数字切片在医学检验专业形态学实训教学中的应用与探索*

卢 虹

（福建卫生职业技术学院）

引言：医学检验是一门以形态学为核心内容的学科，以培养形态学检验工匠人才为目的,在教学中强化形态学实训教学,提高学生形态识别的能力[1]。随着检验仪器的不断发展，大部分检验科的常规工作都由机器替代。尽管在临床上形态学检验仪器越来越全能化，但由于各类细胞，特别是骨髓标本片中的细胞形态具有多样性、相似性等特点,仪器无法进行准确的识别,仍需要检验的专业人才来检测[2]。人眼显微镜下形态观察仍是诊断许多疾病的金标准[3]，因此，检验人员的专业能力就显得至关重要。这对高职院校培养具有扎实的形态学检验基本技能的人才提出了更高要求。目前，形态学的传统实训教学是采用教师讲解、学生实践、教师再讲解的方式进行，这受到了时间和空间的限制。特别是后疫情时代，新冠病毒还未消灭，如何有效地开展线上实训教学是需要面临的首要问题。随着科学技术不断发展，计算机网络技术在医学形态学实训教学的广泛应用，利用数字切片技术可以很好地解决这些问题，使教学效果得到了提高。这对医学检验专业形态学实训教学的改革及实训教学质量的提高有重要意义。

一、数字切片库的构建

（一）数字切片扫描系统的原理

数字切片（whole slide image，WSI）是利用计算机结合显微镜摄影技术，将普通的玻璃切片通过数字切片扫描系统快速扫描为一张全视野的数字化虚拟切片，数字切片保持玻璃切片的完整性和真实性[4]。数字切片扫描系统包含硬件、软件两部分，其中硬件包含了数字切片扫描装置与高配置的计算机，而软件涉及较多，包括图像浏览与图像分析软件、专业级快速扫描控制软件等。利用配套的数字切片浏览软件，可以对切片进行不同倍率（4x,10x,20x,40x,100x等）观察以及任意方向移动的浏览和分析处理，就好像在计算机上操作显微镜一样，实现无级连续变倍浏览切片[5]。将大量的数字切片进行统一编排、分类和归档，存储在大型电脑中就是数字切片库。

（二）数字切片库的建立

在后疫情时代，利用网络信息技术进行线上教学的模式已成为趋势，这就给线上实训教学带来了很大的挑战，为保证学生的实训课程能够保质保量的完成，本实训室利用麦克奥迪数字切片扫描系统建立数字切片库。对寄生虫的虫体切片，用10倍镜头进行扫描得到整张切片的图像;对寄生虫虫卵切片均使用40倍镜头进行扫描;对各类血液病外周血标本片、骨髓标本片、微生物细菌标本片、尿液及体腔积液等标本片先用低倍物镜（10X）采集整张标本片的全视野，再选择形态典型、染色较好、分布均匀的区域在油镜（100X）下进行扫描，生成数字切片。采集好的图像按照标本种类和疾病类型进行编号、命名、归类并存储在固定文件夹中存档。目前，本实训教学中心已构建血液学检验、临床检验基础、寄生虫检验的数字切片库。

二、数字切片在形态学实训教学中的应用

（一）数字切片在《寄生虫检验技术》实训教学中的应用

《寄生虫检验技术》这门课主要是研究寄生虫形态结构、生活史、致病特点、实验室诊断、流行规律、防治原则等[6]。《寄生虫检验技术》这门课程的实训教学主要是让学生观察成虫及虫卵的形态，近年来，本实训室的寄生虫标本片由于褪色、破裂等原因使优质的标本片渐渐减少，导致实训室内标本片质量不一，无法保证每位学生都分发到高质量的标本片。学生在实训课上利用数字切片，每位学生都能有质量好、形态典型的切片进行形态观察。数字切片也解决了标本片价格昂贵的问题，节约了教学成本，提高了教学资源的利用率，达到教学资源共享的目的。

（二）数字切片在《临床检验基础》实训教学中的应用

《临床检验基础》是一门综合性医学应用学科，在临床的实践性和应用性很强，其中外周血细胞、尿液有形成分等形态学检查对临床疾病诊断具有重要意义，形态学检查是本门课程中重要的教学环节[7]。本课程中外周血细胞、尿液、其他体液、分泌物和排泄物等有形成分形态学检验对临床疾病诊断具有重要意义，而异常形态的成分，其形态特点变化多端，不易辨认[8]。通过收集学生平时推片染色良好的正常外周血涂片，临床典型的异常血涂片标本、各种体液、分泌物和排泄物等标本进行制片、染色，利用数字切片扫描系统扫描成电子切片，建立《临床检验基础》课程的切片资源库。在实训课上利用数码互动系统发放给学生进行观察。这样学生可以随时观察到这些形态，丰富了形态学的教学资源，有利于提高实训教学的教学质量。

（三）数字切片在《血液学检验技术》实训教学中的应用

《血液学检验技术》是医学检验专业的核心课程之一，主要用于协助血液病诊断、疗效观察和预后判断等职业能力的需要设立的一门专业必修课[9]。由于骨髓细胞形态千变万化、分类复杂、疾病繁多，鉴别难，一直被学生反映是较难掌握的课程[10]。这就要求在实训教学过程中，教师要有丰富的专业知识及实践能力，需要进行大量的阅片，对教师的业务能力提出了更高的要求。利用数字切片扫描系统，教师不定期查看电子切片，实时接触临床真实病例，不断提升自身的教学业务水平。

《血液学检验技术》实训教学目标之一是要求学生能掌握正常及常见血液病的血细胞形态学特征。在实训教学中，可利用数码互动系统，将数字切片分发到学生机上，利用数字切片浏览软件对数字切片进行不同倍数的观察，可以实现多张切片来回切换对照观察，教师也可在切片中截取典型的细胞进行讲解，并保留典型细胞作为实训教学案例使用，为学生在课后复习提供更丰富的图库资源。同时结合临床资料对数字切片进行全面观察、分析，使学生把数字切片与疾病两者有效联系，有助于激发学生的学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。学生也可以借助数字切片进行自学，强化练习，课后复习，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[11]。

（四）数字切片在形态学实训技能考核中的应用

传统的形态学考试是学生随机抽取标本片在显微镜下找出指定的考核成分后拍照、命名、提交。由于学生人数较多（需要分组进行考核），实验准备烦琐，又存在玻璃切片标本质量不一等问题，这种考核模式既费时，又不好把控实训考核的公平性。在形态学实训考核中利用数字切片与数码互动实训室相结合的方式，教师发放电子切片，学生在电子切片上找出需要考核的有形成分，拍照、命名、提交。这种模式既节约了时间，又保证了标本的质量，同时也让形态学考试更贴近临床，确保了考核的有效性、真实性、公平性与客观性，成绩也更有可比性。

（五）解决疫情期间线上实训教学的问题

在新型冠状病毒流行期间，学生无法返校上课，为响应教育部“停课不停学”的要求，我校利用网络平台开启了线上教学。形态学的线上教学则使用数字切片进行，教师对细胞形态进行讲解，学生在家用电脑观察数字切片，学生不懂的细胞形态截图与教师交流，实现跨时空的交流学习。同时也方便于学生课前预习及课后复习，促进了自学能力的培养。

三、数字切片的特点

（一）数字切片与玻璃切片的比较

传统的形态学实训课中，学生必须在实训室使用光学显微镜观看玻璃切片，受到了时间和空间上的限制;其次，玻璃切片在使用的过程中容易损坏、褪色、不易保存;此外，还受到切片的质量的影响。

数字切片是从玻璃切片扫描出来的图像，但与玻璃切片相比，有以下的优势；其一，数字切片以文件形式储存，不易损坏，方便保存，减少损耗，节约了实训教学的成本;其二，利用数字切片，学生可以随时在电脑端用数字切片的浏览软件对切片进行自主观察，不受时间和空间的限制，能充分调动学生学习的积极性和主动性,培养学生的自主学习能力，特别是在疫情期间，可跨越时空完成线上的形态学实训教学，保证形态学实训教学的顺利完成;其三，将数字切片与数码互动相结合的方式应用在形态学的实训考试中，使得考试更方便、更公平，数字切片资源也更丰富。

（二）将数字切片应用于教师和学生技能竞赛水平的优势

近几年，在全国检验形态学的技能竞赛中，均是利用数字切片作为考核工具，考核教师和学生对骨髓细胞和外周血细胞形态识别的能力，以及对疾病诊断的综合能力。我校自购入数字切片扫描系统后，通过将数字切片引入日常的形态学实训教学和实训考核中，提升了学生形态的辨认能力。近年来，我校师生在全国检验技能大赛中均获得优异的成绩。技能大赛是以提高实验教学质量、激发学生学习兴趣，提高学生的操作技能和实践能力，培养学生严谨的学习态度、科学的研究方法为目的[12]。参赛选手具备娴熟的操作技能和扎实的专业知识功底是取得优异的竞赛成绩关键[13]。以赛促教、以赛促学，将技能竞赛与常规教学有机融合，将竞赛内容与平常的实训教学相结合，可提高学生的专业能力。

（三）数字切片与显微互动实训室相结合，提高学习兴趣

我校主要使用显微数码互动实训室进行形态学的实训教学，该实训室配备了60+1套设备，可容纳60名学生同时观察标本片。在数码互动实训室中学生利用显微镜自主阅片，可在电脑上实时查看显微镜下的图像，教师通过互动软件查看学生电脑屏幕，若学生电脑上有典型的细胞也可向全班同学分享屏幕，达到教师和学生的电脑实时有效互动。在数码互动实训室加入数字切片的教学方式，可以让教师和学生在同一时间观察同个数字切片或多张切片，实现资源共享，学生实时观察数字切片更具有对比性。

本实训室在医学检验形态学的实训教学中利用数字切片和传统玻璃切片相结合的方式开展实训教学。经过一学年的学习后，对2020级医学检验专业301-304班196 位学生，采用调查问卷的方法，对利用数字切片进行实训教学的兴趣度、学习效果的影响等方面进行调研，调查结果显示：4个检验专业班196名学生中，91.84%的学生认为利用数字切片能提高形态学的学习兴趣，93.37%的学生认为数字切片有利于提高在实训课程中与老师的互动，90.81%的学生认为在线上教学中利用数字切片的方式很有效果，96.43%的学生认为利用数字切片与传统玻璃切片相结合的授课方式更有利于形态学实训课程的学习。

问卷调查结果表明，利用数字切片能提高学生形态学的学习兴趣，数字切片与玻璃切片相结合的方式有利于学生对形态的学习，便于学生观察、提问、交流和课后复习。在传统教学模式下将数字切片与玻璃切片相结合的方式，丰富了学生的学习方式及内容，可以充分调动学生学习的自主性，有利于学生学习效果的提高及学习兴趣的培养。

四、存在问题及解决办法

（一）数字切片的使用会减弱学生对显微镜使用的能力

正确使用显微镜是医学检验专业学生的基本操作，而数字切片是在电脑上查看、识别有形成分，如果完全用数字切片替代显微镜进行形态观察，会导致学生使用显微镜的技能弱化。所以在线下的形态学实训教学中应采用数字切片与传统显微镜观察标本片相结合的方式，既提高了学生形态识别能力，同时又加强了使用显微镜的技能。

（二）数字切片处理后的图像存在一定的失真和色差

数字切片与真实标本显微镜下的形态对比存在一定程度图像失真、色差和分辨率不足等缺点。例如：骨髓细胞胞质中的颗粒颜色存在色差，核染色质结构不太清晰等，这会影响学生对细胞的正确辨认。希望随着科技进步，应用软件不断开发、升级，这些问题能迎刃而解。

（三）数字切片不能准确反映疾病的真实特征

由于数字切片一般只对选定范围内的区域进行扫描，有些疾病具有诊断价值的细胞密度低，未完全扫描出来，无法观察到，故部分数字切片不能准确地反映疾病的真实特征。而且在骨髓细胞检验中，利用数字切片无法在低倍镜下进行巨核细胞的计数、骨髓增生程度判断。针对这种情况，可以让学生在传统的玻璃切片中进行观察。

五、结语

综上所述，将数字切片作为一种新的教学手段应用于医学检验专业形态学实训教学中，对医学检验形态学实训教学的改革有重要的意义。下一步，我们将继续丰富切片库的资源，同时利用学校的网络服务器，实现手机、平板、电脑共享，随时随地进行数字切片观察、学习、交流等。虽然数字切片在实际使用过程中存在着一些问题，但是相对于传统的实训教学方式有较强的优势。数字化实训教学势必成为一种趋势，也逐渐成为现代化医学教育的重要组成部分。因此只有重视医学检验形态学的实训教学，让实训教学发挥出应有的作用，才能培养更多的实践能力强、具有创新精神的实用性人才，让医学检验实训教学开辟更广阔的前景。