形态学实验室的数字化与移动化融合构建

申现锋 苏 艳 崔东涛 刘恩娜 张延新

（1.漯河医学高等专科学校病理教研室，河南 漯河 462002；2.漯河医学高等专科学校药学系，河南 漯河 462002；3.漯河医学高等专科学校病检中心，河南 漯河 462002）

一、数字化大体标本库的建设与探索

1．传统大体标本库的优缺点

大体标本是病理形态学实验教学的重要材料，医学生在认识机体正常大体结构的基础上，通过对病理标本进行全面细致的观察与比较之后，才能深入理解患病机体的结构变化，把握结构变化与临床表现的内在联系，从而更准确地把握疾病的本质特征。妥善收集、制作和保存人体病理大体标本，对开展临床教学和医疗科研具有极为重要的意义[1]。扎实的标本观察学习为医学生的素质教育奠定坚实的培养基础。因此，各大医学院校均会大量收集标本组建标本库以利于教学和科研的提高。甚至可以说，从大体标本库的丰富程度和利用程度，往往可以评估一个医学院校专业水平和教学理念的高低。自建校以来，我校就组建了专业的形态学实验室，购置了一批批教学标本。随着医学教育的蓬勃发展，结合实际教学需求，近几年来先后从各级临床医院收集并制作了300余个大体标本，并按系统分开陈列，基本满足了现阶段的教学需求。然而，在近几十年的应用中也发现不少制约教学的实际问题。比如由于福尔马林长期浸泡，大部分病理标本的病变特征与“新鲜”的病变存在差异，如颜色失真等。还有不少标本由于前期病理诊断的需要，标本取材之后造成病变的不完整或典型病变的缺失。另外，有些大标本不易搬动不便于现场教学。有的标本封装不严密导致福尔马林的泄露，对师生有潜在的安全风险。特别是，标本库大多存放在专门的场所，开放时间比较固定，不便于随时随地的碎片化学习，等等。这也是造成目前在病理学理论教学中标本大多利用不上，或仅用其实体图片替代，甚至完全不用而只展示病变特征更清晰的新鲜标本图片的原因。实习教学中学生从很多实际标本上不能观察到理论教材中所描述的病变特征，从而造成不少学校的形态学实验教学浮于表面，观察标本流于形式，并不能充分发挥大体标本的应用价值。而克服这些问题需要从多方面入手，如在收集标本时除尽量要收集完整、典型的病理标本之外，首先要拍摄颜色新鲜的大体标本照片，以备后期数字化大体标本时对比使用，解决颜色失真导致的观察错位。同样，在取材之前先行拍摄清晰的、包含完整病变的大体图片，还可以避免日后观察不完整标本引起的疑虑与认识偏差等。由此可见，数字化大体标本库的建设可以是传统大体标本库的有益补充和增强。

2．数字化大体标本库建设的必要性

如上所述，传统大体标本的颜色失真、取材标本不完整致典型病变的缺失等问题，可通过数字化大体标本予以解决。只须在临床送检标本到达病理科或取材时提前拍摄照片保存即可。除此以外，标本的数字化可以赋予更多的再次创作元素，延伸标本的利用价值。如高清标本图片不仅可以准确标注病变特征，还可以录制专业、准确的病变讲解视频、音频，更好地达成学习效果，提升观察病变、认识疾病的能力。而以数字化大体标本库为基础搭建网络学习平台或移动学习平台，不仅有利于在校学生随时随地学习、分享与交流，大大提升学习的便利性和主动性，还可开展远程教育，更可以向公众开放，普及医学基本知识，开展健康教育，为健康中国建设贡献一份力量。一些珍贵或稀有的标本通过数字化技术还可以永久保存。

3．数字化大体标本库的构建探索

3.1 病史采集与编制。在标本的收集时一定要录入相应的病史信息，后期组建网络学习平台就可以构建以案例为中心的完整病变资料和材料，可有效地提升学生的临床诊断思维能力。对于有些多年前收集的无病史信息的标本，可以结合临床编制相近的病史资料。

3.2 大体标本库数字化与建库。首先是大体标本的数字化。根据实际条件可采用多种方式获取大体标本的图像或视频素材，如数码相机拍摄，多功能取材台配套的拍摄系统，或者专业的大体标本数字成像系统等。以我校的建设为例，对于大批已购置多年的福尔马林浸泡标本，主要采用数码相机或录像机拍摄采集图像、视频，最好能在专业的微型摄影棚内进行拍摄，以便获取高清、病变特征清晰的图像。而对于预收集的新标本，尽量和附属医院病理科协调好，建议采用专业的大体标本数字成像系统进行拍摄，可获取理想的、比较新鲜的大体标本的高清图像或视频。后期结合具体需求可多角度采集标本图像信息或旋转录制构建3D大体标本成像系统，获得接近实体标本甚或超越实体标本观察效果的体验。必要时配以讲解演示，效果更好。然后，将这些数字化的大体标本按系统统一编排分类和归档，并存储于服务器中组建数字化大体标本库。数字化大体标本库既可以单独组建网络学习平台，也可以与数字切片库融合，使学习者能全面观察到同一病变包含大体和组织学特征的完整形态变化。

二、数字切片库的建设与探索

1．数字切片的概念

数字切片，也称虚拟切片，是通过全自动显微镜扫描系统或切片扫描系统对传统玻璃切片扫描成像，最终生成一整张高清全视野的数字切片图像，从而实现在计算机上利用图片浏览软件对图像进行任意比例放大或缩小，以及任意拖动方向的浏览和分析处理。而且，数字切片不仅仅是一张完全静态的图片，它包含了玻璃切片上的所有形态和病变特征[2]。同时数字化的切片可以传输网络实现信息化。正因如此，数字切片技术在临床病理应用越来越广泛，在病理诊断、远程会诊、病案或切片保存等各个领域具有传统玻璃切片不可比拟的巨大优势。

2．数字切片在病理教学中的优势

在病理教学中，数字切片的应用优势也相当明显。比如，玻璃切片操作不当容易破碎，数量过多不易保存，借与还程序繁琐、低效，年久褪色易造成切片质量下降，光学显微镜购买和维修成本过高等。而数字切片不仅可以做到脱离光学显微镜借助计算机观察，节省大批资金，其数字图像更拥有超高清晰度，可无级放大或缩小，诸多细节特征一览无余，还永不变色，无论何时观察清晰如初，以及对于传统切片保证不了同一病变相同的镜下特征这一点，数字切片能保证不同学生观察到效果一致的同一切片，更有利于学生观察、掌握病变的微观结构特点，保证教学质量的最优化，从而提升学生的能力。另外，把数字切片传输至局域网或因特网可轻松实现信息化，使病理教学资源信息实现共享，极大地丰富了教学内容，提高了教学效率。在存储方面，把数字切片图像存储于硬盘或服务器中可永久保存，节省空间和管理等成本不说，一些珍贵的切片更可获得最好的保存。

3．数字切片库的构建探索

将这些数字化的切片按系统或病种统一编排分类和归档，并存储于服务器中就是数字切片库[3]。数字切片库其一是自建，可与附属医院或有条件的合作医院病理科紧密结合，开展长期合作，按系统收集并制作典型病变的切片，再借助专业的切片扫描仪制作、存储数字切片，但是由于条件苛刻，耗时长，一般的高校难以承受。其二是购买成熟产品。因受制于全自动切片扫描系统价格昂贵以及在医学院校使用效率并不高，我校主要是采购专业公司制作的数字切片系统供教学使用。

三、数字化形态学实验室的移动学习平台开发

1．网络空间服务器租借与建站

首先，因前期制作的数字化大体标本库和数字切片库的图像、视频、音频等资源以及病史信息等文本资源均需要存储于网络空间服务器，所以先要租借一定容量和访问量的网络空间服务器，以备后期访问学习。为确保各种宝贵资源的长久保存，尽量选择知名网络主机提供商的服务器，如果高校有稳定的自主校园服务器可供使用则更好。其次，需要专业的网站设计公司制作方便展示的网页，并申请域名予以开通。

2．组建移动学习平台

在数字化大体标本及数字切片的基础上，我们遵循以案例为中心的设计原则调配相关数字资源，每个页面是一个疾病或病变，对应一个独立的二级域名。同一页面展示内容按照“案例—大体标本—切片—思考题”的四级模块设计制作。比如，慢性肺淤血，第一部分是典型案例，展示患者的简要病史文字信息，第二部分是展示该患者的肺淤血标本数字图像或视频，第三部分是展示40X、100X、200X或400X的三张典型病变清晰的肺淤血切片，第四部分是思考练习，主要针对该病变的病理变化和临床病理联系编制思考题，注重培养学生观察能力和分析问题、解决问题的能力。具体到每个内容可以结合实际适当调整，如典型病变特征适当标注，有些不易观察特征的病变可录制讲解视频或音频，正常结构与病变结构对比展示等。提取每个页面的二级域名，利用专业的二维码软件或APP制作相应的二维码，粘贴在实验室或对应的大体标本，也可发放到班级群、在线课程学习平台等。学生只需用个人移动或智能终端设备扫描相应的二维码，即可读取包含患者病史、病变大体标本、数字切片的完整疾病信息，真正实现随时随地学习，充分利用碎片化时间，提升学习的便利性。

形态学实验室的数字化与移动化建设顺应了信息化发展的潮流，不仅拓展了传统实验室的空间和时间，提高形态学实验室的利用效能，还能促进病理学教学改革，发掘学生碎片化学习特性，提升学生综合素质。