现代信息技术在医学病理学教育中的应用

王

前言

医生必须具备扎实的医学理论基础和熟练的临床操作技能。 高校医学教育是培养合格医生的根本途径，是构建卫生健康体系的重要基石。 然而医学教育一直被一个关键问题所困扰——教学资源。 医生的服务对象是人体，医学生的学习对象也是人体，但由于人体的特殊性，医学生需要针对人体深入学习后才能进入临床， 而人体又不能随意供医学生学习使用。 因此，这就造成许多医学课程缺乏相应的教学资源（人体标本或病例）供医学生学习使用。 医学知识复杂繁多，既需要大量背诵记忆，又需要灵活融会贯通。 如果学生只能面对教师的口述讲解和书本的文字图片， 不能对标本或病例眼观手摸，无法体会到疾病的动态发展，就会对疾病缺乏感性认识。 有些知识抽象难懂，学生学习起来容易枯燥无味，兴趣不高，导致学不好，学不透。 所以，传统依赖于实体标本的医学教学手段和方式难以适应现代医学教育的需求， 制约着医学教育的发展。 随着计算机及网络技术的迅猛发展，应用现代信息技术可以弥补传统教育模式的缺陷，通过建立显微数码互动平台，打造创新的教学模式，可以优化教学条件，增强学生学习兴趣和学习自主性，提升教学效果，为培养高质量医学人才提供强有力的支撑。

传统病理学教育模式存在的问题

病理学是阐明疾病发生发展规律的一门学科，作为连接基础医学和临床医学的桥梁，起着承上启下的作用，被称为“医学之本”。 学好病理学对于理解疾病的本质至关重要， 是每个医学生必修的课程。 而病理学又是一门具有高度实践性的课程，观察掌握病变形态特点是其主要学习内容，教学过程中对病理标本等教学资源的依赖程度非常高。 如何提高病理标本的质量、数量、覆盖面、利用率是亟待解决的重要问题。

1.病理标本少

病理标本主要来源于尸体解剖和活体组织切除，其所涉及的疾病种类、数量和典型性取决于医学院校自身情况， 多数情况下不能覆盖所学的全部疾病，院校之间也无法共享互补。 并且，很多标本过于陈旧，在使用过程中也不断坏损。 而另一方面，随着我国医疗水平和程度不断提高，许多疾病的典型病理标本难以获得， 缺失的标本得不到补充。 所以，医学院校的病理标本数量越来越少，无法满足教学需求。

2.病理标本学习不便

病理学标本主要有大体标本和切片标本两种类型。由于生物组织会腐败的特性，大体标本都保存在充满福尔马林液的容器中， 学生只能用眼睛观察到标本的表面状态， 对标本的内部形态无法获得直观感受。 标本浸泡在福尔马林液中时间过长也会导致颜色改变，无法反映真实的状态。每种类型的大体标本一般只有1 个， 学生只能轮流进行观察学习。 对于切片标本， 学生需要通过光学显微镜进行观察，教师并不能同时观察，在讲解交流的过程中有很大的沟通障碍。因此，传统方式进行病理标本学习存在诸多不便。

3.病理标本使用不便

病理标本都存放在实验室里， 学生想学习时只能去实验室，受到时间和空间的约束。 而且，这些标本也无法对其病理特点进行标注， 需要教师在场进行讲解。 因此， 传统方式做不到随时随地想学就学，学生自主学习的效率低下。

4.继续教育难以开展

医学发展日新月异， 包括病理学在内的医学学习是终身的。 而现在医疗工作任务重、节奏快，传统的讲座、 学习班等形式已经难以满足现代医务工作者对继续教育的需求。

现代信息技术在医学病理学教育中的应用

近几十年来，计算机及网络技术高速发展，互联网+、大数据、AI 智能等现代信息技术被不断应用到医学教育中。 这给医学教育带来了智慧、高效、灵活的新模式[1]。 目前，许多医学院校已经建立了虚拟仿真实验室， 将各种教学实验室数字化和虚拟化。借助于图像数字化以及数据海量储存、高速传输等现代信息技术的优势， 将实体切片标本转化为虚拟的数字切片并在线实时传播， 从而打造显微数码互动平台，服务于病理学教学。

显微数码互动平台主要由显微镜、电脑、数字成像系统、图像处理系统、师生互动系统等组件通过有线或无线网络连接组成。 教师和每个学生均拥有独立的电脑端和图像处理系统， 既能独立对标本进行观察， 又能发送图像给其他电脑端或从其他电脑端接收图像。 利用数字成像系统和图像处理系统， 可以对显微镜下的图像进行采集、分析、标注、保存等操作，有利于课前、课中、课后的学习。教师端可以实时监控所有学生端电脑屏幕，与学生端进行语音或文字交流，还能进行组卷、下发试卷、 评卷等考试操作。 基于显微数码互动平台，能从以下几个方面提升病理学教学效果。

1.建设数字病理标本库

通过全自动数字扫描系统和三维扫描建模系统， 将高质量的典型病理标本进行高分辨率的图像扫描，自动拼接，最后生成全景大体标本和高清数字切片，构建数字病理标本库。数字病理标本可以高倍放大，清晰地显示出细胞细节和病变特点，足以媲美肉眼和显微镜下直接观察实体病理标本的效果。 而且数字标本不会损坏，可以永久保存、不断添加、无限分享。每位同学都能通过网络进入显微数码互动平台随时随地远程学习， 数字标本上可以自由进行标记、注释，大大增强了学生的自主学习性。

2.打造师生互动系统

通过显微数码互动平台中的师生互动系统，教师端和学生端可以即时通讯，双向交流；教师和学生都可以向其他人展示自己的画面， 针对某一病变特点进行讨论； 教师也可以随时监控学生的观察画面，了解其学习状态。 利用这一系统，增加了师生交流效率，提高了教学质量[2]。

3.推行创新的教学模式

当教学资源数字化后，翻转课堂、问题驱动教学法（Problem-Based Learning，PBL）等新的教学方式也得以实现。通过显微数码互动平台，可以把学习问题、数字标本、相关病例等资料提前下发给学生，引导学生自主思考并解决问题，并在课堂上呈现出来。 新的教学方式从之前的教师填鸭式教学，转变为以学生为中心的自主学习，活跃了课堂氛围，加强了师生互动，课堂教学质量得到明显提高。

4.开展线上教学

教学资源数字化也促进了线上教学的开展。在使用实体标本的情况下， 线上教学时学生无法观察到病变特点，教学效果差。而当数字标本可以在线上清晰展示后， 学生可以等质等效地在线上进行学习， 特别是在当前新冠肺炎疫情防控形势仍严峻的情况下，为线上教学提供了保障。 同时，这也为毕业后的继续教育和终身学习提供了平台。

显微数码互动平台的不足与建议

信息数字化技术与课程整合形成了新的教学形态。 显微数码互动平台能够提供清晰的图像和丰富的师生交互途径，初步解决了“标本”这一病理学教学中的难点问题，优化了教学条件，增强了学习自主性，提升了教学效果。但在实际使用过程中，显微数码互动平台仍存在一些不足之处。比如新技术融入不够、 功能使用不充分、 网络速度不快、共享度不高等。 因此，笔者认为可从以下几个方面进一步提升改进。

1.融入更多图像技术

目前显微数码互动平台主要使用了图像扫描与显示、网络控制、图像语音传输等技术，但一些更先进的图像技术还未充分开发应用。 例如虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术，可以给组织器官建立三维模型，提供一种逼真、立体、可反复操作的学习环境，学生可以与虚拟标本进行互动，移除某个部位或从多个角度进行观察， 这种沉浸式的学习方式使得学习更直观、更容易、更有趣味。 这一技术已应用于解剖学领域， 有待进一步在病理学领域推广[3]。 除了标本观察这一环节，还可以把标本取材、标本制作、免疫组化检测等整套病理诊断流程虚拟化，全面打造多功能病理虚拟实验室。

2.充分挖掘功能潜力

许多教师特别是年龄较大的教师在使用显微数码互动平台时，只是简单使用屏幕共享、提问等功能，没有充分挖掘该平台的潜力。平台开发公司应向教师全面介绍平台的功能，让教师能用会用。教师要结合显微数码互动平台进行教学设计，不断打磨教学方式， 例如利用显微数码互动平台进行翻转课堂教学、引导学生主动提出问题、解决问题等，充分发挥其提高学生学习自主性的功能，更好地发挥现代信息技术对教学的支撑作用。

3.改善网络瓶颈

由于数字化的高清图像文件体积大， 现有网络带宽有限， 传输速度慢， 在使用时常有卡顿现象。随着信息技术的不断发展，可以积极引入5G、AI、云计算等先进的数字化技术，同时提升硬件水平，从而增加网络传输速度，改善使用体验。

4.高度开放共享

大部分院校的显微数码互动平台只对校内开放，缺乏院校间的共享，造成了资源的利用度不高和浪费。 建议相关部门和行业协调建立统一的标本数据库，健全版权保护机制，所有人在具有版权的前提下向数据库共享标本， 相关企业完善软件系统及硬件配置， 各院校可通过商业化途径使用数据库，从而增强标本共享度，促进院校间的优势互补和交流合作。

2020 年国务院办公厅《关于加快医学教育创新发展的指导意见》指出，强化现代信息技术与医学教育教学的深度融合， 探索智能医学教育新形态[4]。 在国家大力推进数字中国的潮流下，随着信息技术的不断发展和智慧校园的持续推进， 高科技必将给医学教育理念和教育模式带来翻天覆地的改革创新，助力医学教育事业高质量发展。