数字化切片在病理学教学中的应用研究

张利蕊

（河南护理职业学院，河南 安阳，455000）

病理学是连接基础医学和临床医学的桥梁。前期学生通过解剖学、胚胎学和生理学的学习掌握了正常人体形态结构、正常组织器官的微细结构和正常人体的生命活动及其规律。在这些学科的基础上，通过对比的方式学习病理学，来掌握在患病状态下机体形态、功能和代谢的变化。机体功能和代谢发生改变时，形态也会随之发生改变，所以可以通过形态学的变化来解释临床上出现的症状和体征，为后期进行临床医学课程的学习奠定理论基础。在临床实践中，应用病理学知识对疾病进行病理诊断，对正确诊断疾病，指导临床治疗，判断疾病预后等方面起到重要的作用。因此，医学界将病理诊断作为疾病诊断的“金标准”。现代医学之父William Oslar曾说过“病理学为医学之本”，由此可见，病理学在医学中处于举足轻重的地位。

1 传统玻璃切片在病理教学中的优势与弊端

1.1 传统玻璃切片在病理教学中的优势

由于病理学内容较多，并且复杂抽象，晦涩难懂，各系统疾病之间缺乏关联性，相对独立，导致学生在学习过程中感到枯燥、乏味、记忆困难。为了提升教学效果，病理学教师尝试各种教学方法，让尚未具有临床知识的、初次接触临床知识的医学生对病理学有较为清晰的认识，从而为临床学科的学习打下坚实的基础[1]。在病理学学习过程中无论是理论学习还是实验学习都需要对病变组织进行大体观察和镜下观察，对于学生来说，对病理组织切片进行镜下观察是学习病理学的重点和难点。以疾病的发病学为基础，与疾病的临床病理改变相联系，通过对典型病理组织切片的观察和分析，来激发学生对医学知识的学习兴趣，验证病理理论知识，提高学生对理论知识的理解和记忆，促进对病理临床医学知识的融会贯通。

1.2 传统玻璃切片在病理教学中的弊端

病理学理论知识相对抽象难懂，教材上配的静态插图，只显示部分变化，缺乏对病变整体的判断和认识[2]。教师无法通过静态图从宏观到微观对病变组织进行连贯细致的讲解，只能通过口头描述，来提高学生对病变组织的认识。随着大中专院校大规模扩招，学生生源质量相对降低，部分学生高中学习的文科，生物基础知识相对薄弱，面对抽象的、晦涩难懂的镜下组织的微细结构，往往会觉得手足无措；即使高中或中专学习了生物学有相关理论知识，学生理论基础差，在学习程度、学习能力、理解能力上均存在不小的差距，对于抽象难懂的镜下病理变化在教师的口头描述下很难认识理解到位，学习效果不佳，极大地影响了学生学习的积极性和主动性。

使用传统的玻璃切片进行实验教学，是以教师为主，进行验证性教学，严重影响了学生学习的参与感[3]。病理学传统的实验教学主要采用显微镜观察切片和肉眼观察大体标本，教师通过亲身指导和多媒体示范教学，学生自主观察的方式进行。整个实验课以教师为主导，学生被动接受知识，学习方式单一枯燥，学生对实验课参与感降低，失去了学习的兴趣。

传统的玻璃切片易碎，典型的病理切片不易补充。在实验操作过程中，学生可能由于粗心大意，损坏玻璃切片。随着医疗水平的提高，某些疾病治愈率提高，很难发现典型的病理变化，比如典型的大叶性肺炎分为四期：充血水肿期、红色肝样变期、灰色肝样变期和溶解消散期，随着诊疗技术的提高，在疾病早期抗生素的及时使用，上述典型过程很难看到，在临床上，往往以轻型大叶性肺炎常见，其特点是病变轻，病变范围小，病程短，有可能从充血水肿期直接进入溶解消散期，渗出物主要以浆液为主，纤维素渗出很少，临床症状和体征不明显，故临床上很难看到红色肝样变期和灰色肝样变期；又比如随着疫苗接种的普遍性，流行性脑脊髓膜炎和流行性乙型脑炎的病例基本消失，即使出现典型的病例，也不一定进行尸检，所以典型的病理切片很难收集，一旦损坏，不易补充[4]。

传统的玻璃切片易褪色，切片的数量和质量下降。随着时间的推移，玻璃切片会发生褪色，无法正确显示组织学的变化，只能通过口头描述的形式来学习。切片质量参差不齐，严重影响了学生的学习效果[5]。切片用的时间长了上面还容易形成划痕，影响学生观察切片的效果。随着招生规模的扩大，每年在校生人数都在增长，现存的玻璃切片和大体标本能够正常使用的数量不能满足教学的需要，需要及时补充。

传统的切片保管和维护需要消耗大量的人力、物力资源。使用传统的玻璃切片上实验课，需要由专人保管和维护，上课前查找、准备、清点、发放切片，下课后检查、清点、回收切片，同时切片的储存也会占用较大的空间，在此过程中浪费了大量的人力、物力资源[6]。

传统玻璃切片的观察耗时，学习效率低。学生在每次实验课中需要不断地调试显微镜，一节课下来通常只能观察几张切片，获取的信息量很少，由于切片质量参差不齐，不一定能观察到典型的病理变化，大部分时间都被浪费了，有时不能按照教学计划完成教学任务，在实验课上的学习效率相对较低。

传统的玻璃切片的观察受时间和空间的限制。传统的玻璃切片需要在实验室开放时间在显微镜下观察，在其他时间和其他地方无法进行切片的观察，严重影响了学生学习的主动性和积极性。

2 数字化切片存在的优势及不足

随着计算机技术和数字化影像设备的飞速发展，以及智能手机的普及，病理学科步入了数字病理时代[7]。为了弥补传统的病理切片的不足，河南护理职业学院引入了数字化切片。数字化切片又称虚拟切片，是利用全自动显微镜扫描平台对传统玻璃切片在高倍视野下分区进行高精度扫描，并对扫描的多张图片进行无缝拼接，形成完整视野图像，此图像可以被标注、对比、分析，并且可以在低倍和高倍视野下随意的切换[8]。电脑中储存的数字切片可实现定倍放大和缩小（10、20、40、100倍）或者无级联变倍浏览切片（1～100倍）[4，9-10]。数字化教学资源的使用，使学生通过手机或者平板利用课外碎片化时间，根据自身需要进行有效学习，从而提高了学生学习的主动性和积极性，增强了学生的学习兴趣，使得学生的学习效率更加高效[2]。许多医学院校将数字化切片扫描与应用系统引入到医学形态学的教学中，并取得了较好的成果[11-12]，如长治医学院第一临床学院病理学教研室在病理教学中引入数字化切片，并建立数字化切片库[4]；西南医科大学基础医学院将数字化切片及KoPa WiFi EDU显微数码互动系统应用于教学中[13]，既保留了Motic数码显微互动系统的基本教学功能，满足线下教学所需，又拓展了移动数据和文件共享等功能，真正发挥了网络技术的开放性、共享性，打破了传统课堂教学的时空限制，将线上与线下教学相结合，给病理学实验教学带来深刻变革。河南护理职业学院在病理学教学中引入了数字化切片与虚拟仿真系统平台，数字化切片在教学中有如下优势。

（1）丰富教学方法，提高学生的学习效率[6]。以前教师在备课或上课时需要使用典型的病理切片时，只能使用部分静态的图片，无法观察到切片的全貌，更不能无级联变倍浏览切片。现在教师可以随时随地直接调用切片库里任意一张切片，并且对典型病变进行标注，方便与同学们学习交流。针对大多数学生反映的情况：病理学学习内容多且分散，许多病变的特点，彼此之间缺乏联系，记忆困难。在传统教学中使用毫无关联的病理静态图片进行讲授，所引发的记忆的跳跃性、不连贯性等缺点都可以采用数字化病理切片进行修正[7]。课前，学生通过手机或平板不受时间和空间的限制对教师发放的预习资料（包括数字化切片）进行预习，并对数字化切片上看不懂的病变部位或者找不出的病变进行编辑标注反馈给教师。教师根据学生的反馈，在理论课上，带着学生在多媒体上从低倍到高倍，从整体到局部对典型病变进行观察，特别是对有疑问的地方进行重点讲解。通过对数字化切片的观察，加深了学生对理论知识的理解和记忆，提高了教学效率。

（2）实验室可供使用的典型的数字化切片数量和质量得到极大的满足。数字化切片可以复制、永久保存、与他人共享、可以进行在线编辑，方便了师生、生生之间的交流和学习。其他院校或者医院收集的典型切片可以通过网络分享，从而丰富了数字化切片库。数字化切片不会因为时间长久，造成褪色，不会磨损，造成质量下降，画面清晰，可以永久保存使用。解决了因学生数量多造成的标本数量不够用，标本质量降低，使用时查找、清点、分发耗时费力等诸多不便。方便了学生和老师之间的交流，使实验课上起来更轻松、更高效。

（3）实验教学形式多样，学习效率得到极大的提高。在实验课上，学生可以独立自主观察数字化切片，并且可以在组内交流讨论，每个学生都可以分享自己的观点。通过讨论学习，可以加深学生对典型病理切片的形态结构的记忆和知识点的理解，学生之间也可以查漏补缺、相互促进，有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率[14]。学生还可以通过平台在线与老师进行交流沟通，解决疑难问题。教师还可以通过系统上的数字化切片对学生进行实验考核，来了解学生对知识的掌握情况。数字化切片为学生合理利用课外碎片化时间进行课前预习、课后复习以及知识巩固提供基础，使学生在实验课堂上拥有大量时间自主探究、自主学习、互帮互助、交流合作。多种教学方式的使用，把学生从沉闷、乏味、枯燥的课堂氛围中解脱出来，变被动接受知识为适应个人的需要自主化学习，从而提高学习效果[2]。数字化切片虽然具有传统组织切片无法比拟的优势，但仍存在一定的缺陷，比如过分依赖数字化切片而导致学生不会使用显微镜以及显微镜下观察疾病能力的下降[15]。

（4）现在各大教学平台推出慕课、微课，供学生进行在线学习。病理学在线微课中结合数字化切片使用，为成人教育的学生和农村临床医生进行镜下学习提供模拟显微镜操作系统对病变组织进行观察，从而培养学生自主思考和自主观察的能力，也有利于开拓学生的视野，了解现代化医院使用信息化技术手段开展远程病理诊断、远程手术操作等远程医疗工作。

现对传统玻璃切片与数字化切片进行优劣性比较，见表1。

表1 传统玻璃切片与数字化切片的比较

在实际工作中，医生大多数情况下是需要先在显微镜下观察疾病，当遇到疑难病例时，再将其扫描为数字化切片，与同行专家进行远程在线交流，探讨疾病；当遇到有教学价值的病例时，将其纳入数字化切片库，这样可使得数字化切片库更加精炼、条理，所以对于显微镜的使用技能的培养是不能松懈的，只有这样才能培育出适应国家全方面发展的医学人才[4]。

针对这个问题在此提出相应的对策：将数字化切片与虚拟系统中的虚拟显微镜联合使用，真实地模拟显微镜的操作步骤，来观察数字化切片。在此过程中，既练习了显微镜的操作步骤，又快速地观察了切片，更新了教学手段，使实验教学过程实现了纯数字化教学。另外，在学生进入临床实习之前，还可以通过加强对显微镜的操作技能岗前培训，使学生熟练地掌握显微镜的操作方法，适应岗位的需要。

方贤磊等[16]指出数字化切片还存在以下不足：数字化扫描系统费用昂贵，高校如果将其用于教学，需要大量的教学经费投入；虚拟仿真系统占用的内存较大，对计算机存储能力要求较高，教学过程中偶有卡顿现象；线上教学对网络环境要求较高，没有流畅的网络环境作为支撑，线上教学很难顺利完成。所以针对这些问题，需要学校相关领导和部门给予极大的经费支持，来推动数字化切片的使用，提高教学效率，和学生的学习效率。

病理学教学内容繁多，理解困难，知识点零碎，不宜记忆，将数字化切片运用到病理教学中，极大地提高了教师的教学能力和学生的学习效率，极大地推动了病理学教学数字化教学的发展。