基于数字化病理平台的病理实验教学方法探索

谭娜　郑洪　黄佳佳　杨晓荣　吴兴龙

摘 要：传统病理学实验教学模式存在许多问题，教师无法在有限的时间内引导学生自主式、合作式、探究式学习，不能满足精准医学下人才基础知识的储备。而数字化病理平台的建立，不仅可以满足临床诊断需要，而且可以极大的解决实验教学中的诸多问题。

关键词：数字化病理 实验教学

在大数据的时代背景下，随着科学技术的不断发展，病理大体标本数字化3D模型的成功构建、病理切片制作全片数字化图像（wholeslide image，WSI），即虚拟切片的出现，使得数字化病理平台的建设成为可能和必然趋势。而在新的形势下，如何利用数字化病理平台开启新型的病理实习课教学模式，如何结合病理学教学的自身特点和规律，以提高教学效果和质量，是病理学教学面临的一个重要课题，也是病理人应该关心的问题。

一、数字化病理平台

数字化病理就是指将计算机和网络应用于病理学领域，是一种现代数字系统与传统光学放大装置有机结合的技术。数字化病理平台的建设主要包括以下几方面：①高清相机360度拍摄处理后的病理大体标本图像，运用软件技术进行处理，实现标本的数字化3D互动展示[1]；②利用数字显微镜或放大系统在镜下对玻璃切片进行逐幅扫描采集成高分辨数字图像，将图像压缩与存储软件将图像自动进行无缝拼接处理，制作生成整张全视野的数字化切片（Whole Slide Image，简称WSI），再将这些数据存储在一定介质中建立起数字病理切片库；③对所得大体标本和组织切片的数据进行整合、标记、存储、输出等一系列的网络化管理，同时成立数字化病理平台管理团队，制定平台运行规范和流程，定期维护。

数字化病理平台的建立，一方面极大的满足病理学等形态学相关学科的教学与考试，另一方面可应用于临床病理，如：病理科读片交流会议、重大病例远程会诊与咨询、医院病理科信息化管理、科研成果的分析与交流、病理住院医师或进修医师规范化的培训与考核、建立常规和疑难病例的可视化资源数据库、图像的标准化分析和统计分析等诸多工作中。

二、数字化病理平台在教学上的应用

1.传统教学模式

病理学主要是在形态学水平上，通过肉眼和光学显微镜对大体标本和组织切片进行全面、细致的观察，从中捕获异常、或病变信息，探讨疾病基本的病因和发病机制，并对疾病进行诊断[2]的一门实践性极强的学科，是各层次医学生必须学习的课程之一。对于病理学实习课程的学习主要是通过大体标本及组织切片观察，理解和认识各类疾病的病因和发病机制，为临床治疗奠定一定的基础。然而，传统的课堂填鸭式教学方法、师资力量的严重短缺、教学资源的老化等使得教学质量和水平面临巨大挑战。主要体现在以下几方面：

（1）传统大体标本教学的不足

传统大体标本大多使用玻璃容器承载，用大量福尔马林固定液浸泡，再用玻璃盖用胶封存。对大体标本的教学存在以下问题[3]：①标本制作过程繁琐，制作要求较高；长久的保存较占用空间；易褪色生锈；标本沉重、不宜反复挪动；学生观察中易损坏；福尔马林固定液体易浑浊；反光折射不利于对标本的观察；液体有一定毒性且易挥发、易渗漏，有安全隐患。②教学过程中，随着学生人数的增加，标本数量显得不足但又无法及时补充。需多轮次进行重复讲解，无形中减少了学生观察和思考时间；病变讲解时，有些重要标本不能进行细致的观察与示教，有的学生观察距离较远，增加了观察的难度，导致教学过程展示不全且较模糊，使得教学效果受到一定程度的影响。③授课方式基本上是以“教师讲授，学生接受”为主，学生在实习课中处于被动状态，影响了学习的主观能动性，妨碍了师生间和学生间的交流互动，不利于学生开展自主学习与合作学习。

（2）传统组织切片教学的不足

传统组织切片教学主要是利用显微镜来观察组织切片，存在以下问题[4]：①年代久远的组织切片，大多有脱片、老化的现象，不利于学生观察学习。②及时补充新的组织切片，一方面某些罕见教学切片无法再重新获得，很多疾病模型几乎不能再重新建立；另一方面，学生人数的不断增加，对显微镜和组织切片的盲目补充存在一定的资源浪费和不合理利用。③学生观察切片过程中，对显微镜的运用不够熟练和规范等，导致显微镜和组织切片人为损毁的概率大大增加。④教师只能对学生进行一对一的帮助，在不同学生间反复寻找展示典型病变的区域，使得教学效率远远滞后于现代教学特点的要求。⑤无法同时提供相应正常组织学切片作为对照，较难理解和把握病变的特点，学习效率相对低下。⑥传统组织切片必须依托显微镜才能进行观察，供移动的信息量有限，较难提供课堂之外的学习和复习的机会，无法开展规模化的远程教学及资源共享。

2.數字化病理平台下新型教学模式

在数字化病理平台的依托下，病理学的授课方式逐渐转变为以“教师引导，学生学习”的新型教学模式。该模式使得教师利用更充足的时间引导学生自主性学习、合作式学习及探究式学习，使学生处于主动状态，真正以主体身份参与到学习的过程中，解决了传统教学模式所遇到的困难。

（1）数字化大体标本教学的应用

①将病理大体标本进行整理，挑选典型标本进行数字化处理，配上文字说明及特点描述，按照所属章节进行归类，便于大体标本的有效管理。②极大的节约了标本存储的空间、增加了教师授课和学生自主学生的时间。学生人手一份标本，可使教学内容更直观、更动态、更形象。③大体标本图像典型规范，易保存、易重复、易更新等，学生可轻松完成对标本由远及近、由整体到局部的连续观察[3]，尤其适合微小病变的近距离观察，帮助学生对病变有更清晰的认识。④尝试把每一种病变的图像与相关特点描述做动态链接，方便学生在学习过程中随时反复查找、对比宏观和微观的差异，更好的认识疾病。⑤具有跨章节、越病变、综合性的特点，教师和学生更加注重各章节知识的融合与连贯，丰富知识信息量，整合和体现教学大纲的内容。

（2）数字化病理切片教学的应用

①建立超大容量的数字病理切片库，保存珍贵的病理切片资料，解决了玻璃切片不易储存保管、易褪色、易损坏、易丢片掉片和切片检索困难等问题，实现同一张切片可在不同地点同时被很多人浏览，同时也利于信息化、网络化的管理[5]。②通过特有的阅读软件，学生可随时对数字切片任何区域进行不同放大倍率的浏览，能在鼠标操纵下选择切片任意位置完成无极变倍连续缩放浏览，同时提供切片全景导航，使高倍镜下的图像与低倍镜下的位置形成良好对应，还能实现切片的定量分析和标注，利于教师对典型病变部位的讲解。③不同于普通计算机浏览图片缩放只改变图像大小而无法改变分辨率，数字化病理平台下组织切片的浏览图像信息高级保真，完美还原了显微镜下组织切片的观感水平。④在观察数字切片的同时，可对照相应正常组织学切片，帮助学生理解和把握病变的特点，提高学习效率。⑤可与数字化大体标本的教学充分有机结合，对比学习便于系统的认识疾病。

结语

数字化病理平台下的病理实验教学，可将课堂延伸到课外，还可将数字化病理平台的资源分享到手机网络学习中去，如利用微信辅助案例教学[6]等。使教学不受时间和空间的限制，让学生在每次学习中都可以复习头脑中已经模糊的病变，复习的时间和效果得以保证，更好地激发学生的学习兴趣，活跃教学气氛，大大提高教学效率。同时，学生通过主动学习和合作学习可以提高其分析病理改变、探究疾病发生发展及演变的能力，有助于培养良好的自学习惯，有助于学习思维能力的提升，便于接受知识、拓展知识，提高综合素质，对医学知识有全面系统地认识，為今后的临床实践奠定良好基础。

参考文献

[1]冉华全，江竣，曾照芳.基于对象全景技术的病理大体标本数字化3D标本制作研究[J].激光杂志，2013年03期

[2]肖胜军，曾思恩.虚拟切片在病理学实验教学中的应用[J].山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（8）：836-837

[3]冯莉，陈伟彬等.数字化大体标本在病理互动教学中的应用[J].课程教育研究.2016年第12期

[4]探讨数字化病理在病理教学中的应用[J]，蔡永萍，江燕，现代医药卫生，2012年9月30日第28卷第18期：2849-2850

[5]基于显微互动系统的数字化病理实验教学初探[J]，刘慧萍，颜利晶，张国民等，高等医学教学研究（电子版）2015年9月，5（3）：7-10

[6]微信辅助案例教学法在药理学教学中的实践探索[J]，覃丽，杜可，郭亦杰等，教育教学论坛，2016年10月第40期：129-130