.虚拟切片在形态学实验教学中的应用[J].解剖学杂志，2011，34（3）：310.

作者简介：

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