虛擬切片技術在組織胚胎學實驗教學中的應用研究

摘 要:隨著計算機虛擬現實技術、網絡技術和數字媒體技術的不斷發展，虛擬現實技術已在醫學院校實驗教學中廣泛應用。本文主要介紹虛擬現實技術的概念、虛擬切片在我校組織胚胎學實驗教學中的實例以及作用，說明虛擬現實技術對組織胚胎學實驗教學的深遠影響。

關鍵詞:虛擬切片 實驗教學 應用研究

中圖分類號:G4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0143-02

目前，虛擬現實技術已經在教育、建筑等領域得到了廣泛的應用，其中，在醫學領域中組織學與胚胎學教學(簡稱:組胚)中也已有所應用。組胚主要從形態學角度來研究人體細微結構、功能關系和發生發展的科學，只是組織學著重闡明人體細胞、組織和器官系統;而胚胎學則著重闡明人體結構發育分化的程序和生長變化的規律性，具有很強的直觀性和實踐性，實驗教學在組織胚胎學教學中具有極其重要的地位。

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實(virtual reality，VR)技術是20世紀90年代以來興起的一種新型信息技術，是利用3D數字化技術、科學可視化技術，在計算機中生成三維逼真地反映現實世界客觀規律的虛擬環境，使用者借助特定設備，便可進入虛擬空間，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會[1]。他是繼多媒體之后，教學技術領域出現的又一新型教學媒體。虛擬切片系統始于1998年，美國愛荷華州立大學建立了虛擬切片教學網站。2002年Heidger等采用部分虛擬切片、保留部分真實切片結合的辦法進行實驗教學和臨床應用[2]。2003年Blake等采用漸進式虛擬切片，最終徹底取代真實切片的方法進行教學[3]。美國威斯康辛醫學院直接使用虛擬切片進行實踐教學。國內很多醫學院校如第四軍醫大學和安徽醫科大學等都先后在醫學形態學實驗教學上進行了虛擬現實技術的實踐研究。應用虛擬切片進行形態學實踐教學已是大勢所趨。

2 虛擬切片在組織胚胎學實驗教學中的應用

虛擬切片是將傳統的玻璃切片經過數字掃描，用數字化掃描系統產生一高分辨率的數字化圖像，用于醫學數字化圖像分析。虛擬切片能從存儲系統檢索，在運行圖像管理軟件之后在計算機屏幕上觀察的方式就如同在顯微鏡下觀察。

2.1 基于虛擬切片的組織胚胎學實驗教學實例設計

實驗教學中通過數碼互動顯微鏡系統與虛擬切片系統的相互結合進行教學。課前15分鐘，教師首先利用在虛擬系統中的典型結構講解實驗重點觀察的結構，同時隨時放大或縮小虛擬切片，講解虛擬切片的方位結構，讓學生了解虛擬切片的全貌。學生自己觀察虛擬切片時，可以根據虛擬切片的全貌順利的找到要求觀察的重點內容，在觀察切片過程中遇到困難時，可以利用數碼互動系統及時和教師溝通，對于普遍存在的問題，教師可以利用虛擬切片和數碼互動系統的示教功能向全體學生講解，進行及時全面的輔導。對于胚胎發育實驗中的一些難理解的過程，可以以動畫形式通過數碼互動示教系統給學生展示講解，加深學生的理解。在實驗過程中對于一些特殊的、少見的學生難以制作的虛擬標本切片，在課堂上給學生講解虛擬切片的制作過程以及注意事項，學生同時可以結合自己制作虛擬切片過程中的感受來參與討論，形成一種自主學習的氛圍。通過實踐教學，我們發現這種現實和虛擬相結合的教學激發了學生的學習興趣，有利于大學生自主學習能力的提高，有利于大學生科研創新能力的形成。

2.2 虛擬切片應用在組織胚胎學實驗教學中的作用

傳統實驗都是基于標本切片的實物教學，需要足夠的數量和品種齊全的切片標本。近年來，由于招生數量膨脹，實驗場地相對不足及實驗設備相對滯后導致實驗實習輪次增多，切片不足，實驗人員不足，教師負荷大，教學效果不佳。為解決實驗教學中的問題，我院積極整合教學資源，將虛擬切片引入日常組織胚胎學實驗教學中，很好的彌補了教學資源不足的缺點。另外現實切片制作和虛擬切片相結合的教學方式可以提高教學效率，豐富學生的知識，可以隨時取圖，進行圖像分析;虛擬切片可以永久保存，節約時間和經費。采用虛擬切片制作和數碼互動相結合的實驗教學方法，可以提高學生的學習興趣，學生能夠較快的掌握重點觀察內容，提高教學質量。我校擬在BB教學平臺的基礎上進一步建設形態學虛擬教學平臺，學生可以利用網絡遠程登錄教學平臺，通過網絡平臺加強師生之間的交流，提高學生自主的學習能力。

2.3 虛擬切片應用于組織胚胎學實驗教學的不足

根據我校實施虛擬切片教學以來，發現在實際利用中虛擬切片也有不足之處。

(1)虛擬切片圖像儲存問題和制作問題。國內很多高校采取購買先進的虛擬切片庫系統，但是這將不利于學生對傳統的顯微鏡用法的掌握。如果是學生自己制作虛擬切片，又將面對圖像識別和處理的一系列問題。我們擬在教學中充分調動學生的積極性，讓部分學生參與制作切片，這樣可以使學生在制作的過程中學會石蠟切片的制作技術。但是由于經費和時間的問題，大批量的讓學生還是不能直接參與制作過程。

(2)缺少“實物感”。學生在實驗中接受的只是一個虛幻的東西，并不能感知其制作過程。無法想象其正常生理的實物感。

通過虛擬切片教學體系的建設以及實踐過程，虛擬切片作為一種新的實驗教學方式顯示出巨大的優勢，在解剖學、病理學等相關形態學實驗教學中將發揮更大的作用。

參考文獻

[1]葛萱，王消.虛擬現實技術在教學中的應用模式探析[J].中國醫學教育技術，2007，21(3):198.

[2]Heidger PM， Fred D， Daniel C， et a1.Integrated approach to teaching and testing in histology with real and virtual imaging[J].Anat Rec，2002，269(2):107-112.

[3]Blake CA，Lavoie HA，Mitlette CF.Teaching medical histology at the University of South Carolina School of Medicine:Transition to virtual slides and virtual microscopes[J].Anat Rec，2003，275B(1):196-206.

[4]吳波，周曉軍.虛擬病理切片及其應用[J].臨床與實驗病理學雜志，2007，23(3):358-359.