数字病理切片在细胞病理实验教学中的应用

徐龙江 侯燕 夏维 戴晓晓 崔红霞 吕海军

细胞病理学是临床病理专业学生的一门必修课和专业课[1]。细胞学诊断需要将组织病理学作为重要基础，深入分析脱落细胞形态及免疫学表型。细胞病理学的广泛应用解决了组织病理学中存在的问题，与组织病理学并列增加了患者疾病诊断的方法和提升了疾病的检出率。通过对教学过程的分析，可知细胞病理诊断学实验教学受到诸多因素的影响，主要为制作脱落标本时间及数量，标本难以保存；在实验过程中，脱落细胞涂片数量较少，辨识度较差；教师单纯地采取理论讲解方法而不结合形态学带教，学生不利于深入了解疾病形态学相关知识[2]。数字化病理切片是一种新型病理教学方法，优点有二，首先，通过扫描方式将涂片导入到计算机中，通过信息技术使其放大，达到同显微镜下相同的可视效果，实现病理切片数字化，其次，病理切片数字化后，便于图像数据的储存和提取应用，学生可以在电脑终端同时阅读同一张切片、同一个视野，有利于病理实验课的带教，同样该方法也为临床细胞病理实验教学提供了巨大的便利，提高教学效率。下面本文对数字病理涂片在细胞病理实验教学中的应用展开分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为2016级临床医学专业100名本科生，于2018年10—12月使用细胞制片技术及标准化染色试剂盒，按照相关染色步骤，进行薄层细胞涂片制备，共30例。其中包括21例正常宫颈液基超薄层细胞涂片（宫颈TCT）以及9例上皮内瘤变患者的涂片。

1.2 方法

细胞图片数字化切片扫描 使用切片扫描与应用系统进行细胞学涂片自动化切片的制作。该系统具有精度极高的自动显微镜扫描平台，自动顺沿X/Y轴防线对移动及Z轴方向进行自动巨剑。完成低倍物镜完整切片的采集后，在高倍物镜下继续扫描。其中真彩色CCD摄像头确保了数字切片具有较高的分辨率以及色彩的真实性；扫描控制系统和图像压缩与存储软件实现了数字切片的无缝拼接。通过数字切片网络系统建立专门的数字化切片网络平台，登录便可下载相关图像资料[3]。

1.3 观察指标

使用自制的问卷调查表评估学生对细胞学数字化切片及真实玻片光学显微镜的满意度。记录两种方式对30例涂片的诊断准确率以及阅片时间并进行对比。

1.4 统计学处理

使用SPSS 21.0对本次研究收集数据进行处理和分析。计数资料以例（%）表示，行χ2检验，计量资料以（）表示，行t检验，P＜0.05则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 数字化切片应用评估

选择2016级临床医学专业100名本科生分别使用数字化切片和光学显微镜两种方法同时阅片，学生对数字化切片具有较高的满意度。如表1所示。

表1 数字化切片使用情况问卷调查表

2.2 数字化切片考试使用评估

学生使用显微镜和数字化切片的诊断准确率分别为73.33%（22/30）和60.00%（18/30）,差异无统计学意义（χ2=1.20，P＞0.05）。学生使用显微镜和数字化切片的阅片时间分别为（1.80±0.27）h和（2.10±0.33）h，差异有统计学意义（t=7.04，P＜0.05）。

3 讨论

现如今细胞病理学诊断在我国各级医院均有实施，并且随着细胞制片技术的不断发展及信息技术的进步，细胞学数字化涂片的应用越来越广泛，技术上的成熟也大大助推了细胞涂片数字化的推广，不排除在以后有取代玻璃涂片的可能，例如临床上目前上应用较多的超声内镜下细针穿刺活检术（EUS-FNA）涂片，通过EUS-FNA能够有效判断占位性质，具有较高的检出率，对于胰腺肿瘤及胆道肿瘤有较高的诊断价值[4]。同时细胞学数字化涂片能够完全代替传统玻璃涂片，提高诊断的智能化水平，并且有助于完善细胞病理学教学模式[5]。同时数字化切片也是临床医师远程病理会诊及继续教育的重要方式，近几年随着人工智能（AI）技术的飞速发展，人工智能和诊断技术的结合越来越得到广大病理学家和计算机专家的青睐，二者的结合在许多细分专业已有了深入的研究，细胞学教学数字化的开展是一个非常有意义的探索和研究[6]。结合现状分析，将数字病理切片应用于细胞病理学课堂中具有重要的作用。目前病理实验课多的主要配置包括教室、多台显微镜设备，同时需要教师对学生进行教学。学生在教师的指引下对显微镜下观察到的病理涂片进行全面的观察的讨论[7]。但是在传统病理学实验课模式下，因为其模式过于单一和固话，已经无法满足目前病理学实验课堂教学的要求。虽然具备充足数量的教学切片，使学生可以使用显微镜对标本的组织形态特征进行观察和分析，但是无法精确提高学生对病理结构的认知程度，无法满足教学的要求。对于一些标本数量较少的外检病理学科目来说，不但无法保证教师和学生的共同观察，更不能提高学生对病理学学科整体体系的认知水平[8]。同组织学外检标本进行对比，细胞学的外检标本不仅在收集方面存在较大的难度，在制片方面的难度系数也非常高，同一个患者的不同涂片所包含的病变细胞的数量和形态都有所区别。因此在细胞病理学课堂中应用数字病理切片具有重要的作用[8]。

本次研究中所选用的数字化涂片分辨率较高、清晰度较高，能够实现对显微镜逐级放大动态的模拟，对病变进行有效观察。根据满意度评估结果可知，学生对于数字化切片具有良好的满意度，教师为了省去复杂的实验前准备工作，在教学的过程中直接选择细胞学数字化涂片库的病例便可以展开教学,非但不需要担心涂片受损或者发生褪色，并且还能够不再受到时间和地点的影响，能够和学生通过电脑共同阅片，有助于实现大班教学、小组教学及网络教学，大大提高了教学效率。学生也可以借助信息技术，例如网络及光盘等进行自学，完成学习后进行自我检测及训练强化，不会受到时间和空间的任何影响，能够提高学生的学习主观性和能动性，激发学生的学习热情[9]。通过对数字病理切片的有效应用能够为师生对切片共同观察提供便利。教师在进行图像的选择过程中可以选择清晰度较高的切片，使其能够扫描成像，通过软件标注好典型的病变类型，这样学生便能够充分了解教师所要表达的内容，能够理解实验室课堂教学的思路。其次，在进行课堂管理的过程中，通过对数字切片的合理应用有助于确保课堂教学和内容衔接的流畅性。基于现有的临床资料对切片进行全面观察，保证切片与疾病两者的有效联系，有助于激发学生的学习兴趣，提高其课堂注意力。最后，该方法不同于组织学检查方法，多数情况下，细胞病理学检查需要对一个人不同位置的脱落细胞完成取样，进而实现诊断目标。通过建立模拟学习平台能够将组织学切片、病理学切片合为一体，根据病例特点实现全面观察，了解疾病发生的过程，使学生认识到综合性思维在病理诊断中的作用。

根据此次研究结果可知多数学生在教学环节多愿意和接受将数字切片应用于病理教学中，实现对显微镜教学的替代。那么将数字化切片完全取代显微镜进行细胞学教学是否完全可以，目前仍存在较大的争议。主要原因在于部分教师认为学生在学习环节已经习惯于在显微镜下阅片，通过信息技术转化后的数字图片，在电脑中观察图片时发现病变细胞具有一定的难度，并且在高倍视野下对病变细胞和核的观察难度系数较高[10]。除此之外，主机及服务器的配置也非常重要，尤其是信息系统的优劣是细胞实验教学从显微镜向数字化切片转换的关键。在信息系统中，每一个切片的大小约为200 MB，在病理实验室中，通常情况下需要使用多台计算机才能实现数字化涂片的同时同步浏览，还需要进行逐渐放大观察，如果局域网出现故障或者传输速率较低，那么同时浏览的难度较大，对学生的阅片速度及考试成绩造成了不良影响[11]。根据数字化切片考试使用评估结果可知，在切片准确率方面，显微镜的诊断准确率明显高于数字化切片，导致这一结果的主要原因在于因为学生长期使用显微镜，最开始并不适应数字化图片的阅片方法，不能够对数字化涂片的角落进行耐心、认真地浏览，一些数量较少的病变细胞以及不典型的病例极可能出现误诊、漏诊的情况[12]。因此需要帮助学生正确使用导航系统示意图，对可疑病变进行标记便能够有效弥补这一问题。除此之外，还需要数字化切片的选择，应选择典型病例，数字化切片同显微镜课内外时间的配合应用有助于学生完成显微镜转化为数字化切片，为其课后复习提供新的途径。同时本次研究中建立了一个专门的细胞学数字化切片平台，主要目的在于为细胞学病理工作人员提供相关资料，促进交流。教师可以对该系统中的数字化切片进行整合，使用不同的标记工具将数字图片中的异常细胞逐一圈出来，标记出来，将文字描述加在每一张数字切片上面，这样为学生深入了解病变细胞相关知识提供便利，同时还能够提高学生的主动性和能动性[13]。同时数字模拟平台的优势还有能够将细胞病理学切片、组织病理学切片等进行有效融合。根据病例特点，从细节出发再到整体，使学生能够有效了解疾病的本质及发展过程[14]。除此之外教师还需要提高病理质控系统在细胞病理学教学过程中的应用。病理质控系统是病理科日常运行的重要工具和基础设施，对于数字化病理质控的发展来说具有重要的意义[15]。目前病理科日常管理模式已经逐渐转化为数字化病历管理模式，成为一种常规模式。对病理质控系统进行分析，其主要内容不仅包括疾病诊断相关的症状表现以及实验室检查，同时也和病理诊断联系密切的大体特点描述和实验室检查关系密切。上述内容均为疾病诊断的主要依据，是十分重要的材料，需要通过质控系统对其进行全面收集。使用病理诊断系统对病例资料进行收集通常为一线病理，因此具有真实性，有助于提高学生的专业学习中的学习主动性和积极性，感受到临床诊断分析中存在的乐趣[16]。同组织病理学进行对比，细胞病理学诊断方式能够和临床紧密联系，效果理想[17]。例如在诊断胸腹腔积液的过程中，需要根据临床具体勤快以及实验室检查情况，这样才能有效保证诊断的全面性和准确性。将病理质控系统应用于临床病理诊断过程中，有助于激发临床实习学生对病理学诊断、细胞病理学诊断的兴趣，进而提高其综合能力。但是作为一种新型教学方法，数字切片和病理质控系统的应用在细胞实验教学的过程中仍存在一些不足之处。主要体现在下述几方面。第一，在选择切片的过程中，因为脱落细胞切片大多数均为涂片，在进行制片时如果没有对齐均匀的涂抹则会导致切片存在凹凸不平的情况，对于全部切片的扫描效果产生严重的影响[18-19]。第二，因为需要对细胞病理展开全面的观察和分析，因此阅片者需要在放大的切片上发现病灶的位置，具有一定的难度。第三，因为病理质控系统是病理科运行的基础工具，需要将部分信息对实习学生公开，所以也提高了对细胞病理学教学者管理水平的要求，需要在实际教学环节合理筛选相关病例内容，不急需要确保学生能够得到全面、真实、有效的学习资料，同时还需要确保患者的资料不被泄露。

综上所述，数字化切片技术在细胞病理实验教学中得到了学生的喜爱，目前需要解决的问题包括诊断准确性以及阅片速度问题，通过研究其中的细节使细胞学数字化教学得到细胞病理诊断、教学及研究的广泛应用，促进和加快细胞病理学教学显微镜向数字切片的转换。同时细胞病理学是一门新兴学科，尚不完善，在理论教学和实践教学的过程中需要对其进行不断优化和总结，通过更新教学方法、改善教学质量不断能提高学生的病理诊断能力。