數字切片在病理學實驗教學中的應用

宋文剛，張延新，高鳳蘭

（漯河醫學高等?？茖W校，河南 漯河 462002）

在臨床醫學、護理學等多個醫學專業教育中，病理學是一門重要的主干課程，同時又是一門聯系基礎醫學和臨床醫學的橋梁課程。病理學運用自然科學的方法來研究疾病的形態、代謝及功能的改變從而揭示疾病的發生發展規律，為疾病的診斷、治療和預防提供理論基礎。病理學教學中的重點、難點內容是病理變化及疾病狀態下細胞、組織、器官乃至機體的形態學變化。一定意義上，病理學是一門實踐性較強的形態學學科[1]。在實驗教學中，學生使用光學顯微鏡觀察病理學切片，從微觀形態上認知病變特點，促進了對病理學理論知識的融會貫通。病理學實驗教學在病理學教學活動中處于重要地位。但實驗教學中，病理切片的大量制作、保存管理不當、切片老化、日常損耗等影響了教學效果，而數字切片的應用解決了這一系列的問題。

數字切片（Digital Slides），又稱為虛擬切片，系經全自動顯微鏡掃描及相關軟件系統對傳統玻璃切片進行掃描和無縫拼接而生成，包含了傳統玻璃切片的一切信息。數字切片的應用大大提高了病理學實驗課教學效率，顯著提升了教學效果。

1 玻璃切片的局限性

在以往病理學實驗教學中，學生需要使用顯微鏡對傳統玻璃切片進行觀察，而傳統玻璃切片在教學中存在較大的局限性。因觀察玻璃切片需要在實驗室使用顯微鏡才能進行，所以學生的學習有著時間和空間上的局限性；玻璃切片制作數量巨大，但不能保證每一張切片的質量，存在影響實驗教學效果的可能性；玻璃切片經反復使用及長期保存易破損或褪色。所以，玻璃切片在實際使用中有一定的缺陷，影響了實驗課的教學效果，且不利于學生的自主學習。

2 數字切片的制作

數字切片是利用數字切片掃描系統將玻璃切片數字化而生成的完整切片。制作數字切片的基本過程如下：

首先，在低倍物鏡下使用全自動顯微鏡對玻璃切片進行掃描逐幅采集圖像，顯微掃描平臺將自動按照切片的X/Y軸方向進行掃描和移動并在Z軸方向進行自動聚焦而得到圖像。在低倍物鏡對整張切片進行圖像采集完成后，在高倍物鏡下進一步掃描采集高分辨數字圖像。然后由圖像壓縮和存儲軟件系統將掃描系統采集到的圖像進行自動化無縫拼接，最終生成整張全視野的數字化切片（Whole Slide Image，WSI）。

3 數字切片在病理學實驗教學中的應用

數字切片包含玻璃切片的全部信息，并且僅需用電腦鼠標選擇切片任意位置即可實現無極變倍連續縮放瀏覽。數字切片還可在切片全景導航下進行不同倍數的觀察，這樣高倍鏡下的圖像與低倍鏡下的位置形成良好對應，彌補了玻璃切片“肉眼看不見、鏡下看不全”的缺陷（數字切片與玻璃切片的比較見表1）。數字切片的應用提高了病理學實驗課的教學效率，提升了課堂教學效果。

表1 數字切片與玻璃切片的比較

3.1 提高了教師的備課效率

在以往的實驗課備課中，教師通過多媒體課件或者顯微鏡多媒體教學系統來展示顯微鏡下切片的病變特征。這樣的展示具有一定的教學效果，但不能夠對切片進行全面的、動態的、清晰的觀察。多媒體課件的制作以及顯微鏡的調節還會占用一定的時間。數字切片的應用減少了制作多媒體課件的準備工作，僅需使用圖片瀏覽軟件進行觀察并且方便于病變特征提前定位和標注及集體備課，提高了教師備課的效率。

3.2 提升了學生的學習效果

病理學實驗課中數字切片的使用，使學生不但可以對照病理學圖譜觀察切片中典型的病變特征，還可以全視野瀏覽，進而更好地掌握病變特征。在對病理學切片的觀察中，學生還可以結合組織學數字切片進行正常組織和病變組織的比較，在對照中找尋病變組織的特征。同時，數字切片的應用還使得師生之間及學生分組討論更容易開展；數字切片的使用突破了玻璃切片的時空及設備限制，滿足了學生的個性化學習需求，學生可以通過實驗室、在線學習等方式對所學內容進行預習、復習等。

3.3 改進了學生的考試方式

使用玻璃切片進行病理學實驗考試存在考核內容單一、受偶然因素影響、考試過程復雜等缺點。使用數字切片則可對考試內容進行標準化設置，減少了考試中偶然因素的影響從而為考生提供公正的平臺。

總之，數字切片的應用促進了病理學實驗教學模式和考試方式的革新。數字切片在教學培訓、遠程教育、遠程會診、切片存檔、病理讀片等方面還有著廣泛的應用[2，3]，這必將在很大程度上促進病理學實驗課乃至理論課教學模式的改進。

[1]何瓊瓊，周建華，文繼舫，等.強化病理學實驗教學，培養醫學生綜合素質[J].山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2007，9（3）：282-283.

[2]危曉莉，姚根有，周韌，等.虛擬顯微鏡技術在病理學中的應用[J].基礎醫學與臨床，2012，32（7）：847-849.

[3]葉翠芳，李和，楊世明.數字切片在形態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，2008，10（4）：497-499.