组织芯片在病理学实验课教学中的应用

李　晟　张润岐　和新盈西安医学院基础医学部病理教研室，陕西西安710021

组织芯片在病理学实验课教学中的应用

李晟张润岐和新盈
西安医学院基础医学部病理教研室，陕西西安710021

组织芯片较早应用于临床疾病的检测方面，近年来被逐步应用到医学形态学教学领域，特别是病理学实验课教学，并体现出了一定的优越性。组织芯片可有效节约病理资源及教学成本；可集中反映病变，减少干扰；可保证实验小组内教学切片内容的一致性；还可以根据不同的教学需要灵活设计组合。组织芯片与传统切片相结合很有可能成为今后病理学实验课教学的改革方向。

组织芯片；教学；病理学；实验课

病理学是研究疾病的发病原因、发病机制、病理改变和临床转归的医学学科［1］，是联系基础与临床医学间的桥梁，在基础和临床医学中的地位都十分重要，因此，学生后续临床课程的学习效果与病理学课程的教学质量直接相关。病理学教学的重要目的就是让学生掌握各种疾病的病理改变，包括肉眼观大体改变及镜下观组织改变，其中后者又是病理学学习的重点更是难点，病理学实验课是承载这一内容重要的途径之一，实验课是整个病理教学环节中的重要部分［2］。病理学教学中传统实验课内容之一是观察普通病理组织切片，因此，如何合理、充分、有效地应用病理组织切片，是影响实验课教学质量和效果的关键环节。然而，病理学实验教学中传统切片存在一些问题，一定程度上影响了教学效果。例如，实验课所需切片数量大，传统切片需要组织较多，再加上实验课上的切片损耗，少见病、罕见病的组织来源很难得到保证［3］；而且传统病理切片上干扰组织种类繁多，学生很容易定位不准，常常不能集中注意力观察主要病变，在实验课的学习中经常出现抓不住重点的现象；另外，同种疾病不同切片之间病变变异很大，对学生的观察和教师的教学都造成了很大困扰；病理切片展示的主要是病变组织，一般无正常组织做对比，而学生由于学习组织学间隔的时间太久，对于组织学中相应正常组织结构已经不同程度遗忘，所以常常混淆正常组织结构和组织病理改变，这样就大大影响了对病变的观察和掌握［3］。

1　组织芯片应用于病理学实验课教学的优越性

组织芯片即组织微阵列（tissue micmarray，TMA）是将组织样本整齐地排列在某一载体上（一般是载玻片）制作成的微缩组织切片。与传统切片相比，组织芯片具有信息量大、可比性强、实验误差小、消耗试剂少、速度快、可按需要进行不同的设计和组合等特点［4］，在科研领域中发展迅速。组织芯片最开始应用于临床疾病的检测方面，比如肿瘤基因突变监测、遗传病检测等［5］，鉴于组织芯片的众多优势，近年来，组织芯片逐步被应用到医学形态学课程的教学领域［6］，特别是病理学实验课，并体现出了一定的优越性。

1.1制作组织芯片可以有效地节约病理资源及教学成本

组织芯片对每种病变标本所需的组织量很少，这对于罕见、少见病及不易获得病变组织的疾病来说，很大程度节约了病理资源。而且，一张组织芯片中往往是多种相关病变的组合，这样在教学中就大大减少了切片的数量，大大减少了实验准备时间，也减少了实验准备老师和学生干部的工作，节约了教学成本，有利于实验切片标本的管理［3］。而且学生在阅片时，只需在一张切片上就能连续观察、对比多种相关病变组织，免去了频繁更换切片，既提高了学习效率，也降低了切片的损耗［7］。

1.2组织芯片可集中反映病变，减少干扰

教学组织芯片中，每个芯点都是按照教学所需在蜡块上精心挑选出来的，其他无关组织结构被忽略和剔除，这样就减少了周围非病变组织的干扰，不用学生再费时费力地去定位，方便学生集中精力观察主要病变，帮助学生抓住了重点，提高了实验课的质量和效率。

1.3使用组织芯片可保证每个实验小组内教学内容的一致性

实验课教学中，传统病理切片观察时，经常由于某种病变同种切片数量不够，造成每一实验小组内，成员间拿的同种病变的切片不一致，不同切片之间病变有时变异很大，这样既干扰了学生的观察和交流，也增加了教师讲解的难度。如果使用组织芯片，一个组织芯点直径为5～10 mm，以往的大组织样本可以被分成数份，病变组织的消耗减少，这样就可以保证每个实验小组成员所观察的组织芯片具有一致性。实验教学中连续切片保证了教师与学生在显微镜下所看到的结构基本相同，相当于实现了多人共览，在低成本基础上提高了教学统一性［8］。

1.4组织芯片可以根据不同的教学需要进行灵活设计组合

组织芯片具有方便对比、分类归纳、突出重点等优势，因此可根据每次实验课的不同要求和目的，在组织芯片上灵活设计不同的组织芯点组合方式。组织芯片上各个组织芯点的组合设计是其精髓，设计好了，可便于学生随时进行横向和纵向的比较观察，达到事半功倍的效果。教学组织芯片经过合理、精心的组合设计后，学生在单位时间内学习的信息量将大幅增加。

1.4.1在教学组织芯片中应该加入相应正常组织作为对照一直以来，因为传统的病理切片展示的均是各种病变组织，很少涉及正常组织，所以病理学实验课一直沿用传统的方式，只单纯讲解病变结构，较少涉及正常结构。而组织学课程的设置一般比病理学要提前至少一学期，有的专业甚至要提前一年，学生对镜下的正常组织结构有不同程度的遗忘；而且组织学实验课中部分切片取材于动物，而人与动物组织的结构是有区别的。学生因为无法在正常结构的基础上更好地观察和掌握病变，自然很难对病变结构进行准确、清晰的比较和分析，因此导致学生总是感觉病理切片的观察很难，对病理学的学习兴趣也因此减少，教学效果受到了很大影响［9］。如果在教学组织芯片中加入正常组织进行对照，使用组织芯片，学生既可复习正常组织结构，又可以对比观察病变组织结构，极大提高了实验课的教学质量，这是传统教学切片无法比拟的。例如：呼吸系统中，可以设计一张肺炎和正常肺组织的组合芯片，这样学生在观察中更容易比较出某种肺炎究竟是肺泡腔内的变化为主还是肺间质的变化为主。在消化系统中，在肝硬化芯片中加入正常肝组织，让学生更直观更透彻地理解假小叶的含义和形态特点。肿瘤一章中，因为肿瘤切片上只取肿瘤组织，很少带有正常组织做对比，因此学生观察切片只能够孤立地观察肿瘤组织的病理变化，而无法与肿瘤相应来源的正常组织做比较，所以学生很难理解肿瘤组织的异型性究竟体现在何处，也影响了学习肿瘤的兴趣。因此，在肿瘤一章，可设计加入相应正常组织的组织芯片，学生可以对相应的正常及肿瘤组织进行对比观察，既方便又有同质性［10］。

1.4.2根据实验教学大纲的要求，按照不同章节来设计教学组织芯片在病理学中每一章节的不同疾病之间往往有着一定程度的联系，因此根据这些联系，可将相关的疾病设计组合在一张切片上，方便学生比较观察。这样，学生既可以了解病变组织某一时期的特点，又能按照疾病发展的规律纵向掌握不同时期病变组织的特征，更有利于学生进行对比记忆。此时的记忆不再是单纯的机械记忆，而是一种理解记忆，也有助于培养学生的连贯性思维。例如：在呼吸系统中，可设计成大叶性肺炎、小叶性肺炎和间质性肺炎的组合芯片，让学生连续观察并比较不同类型肺炎在镜下的区别，并且联系其病因、临床表现及转归。消化系统中，可以将急性肝炎、慢性肝炎、肝硬化及肝癌组合成一张芯片，方便学生比较急、慢性肝炎病变的区别，慢性肝炎和肝硬化以及肝硬化和肝癌之间的区别和联系，从而真正理解“肝炎三部曲”的含义。在肿瘤一章中可设计多种组合，让学生更进一步理解异型性、良恶性肿瘤的区别以及肿瘤的分级等内容，如脂肪组织-脂肪瘤-脂肪肉瘤，平滑肌组织-平滑肌瘤-平滑肌肉瘤，正常鳞状上皮-鳞状上皮乳头状瘤-鳞状上皮不典型增生Ⅰ～Ⅲ级-Ⅰ～Ⅲ级鳞状细胞癌，正常腺上皮-腺瘤-高分化腺癌-低分化腺癌等。在生殖系统中，可将正常宫颈上皮内瘤变Ⅰ～Ⅲ级、宫颈浸润癌排列在一起，让学生理解宫颈癌的发展和演变［11］。

2　病理学实验课教学组织芯片在制作时需要注意的问题

教学组织芯片和科研组织芯片的用途不同，所以不能单纯按照科研组织芯片的标准去制作、准备，在其制作和应用中需要注意以下一些问题：①在教学组织芯片上，每个组织芯点应比科研组织芯片的组织芯点大，以直径5～10 mm为宜。组织芯点太小，视野局限，不利于学生对组织结构的整体了解。如果把组织芯片的直径增大，就可以解决芯点小、病变组织代表性低的问题［12］。②每张教学组织芯片上，组织芯点的数目不应过多［13］，以3～10个点为宜。组织芯点数目过多，则会引起学生观察时的混淆，反而增加观察时的难度。③在教学组织芯片上，不必拘泥成规，可根据需要，将芯点做成点、条结合的形式。较大的组织芯点可以做成方形或者条形，比较小的组织芯点或者稀缺标本组织芯点可以做成圆形。④在教学组织芯片上，各组织芯点间的最近距离也应稍大一些，以5～10 mm为宜。这样在观察时一目了然，对比清楚，不易将组织芯点混淆。⑤教学组织芯片在应用于教学之前，必须经过严格的检查，确定每个组织芯点是目的组织且无严重折叠、掉片后，才能给学生使用。⑥在设计组织芯片时，如在一张组织芯片上有不同部位标本时，必须考虑到其不同的材质特性，是否会对染色等制作步骤造成影响。⑦对同一病变器官可在不同的部位取材，多取几个组织芯点，然后分别做在组织芯片不同的阵列位点上，这样就可纠正因组织芯点太小，对病变结构的代表性不足的缺陷，从而更大程度地发挥了组织芯片的优势。

3　组织芯片在病理学实验课考试中的应用

3.1组织芯片在病理学实验课考试中的具体应用

在传统的病理学实验课考核方式中，切片考试是其重要的组成部分，一般是要求每名学生观察指定的几张普通组织切片，并写出病变部位和诊断名称以及简要的诊断依据。考试时一张切片上只有1种病变，总共5～10张切片，一般均取自于学生平常上实验课时所观察到的切片。而将组织芯片应用到病理学实验课切片考核中，教师应该首先挑选出考试需要涉及的病变，每种病变为一个组织芯点，再将这些组织芯点组合出不同的组织芯片若干套，每套组织芯片包含有10个组织芯点，针对每套组织芯片又可设计出不同的试题2～3套。考试时，随机为相邻考生分配不同的组织芯片和试题，将组织芯片和试题反扣在显微镜旁，并在显微镜旁醒目位置贴上考生编号。在考试结束指令发出后，所有的学生应该立即停止答题，在清点和检查试卷后，学生离开考场。新一轮考试时，教师可将试卷按实验台编号重新进行调整。

3.2组织芯片在病理学实验课考试中的优势

3.2.1组织芯片可以防止学生简单地应付切片考试在传统的病理学切片考试中，学生往往可以单纯通过考试切片上组织的大体轮廓，大概辨认出病变的种类。因此传统的考试方式中，这种机械的对切片组织外观形态的简单记忆，只能应付考试，很不利于学生对病理学课程的学习。在运用组织芯片的考核方式中，代表每种病变的组织芯点，从外形轮廓上看基本上没有区别，学生必须仔细在显微镜下观察才可以给出具体的诊断。因此，组织芯片在考试中的应用能真正发挥学生的主观能动性，激发学生注重显微镜下对每种病变结构特点的观察，从而深刻地理解和记忆每种病变。

3.2.2组织芯片可以防止学生在考试中作弊病理学实验考试和教学芯片中组织芯点的排布在位置上有所不同，是经过重新筛选和排列组合的，针对每套芯片的试卷又可依据不同组织芯点顺序和考试侧重点设计出2～3套试题，因此考试时的试题组合方案可以非常多，而且在新一轮实验考试中，可对不同座位的试卷编号进行快速调整，以有效地防止学生在切片考试中作弊。病理学实验芯片考试，因为需要首先通过低倍镜定位考题所涉及的组织芯点，学生就会自觉在低倍镜和高倍镜之间进行转换，更加熟悉显微镜的使用。芯片考核方式中，切片的数量大幅减少，一张组织芯片即可包含10种不同的病变。组织芯片可以保证考试所用切片的质量及视野基本相同，在很大程度上减少了不同考生间考试的差异，使学生之间的成绩可比性增强。

4　病理学实验课组织芯片教学的支持条件

病理学实验课教学中应用组织芯片技术，虽然会极大地促进教学，但需要多方面条件的支持。第一，在教学过程中，需要紧密联系临床病理科，在临床病理工作中长期地、积极地收集相关标本，以获得充足的典型标本储备。第二，要充分、透彻的了解和思考实验课的目的、要求，才能合理的设计和组合芯片，达到更好的教学效果，这也是组织芯片应用于教学的精髓所在。第三，教学组织芯片的制作对技术要求更高，取材、厚度、范围在一开始必须有精心考虑选择，否则会对制作出的组织芯片的数量和质量都造成一定的影响［14］。

5　小结

教学组织芯片虽然在前期的设计和制作中需要花费大量精力，但是一旦制作完成应用于教学，必定对实验课的教学质量和效果有着很大的提升。组织芯片这一新技术在病理学实验课中的应用，也让学生感到生物新技术的发展给医学教育带来的影响，另外也减少了学生在病理学学习中的困惑，并且为其他医学形态学课程（如组织学），展现出美好前景。当然，组织芯片具有许多优点的同时但也存有一定的局限性。由于组织芯片上的组织芯点较小，学生镜下观察到的病变有限［15］。另外，并非所有的病变都适用于组织芯片的观察，比如胃溃疡等，所以组织芯片也不能全部取代传统切片，因此最好的方向是将两者合理地结合起来，处理好两者之间的关系，让其互相补充，服务教学。传统切片与组织芯片之间的合理组合可能会成为形态学教学今后的改革方向。

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The app lication of tissuem icroarray in pathology experim ent teaching

LISheng ZHANG Runqi HE Xinying
Department of Pathology，Faculty of Basic Medicine，Xi'an Medical University，ShaanxiProvince，Xi'an 710021，China

Tissuemicroarray（TMA）was applied to the detection of clinical disease in the early.In recent years，it has been gradually applied in the field of medical morphology teaching，especially in pathological experiment teaching. TMA showsmany advantages in teaching.It can effectively save the teaching resources and cost；can be centrally reflect the pathological changes；can ensure the consistency of teaching contents in the experimental group.It also can be designed according to different teaching purposes.The combination of TMA and traditional slice is likely to be the direction of the reform of pathology experimental teaching.

Tissuemicroarray；Teaching；Pathology；Experimental course

G642.0

A

1673-7210（2015）05（a）-0051-04

2015-01-01本文编辑：程铭）

陕西普通高等学校精品课程（陕教高［2011］40号-40）；陕西普通高等学校教学团队（陕教高［2011］39号-99）。

李晟（1980-），女，湖南衡阳人，医学硕士，主要从事病理学教学研究。

和新盈（1972-），女，陕西西安人，副教授，主要从事病理学教学研究。