组织学与胚胎学数字切片的制备及在实验教学中的应用

王健君，李晓敏，彭彦霄，李玉磊，吴敏，季娜 ，石蕾

（皖南医学院 1组织学与胚胎学教研室，2病理学教研室，芜湖 241002）

组织学与胚胎学数字切片的制备及在实验教学中的应用

王健君1，李晓敏2*，彭彦霄1，李玉磊1，吴敏1，季娜1，石蕾1

（皖南医学院1组织学与胚胎学教研室，2病理学教研室，芜湖 241002）

实验教学是组织学与胚胎学课程教学的重要组成部分。利用数字切片的优势，制备组织学与胚胎学数字切片应用于实验教学，可以丰富教学内容，提高教学质量，以此推动教学改革，优化教学过程。

组织学与胚胎学；数字切片；实验教学

组织学与胚胎学属于形态学科，其教学主要通过理论课和实验课来完成。实验课可以验证理论课的知识，并加深学生对理论知识的理解和记忆。组织学与胚胎学实验课的核心内容是通过显微镜观察教学切片中的细胞、组织和器官形态，因此切片质量和镜下观察效果直接影响学生掌握知识的程度。数字切片因为可以弥补传统实物切片的某些不足，被越来越多的医学院校所采用。我院于2017年购置全自动数字切片系统供组织胚胎学、病理学等形态学科使用。该系统对实验教学切片进行全信息、高分辨率快速扫描，制成数字化图像（数字切片）存入计算机硬盘，通过局域网络，将数字切片与配套的显微数码互动系统结合起来应用于实验教学，极大地提高了组织学与胚胎学实验课的教学效果。

1 传统切片的局限

传统的组织器官玻璃切片，在实验教学中存在局限性：①玻璃切片的制备过程复杂，常用的HE染色及一些较复杂的特殊染色切片存在年代久远易褪色的现象，不易长期保存；②为满足实验教学，提高教学质量，需要保证同样的组织切片每人一张。我院安排五个实验教学班同时上课，一个实验教学班32人，至少要有160张同一组织标本的切片，另备有150张组织切片供损毁替换，因为玻璃切片损坏率高，300多张同样的组织切片经过一学年（约3300人/学期）二十几轮的实验教学后，损毁切片数量约80张，这样两三年就得制备新的切片补充，不同批次的组织切片肯定会存在差异，例如观察皮肤附属器“毛”的结构，有的批次切片是纵切，有的批次切片是横切，纵切的切片更加典型，教师讲解纵切切片结构时，镜下观察横切切片的同学，对教师的讲解就会疑惑难解，不利于典型结构的观察和掌握；③学生观察玻璃切片必须借助于显微镜，学习的时间和空间受到限制。传统组织器官玻璃切片的局限性影响学习效率，也妨碍学生自主学习的积极性[1]。

2 数字切片的优势

数字切片（虚拟切片）并非一张静态图片，它包含玻璃切片上的所有信息，通过计算机软件可以显示玻璃切片上的任何一个位置，并可将相应的区域进行不同放大倍率（2×～100×）的浏览，且具有分辨率高、色彩逼真的特点。数字切片避免了传统玻璃切片易碎、易褪色、保存成本高等缺点，节约了教学消耗，提高了教学资源的利用率。数字切片便于集体阅片教学，同一切片同一效果不受显微镜镜下视野限制，通过显微数码互动系统，可实现教师演示、学生提问、师生互动等功能，同时也可应用于实验考试。图像及图像浏览软件存储安装在计算机上，没有显微镜和玻璃切片也能自由观察切片，学习不受时间和空间的限制[2]，因此更能满足学生的个性化学习需求，提高学生学习兴趣。

3 数字切片的制备

数字切片系统可分为硬件和软件系统。我院购置的硬件系统主要包括DELL PRECISION TOWER 5810主机、DELL液晶显示器、NanoZoomer数字切片扫描仪，软件系统主要由图像采集和图像处理模块组成。制作数字切片时，先将被扫描的玻璃切片用无水酒精擦拭后放入切片装载盒，按压开关使切片装载盒进入机器内，启动NanoZoomer Digital Pathology软件系统，选择手动/自动扫描模式，限定扫描区域、手动/自动聚焦点、高倍物镜（40×）下进行扫描，扫描平台自动将切片聚焦得到高分辨率的数字图像，图像保证了高分辨率和标本的真实色彩。使用相应图像处理模块，我教研室制作了高清晰、结构典型的数字切片库存储在计算机硬盘中，按授课章节进行保存，通过使用NDP.View2浏览软件进行编辑处理及观察学习。数字切片的出现使我院组织学与胚胎学实验教学的教学资源管理与应用提高到一个新的水平，建立数字切片库可以长期保存珍贵切片，方便教学资源的查询、调阅，有效地解决典型玻璃切片片源不足问题，节约了教学消耗，提高教学资源的利用率，有利于资源共享。

4 数字切片的教学应用

4.1 结合显微数码互动系统在实验教学中应用数字切片

2016年我院重新装修的显微数码互动实验室配有奥特显微网络教学系统，将NDP.view2浏览数字切片软件与网络教学系统配合使用，可脱离显微镜进行阅片交流，为组织学与胚胎学实验教学和学术交流提供了有效的教学工具。我教研室于2017年开始将数字切片在临床医学专业中进行试运行，组织学与胚胎学实验教学原本采用的是单一显微数码互动模式，现在结合数字切片进行教学，原有的显微镜和玻璃切片逐渐被取代。上课时，授课教师通过教师端电脑打开数字切片，教师端的操作同步显示在学生端电脑上，教师可对标注的细胞和特殊结构进行重点讲解，数字切片能够任意放大和缩小，学生能进行更详细的观察，了解整体与局部的关系，节省了在显微镜下查找的时间，对于切片上不认识的结构，学生通过显微数码互动软件直接在切片上标记并提出疑问，便于师生交流。实验课上，授课教师也可以使用数字切片进行课堂提问，能够强化学生记忆，提高教学效率和教学质量。

图1 NanoZoomer Digital Pathology 软件界面Fig.1 Interface of NanoZoomer Digital Pathology software

图2 选择扫描区域、聚焦点进行切片扫描Fig.2 Select the scanning area and focus for slice scan

图3 扫描完成（示胃底部胃壁结构 HE染色）Fig.3 The completed scan shows the gastric wall structure of gastric fundus using HE staining

4.2 数字切片用于研究生培养

图4 选择观察部位（示胃黏膜 HE染色 10×, 标尺，250μm）Fig.4 Select the area showing gastric mucosa to zoom in (HE staining, 10×, scale bar, 250μm)

图5 标注观察结果（示胃底腺主细胞、壁细胞、颈黏液细胞 HE染色 40×，标尺，50μm）Fig.5 Label the image with corresponding chief cells, parietal cells and mucous neck cells of fundic gland (HE staining, 40×, scale bar, 50μm)

组织学主要研究机体组织结构的正常形态，病理学主要研究机体组织结构的病理改变，很多院校将组织病理合为一个学系，部分组织胚胎学专业的硕士研究生毕业后选择成为病理学教研室教师，或考取职业医师资格证就业于临床病理科室，这就要求研究生拓展知识面，将组织学与病理学知识融合吃透。数字切片不受时间和空间的限制，研究生可以自主学习，或远程数字切片请教专家，提高自身的能力。在科研上也可以使用数字切片，NanoZoomer数字切片扫描仪可外置相应的荧光光源和更换滤光镜就能扫描荧光切片，克服了玻璃荧光切片易褪色不宜长久保存的缺点，采集高清晰的荧光图像，易于被高水平杂志刊用，提高科研水准。

4.3 数字切片用于实验课考试

我教研室于2016年尝试建立无纸化考试系统，并试用于16级麻醉学本科生，取得了一定的效果[3]。以前用于实验课考试的图片都是通过数码相机或显微镜连接CCD采集的典型细胞、组织和器官结构图像，收录于教研室编写的学生用实验教材《组织学与胚胎学实验指导》第2版[4]，其清晰度、分辨率、典型结构位置与数字切片下观察的图像均有一定的差距。用数码相机或显微镜连接CCD采集的图像是不能动的一张图，而数字切片是能自行放大或缩小，自行选取视野的高清晰图。教研室设想将数字切片应用于实验课考试，这样更能锻炼学生自主思考的能力，使学习水准进一步得到提高。

综上，数字切片，特别是与显微数码互动系统联合使用时，可以显著弥补传统实验课教学的不足。这种模式目前还存在一些缺陷，如软件的兼容性、数字切片的多样性不足，以及学生显微镜下阅片能力下降等。这些问题可以通过进一步开发、升级软件，采购和制备更多的数字切片[5]，合理分配实验教学中显微镜的使用时间及次数等来解决。相信随着教学改革的不断发展和优化，数字切片必将成为医学院校形态学教学的有效工具。

[1] 魏金花，冯潇，李臻. 数字切片在组织学与胚胎学实验课教学中的应用. 解剖学杂志，2015，38（4）：511-512.

[2] 叶翠芳，李和，杨世明. 数字切片在形态学实验教学中的应用. 山西医科大学学报：基础医学教育版，2008，10（4）：497-499.

[3] 王健君，钟树志，彭彦霄，等. 组织学与胚胎学无纸化实验考试系统的构建与应用. 中国组织化学与细胞化学杂志，2017，26（2）：197-200.

[4] 钟树志，彭彦霄. 组织学与胚胎学实验指导（第2版）.合肥：中国科学技术大学出版社，2017：109-120.

[5] 杨世明，苗青. 组织胚胎学数字化教学切片的制作体会及应用探讨. 中国高等医学教育，2015（3）：37，78.

Preparation and application of digital slice in the experimental curriculum of Histology and Embryology

Wang Jianjun1, Li Xiaomin2*, Peng Yanxiao1,, Li Yulei1, Wu Min1, Ji Na1, Shi Lei1
（Wannan Medical College, 1Department of Histology and Embryology, 2Department of Pathology, Wuhu 241002, China）

Experimental curriculum is an important component in the histology and embryology teaching. Owning to the advantages of digital slide image, histological and embryological digital slides can be easily prepared for the experimental teaching.The utilization of digital slice not only enriches teaching content and improves teaching quality, but promotes education reform and optimize teaching process.

Histology and Embryology; digital slices; experimental teaching

G642

A

10.16705/ j. cnki. 1004-1850. 2017. 06. 017

2017-09-10

2017-11-30

皖南医学院质量工程项目（2016mooc01）；安徽省质量工程项目（2015gxk039）

王健君，男（1981年），汉族，讲师

*通讯作者(To whom correspondence should be addressed)：39001683@qq.com