基于數字化病理平臺的病理實驗教學方法探索

譚娜　鄭洪　黃佳佳　楊曉榮　吳興龍

摘 要：傳統病理學實驗教學模式存在許多問題，教師無法在有限的時間內引導學生自主式、合作式、探究式學習，不能滿足精準醫學下人才基礎知識的儲備。而數字化病理平臺的建立，不僅可以滿足臨床診斷需要，而且可以極大的解決實驗教學中的諸多問題。

關鍵詞：數字化病理 實驗教學

在大數據的時代背景下，隨著科學技術的不斷發展，病理大體標本數字化3D模型的成功構建、病理切片制作全片數字化圖像（wholeslide image，WSI），即虛擬切片的出現，使得數字化病理平臺的建設成為可能和必然趨勢。而在新的形勢下，如何利用數字化病理平臺開啟新型的病理實習課教學模式，如何結合病理學教學的自身特點和規律，以提高教學效果和質量，是病理學教學面臨的一個重要課題，也是病理人應該關心的問題。

一、數字化病理平臺

數字化病理就是指將計算機和網絡應用于病理學領域，是一種現代數字系統與傳統光學放大裝置有機結合的技術。數字化病理平臺的建設主要包括以下幾方面：①高清相機360度拍攝處理后的病理大體標本圖像，運用軟件技術進行處理，實現標本的數字化3D互動展示[1]；②利用數字顯微鏡或放大系統在鏡下對玻璃切片進行逐幅掃描采集成高分辨數字圖像，將圖像壓縮與存儲軟件將圖像自動進行無縫拼接處理，制作生成整張全視野的數字化切片（Whole Slide Image，簡稱WSI），再將這些數據存儲在一定介質中建立起數字病理切片庫；③對所得大體標本和組織切片的數據進行整合、標記、存儲、輸出等一系列的網絡化管理，同時成立數字化病理平臺管理團隊，制定平臺運行規范和流程，定期維護。

數字化病理平臺的建立，一方面極大的滿足病理學等形態學相關學科的教學與考試，另一方面可應用于臨床病理，如：病理科讀片交流會議、重大病例遠程會診與咨詢、醫院病理科信息化管理、科研成果的分析與交流、病理住院醫師或進修醫師規范化的培訓與考核、建立常規和疑難病例的可視化資源數據庫、圖像的標準化分析和統計分析等諸多工作中。

二、數字化病理平臺在教學上的應用

1.傳統教學模式

病理學主要是在形態學水平上，通過肉眼和光學顯微鏡對大體標本和組織切片進行全面、細致的觀察，從中捕獲異常、或病變信息，探討疾病基本的病因和發病機制，并對疾病進行診斷[2]的一門實踐性極強的學科，是各層次醫學生必須學習的課程之一。對于病理學實習課程的學習主要是通過大體標本及組織切片觀察，理解和認識各類疾病的病因和發病機制，為臨床治療奠定一定的基礎。然而，傳統的課堂填鴨式教學方法、師資力量的嚴重短缺、教學資源的老化等使得教學質量和水平面臨巨大挑戰。主要體現在以下幾方面：

（1）傳統大體標本教學的不足

傳統大體標本大多使用玻璃容器承載，用大量福爾馬林固定液浸泡，再用玻璃蓋用膠封存。對大體標本的教學存在以下問題[3]：①標本制作過程繁瑣，制作要求較高；長久的保存較占用空間；易褪色生銹；標本沉重、不宜反復挪動；學生觀察中易損壞；福爾馬林固定液體易渾濁；反光折射不利于對標本的觀察；液體有一定毒性且易揮發、易滲漏，有安全隱患。②教學過程中，隨著學生人數的增加，標本數量顯得不足但又無法及時補充。需多輪次進行重復講解，無形中減少了學生觀察和思考時間；病變講解時，有些重要標本不能進行細致的觀察與示教，有的學生觀察距離較遠，增加了觀察的難度，導致教學過程展示不全且較模糊，使得教學效果受到一定程度的影響。③授課方式基本上是以“教師講授，學生接受”為主，學生在實習課中處于被動狀態，影響了學習的主觀能動性，妨礙了師生間和學生間的交流互動，不利于學生開展自主學習與合作學習。

（2）傳統組織切片教學的不足

傳統組織切片教學主要是利用顯微鏡來觀察組織切片，存在以下問題[4]：①年代久遠的組織切片，大多有脫片、老化的現象，不利于學生觀察學習。②及時補充新的組織切片，一方面某些罕見教學切片無法再重新獲得，很多疾病模型幾乎不能再重新建立；另一方面，學生人數的不斷增加，對顯微鏡和組織切片的盲目補充存在一定的資源浪費和不合理利用。③學生觀察切片過程中，對顯微鏡的運用不夠熟練和規范等，導致顯微鏡和組織切片人為損毀的概率大大增加。④教師只能對學生進行一對一的幫助，在不同學生間反復尋找展示典型病變的區域，使得教學效率遠遠滯后于現代教學特點的要求。⑤無法同時提供相應正常組織學切片作為對照，較難理解和把握病變的特點，學習效率相對低下。⑥傳統組織切片必須依托顯微鏡才能進行觀察，供移動的信息量有限，較難提供課堂之外的學習和復習的機會，無法開展規模化的遠程教學及資源共享。

2.數字化病理平臺下新型教學模式

在數字化病理平臺的依托下，病理學的授課方式逐漸轉變為以“教師引導，學生學習”的新型教學模式。該模式使得教師利用更充足的時間引導學生自主性學習、合作式學習及探究式學習，使學生處于主動狀態，真正以主體身份參與到學習的過程中，解決了傳統教學模式所遇到的困難。

（1）數字化大體標本教學的應用

①將病理大體標本進行整理，挑選典型標本進行數字化處理，配上文字說明及特點描述，按照所屬章節進行歸類，便于大體標本的有效管理。②極大的節約了標本存儲的空間、增加了教師授課和學生自主學生的時間。學生人手一份標本，可使教學內容更直觀、更動態、更形象。③大體標本圖像典型規范，易保存、易重復、易更新等，學生可輕松完成對標本由遠及近、由整體到局部的連續觀察[3]，尤其適合微小病變的近距離觀察，幫助學生對病變有更清晰的認識。④嘗試把每一種病變的圖像與相關特點描述做動態鏈接，方便學生在學習過程中隨時反復查找、對比宏觀和微觀的差異，更好的認識疾病。⑤具有跨章節、越病變、綜合性的特點，教師和學生更加注重各章節知識的融合與連貫，豐富知識信息量，整合和體現教學大綱的內容。

（2）數字化病理切片教學的應用

①建立超大容量的數字病理切片庫，保存珍貴的病理切片資料，解決了玻璃切片不易儲存保管、易褪色、易損壞、易丟片掉片和切片檢索困難等問題，實現同一張切片可在不同地點同時被很多人瀏覽，同時也利于信息化、網絡化的管理[5]。②通過特有的閱讀軟件，學生可隨時對數字切片任何區域進行不同放大倍率的瀏覽，能在鼠標操縱下選擇切片任意位置完成無極變倍連續縮放瀏覽，同時提供切片全景導航，使高倍鏡下的圖像與低倍鏡下的位置形成良好對應，還能實現切片的定量分析和標注，利于教師對典型病變部位的講解。③不同于普通計算機瀏覽圖片縮放只改變圖像大小而無法改變分辨率，數字化病理平臺下組織切片的瀏覽圖像信息高級保真，完美還原了顯微鏡下組織切片的觀感水平。④在觀察數字切片的同時，可對照相應正常組織學切片，幫助學生理解和把握病變的特點，提高學習效率。⑤可與數字化大體標本的教學充分有機結合，對比學習便于系統的認識疾病。

結語

數字化病理平臺下的病理實驗教學，可將課堂延伸到課外，還可將數字化病理平臺的資源分享到手機網絡學習中去，如利用微信輔助案例教學[6]等。使教學不受時間和空間的限制，讓學生在每次學習中都可以復習頭腦中已經模糊的病變，復習的時間和效果得以保證，更好地激發學生的學習興趣，活躍教學氣氛，大大提高教學效率。同時，學生通過主動學習和合作學習可以提高其分析病理改變、探究疾病發生發展及演變的能力，有助于培養良好的自學習慣，有助于學習思維能力的提升，便于接受知識、拓展知識，提高綜合素質，對醫學知識有全面系統地認識，為今后的臨床實踐奠定良好基礎。

參考文獻

[1]冉華全，江竣，曾照芳.基于對象全景技術的病理大體標本數字化3D標本制作研究[J].激光雜志，2013年03期

[2]肖勝軍，曾思恩.虛擬切片在病理學實驗教學中的應用[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2010，12（8）：836-837

[3]馮莉，陳偉彬等.數字化大體標本在病理互動教學中的應用[J].課程教育研究.2016年第12期

[4]探討數字化病理在病理教學中的應用[J]，蔡永萍，江燕，現代醫藥衛生，2012年9月30日第28卷第18期：2849-2850

[5]基于顯微互動系統的數字化病理實驗教學初探[J]，劉慧萍，顏利晶，張國民等，高等醫學教學研究（電子版）2015年9月，5（3）：7-10

[6]微信輔助案例教學法在藥理學教學中的實踐探索[J]，覃麗，杜可，郭亦杰等，教育教學論壇，2016年10月第40期：129-130