王健君，李曉敏，彭彥霄，李玉磊，吳敏，季娜 ，石蕾

（皖南醫(yī)學院 1組織學與胚胎學教研室，2病理學教研室，蕪湖 241002）

組織學與胚胎學數(shù)字切片的制備及在實驗教學中的應用

王健君1，李曉敏2*，彭彥霄1，李玉磊1，吳敏1，季娜1，石蕾1

（皖南醫(yī)學院1組織學與胚胎學教研室，2病理學教研室，蕪湖 241002）

實驗教學是組織學與胚胎學課程教學的重要組成部分。利用數(shù)字切片的優(yōu)勢，制備組織學與胚胎學數(shù)字切片應用于實驗教學，可以豐富教學內容，提高教學質量，以此推動教學改革，優(yōu)化教學過程。

組織學與胚胎學；數(shù)字切片；實驗教學

組織學與胚胎學屬于形態(tài)學科，其教學主要通過理論課和實驗課來完成。實驗課可以驗證理論課的知識，并加深學生對理論知識的理解和記憶。組織學與胚胎學實驗課的核心內容是通過顯微鏡觀察教學切片中的細胞、組織和器官形態(tài)，因此切片質量和鏡下觀察效果直接影響學生掌握知識的程度。數(shù)字切片因為可以彌補傳統(tǒng)實物切片的某些不足，被越來越多的醫(yī)學院校所采用。我院于2017年購置全自動數(shù)字切片系統(tǒng)供組織胚胎學、病理學等形態(tài)學科使用。該系統(tǒng)對實驗教學切片進行全信息、高分辨率快速掃描，制成數(shù)字化圖像（數(shù)字切片）存入計算機硬盤，通過局域網(wǎng)絡，將數(shù)字切片與配套的顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)結合起來應用于實驗教學，極大地提高了組織學與胚胎學實驗課的教學效果。

1 傳統(tǒng)切片的局限

傳統(tǒng)的組織器官玻璃切片，在實驗教學中存在局限性：①玻璃切片的制備過程復雜，常用的HE染色及一些較復雜的特殊染色切片存在年代久遠易褪色的現(xiàn)象，不易長期保存；②為滿足實驗教學，提高教學質量，需要保證同樣的組織切片每人一張。我院安排五個實驗教學班同時上課，一個實驗教學班32人，至少要有160張同一組織標本的切片，另備有150張組織切片供損毀替換，因為玻璃切片損壞率高，300多張同樣的組織切片經(jīng)過一學年（約3300人/學期）二十幾輪的實驗教學后，損毀切片數(shù)量約80張，這樣兩三年就得制備新的切片補充，不同批次的組織切片肯定會存在差異，例如觀察皮膚附屬器“毛”的結構，有的批次切片是縱切，有的批次切片是橫切，縱切的切片更加典型，教師講解縱切切片結構時，鏡下觀察橫切切片的同學，對教師的講解就會疑惑難解，不利于典型結構的觀察和掌握；③學生觀察玻璃切片必須借助于顯微鏡，學習的時間和空間受到限制。傳統(tǒng)組織器官玻璃切片的局限性影響學習效率，也妨礙學生自主學習的積極性[1]。

2 數(shù)字切片的優(yōu)勢

數(shù)字切片（虛擬切片）并非一張靜態(tài)圖片，它包含玻璃切片上的所有信息，通過計算機軟件可以顯示玻璃切片上的任何一個位置，并可將相應的區(qū)域進行不同放大倍率（2×～100×）的瀏覽，且具有分辨率高、色彩逼真的特點。數(shù)字切片避免了傳統(tǒng)玻璃切片易碎、易褪色、保存成本高等缺點，節(jié)約了教學消耗，提高了教學資源的利用率。數(shù)字切片便于集體閱片教學，同一切片同一效果不受顯微鏡鏡下視野限制，通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，可實現(xiàn)教師演示、學生提問、師生互動等功能，同時也可應用于實驗考試。圖像及圖像瀏覽軟件存儲安裝在計算機上，沒有顯微鏡和玻璃切片也能自由觀察切片，學習不受時間和空間的限制[2]，因此更能滿足學生的個性化學習需求，提高學生學習興趣。

3 數(shù)字切片的制備

數(shù)字切片系統(tǒng)可分為硬件和軟件系統(tǒng)。我院購置的硬件系統(tǒng)主要包括DELL PRECISION TOWER 5810主機、DELL液晶顯示器、NanoZoomer數(shù)字切片掃描儀，軟件系統(tǒng)主要由圖像采集和圖像處理模塊組成。制作數(shù)字切片時，先將被掃描的玻璃切片用無水酒精擦拭后放入切片裝載盒，按壓開關使切片裝載盒進入機器內，啟動NanoZoomer Digital Pathology軟件系統(tǒng)，選擇手動/自動掃描模式，限定掃描區(qū)域、手動/自動聚焦點、高倍物鏡（40×）下進行掃描，掃描平臺自動將切片聚焦得到高分辨率的數(shù)字圖像，圖像保證了高分辨率和標本的真實色彩。使用相應圖像處理模塊，我教研室制作了高清晰、結構典型的數(shù)字切片庫存儲在計算機硬盤中，按授課章節(jié)進行保存，通過使用NDP.View2瀏覽軟件進行編輯處理及觀察學習。數(shù)字切片的出現(xiàn)使我院組織學與胚胎學實驗教學的教學資源管理與應用提高到一個新的水平，建立數(shù)字切片庫可以長期保存珍貴切片，方便教學資源的查詢、調閱，有效地解決典型玻璃切片片源不足問題，節(jié)約了教學消耗，提高教學資源的利用率，有利于資源共享。

4 數(shù)字切片的教學應用

4.1 結合顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在實驗教學中應用數(shù)字切片

2016年我院重新裝修的顯微數(shù)碼互動實驗室配有奧特顯微網(wǎng)絡教學系統(tǒng)，將NDP.view2瀏覽數(shù)字切片軟件與網(wǎng)絡教學系統(tǒng)配合使用，可脫離顯微鏡進行閱片交流，為組織學與胚胎學實驗教學和學術交流提供了有效的教學工具。我教研室于2017年開始將數(shù)字切片在臨床醫(yī)學專業(yè)中進行試運行，組織學與胚胎學實驗教學原本采用的是單一顯微數(shù)碼互動模式，現(xiàn)在結合數(shù)字切片進行教學，原有的顯微鏡和玻璃切片逐漸被取代。上課時，授課教師通過教師端電腦打開數(shù)字切片，教師端的操作同步顯示在學生端電腦上，教師可對標注的細胞和特殊結構進行重點講解，數(shù)字切片能夠任意放大和縮小，學生能進行更詳細的觀察，了解整體與局部的關系，節(jié)省了在顯微鏡下查找的時間，對于切片上不認識的結構，學生通過顯微數(shù)碼互動軟件直接在切片上標記并提出疑問，便于師生交流。實驗課上，授課教師也可以使用數(shù)字切片進行課堂提問，能夠強化學生記憶，提高教學效率和教學質量。

圖1 NanoZoomer Digital Pathology 軟件界面Fig.1 Interface of NanoZoomer Digital Pathology software

圖2 選擇掃描區(qū)域、聚焦點進行切片掃描Fig.2 Select the scanning area and focus for slice scan

圖3 掃描完成（示胃底部胃壁結構 HE染色）Fig.3 The completed scan shows the gastric wall structure of gastric fundus using HE staining

4.2 數(shù)字切片用于研究生培養(yǎng)

圖4 選擇觀察部位（示胃黏膜 HE染色 10×, 標尺，250μm）Fig.4 Select the area showing gastric mucosa to zoom in (HE staining, 10×, scale bar, 250μm)

圖5 標注觀察結果（示胃底腺主細胞、壁細胞、頸黏液細胞 HE染色 40×，標尺，50μm）Fig.5 Label the image with corresponding chief cells, parietal cells and mucous neck cells of fundic gland (HE staining, 40×, scale bar, 50μm)

組織學主要研究機體組織結構的正常形態(tài)，病理學主要研究機體組織結構的病理改變，很多院校將組織病理合為一個學系，部分組織胚胎學專業(yè)的碩士研究生畢業(yè)后選擇成為病理學教研室教師，或考取職業(yè)醫(yī)師資格證就業(yè)于臨床病理科室，這就要求研究生拓展知識面，將組織學與病理學知識融合吃透。數(shù)字切片不受時間和空間的限制，研究生可以自主學習，或遠程數(shù)字切片請教專家，提高自身的能力。在科研上也可以使用數(shù)字切片，NanoZoomer數(shù)字切片掃描儀可外置相應的熒光光源和更換濾光鏡就能掃描熒光切片，克服了玻璃熒光切片易褪色不宜長久保存的缺點，采集高清晰的熒光圖像，易于被高水平雜志刊用，提高科研水準。

4.3 數(shù)字切片用于實驗課考試

我教研室于2016年嘗試建立無紙化考試系統(tǒng)，并試用于16級麻醉學本科生，取得了一定的效果[3]。以前用于實驗課考試的圖片都是通過數(shù)碼相機或顯微鏡連接CCD采集的典型細胞、組織和器官結構圖像，收錄于教研室編寫的學生用實驗教材《組織學與胚胎學實驗指導》第2版[4]，其清晰度、分辨率、典型結構位置與數(shù)字切片下觀察的圖像均有一定的差距。用數(shù)碼相機或顯微鏡連接CCD采集的圖像是不能動的一張圖，而數(shù)字切片是能自行放大或縮小，自行選取視野的高清晰圖。教研室設想將數(shù)字切片應用于實驗課考試，這樣更能鍛煉學生自主思考的能力，使學習水準進一步得到提高。

綜上，數(shù)字切片，特別是與顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)聯(lián)合使用時，可以顯著彌補傳統(tǒng)實驗課教學的不足。這種模式目前還存在一些缺陷，如軟件的兼容性、數(shù)字切片的多樣性不足，以及學生顯微鏡下閱片能力下降等。這些問題可以通過進一步開發(fā)、升級軟件，采購和制備更多的數(shù)字切片[5]，合理分配實驗教學中顯微鏡的使用時間及次數(shù)等來解決。相信隨著教學改革的不斷發(fā)展和優(yōu)化，數(shù)字切片必將成為醫(yī)學院校形態(tài)學教學的有效工具。

[1] 魏金花，馮瀟，李臻. 數(shù)字切片在組織學與胚胎學實驗課教學中的應用. 解剖學雜志，2015，38（4）：511-512.

[2] 葉翠芳，李和，楊世明. 數(shù)字切片在形態(tài)學實驗教學中的應用. 山西醫(yī)科大學學報：基礎醫(yī)學教育版，2008，10（4）：497-499.

[3] 王健君，鐘樹志，彭彥霄，等. 組織學與胚胎學無紙化實驗考試系統(tǒng)的構建與應用. 中國組織化學與細胞化學雜志，2017，26（2）：197-200.

[4] 鐘樹志，彭彥霄. 組織學與胚胎學實驗指導（第2版）.合肥：中國科學技術大學出版社，2017：109-120.

[5] 楊世明，苗青. 組織胚胎學數(shù)字化教學切片的制作體會及應用探討. 中國高等醫(yī)學教育，2015（3）：37，78.

Preparation and application of digital slice in the experimental curriculum of Histology and Embryology

Wang Jianjun1, Li Xiaomin2*, Peng Yanxiao1,, Li Yulei1, Wu Min1, Ji Na1, Shi Lei1
（Wannan Medical College, 1Department of Histology and Embryology, 2Department of Pathology, Wuhu 241002, China）

Experimental curriculum is an important component in the histology and embryology teaching. Owning to the advantages of digital slide image, histological and embryological digital slides can be easily prepared for the experimental teaching.The utilization of digital slice not only enriches teaching content and improves teaching quality, but promotes education reform and optimize teaching process.

Histology and Embryology; digital slices; experimental teaching

G642

A

10.16705/ j. cnki. 1004-1850. 2017. 06. 017

2017-09-10

2017-11-30

皖南醫(yī)學院質量工程項目（2016mooc01）；安徽省質量工程項目（2015gxk039）

王健君，男（1981年），漢族，講師

*通訊作者(To whom correspondence should be addressed)：39001683@qq.com