形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化與移動(dòng)化融合構(gòu)建

申現(xiàn)鋒 蘇 艷 崔東濤 劉恩娜 張延新

（1.漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校病理教研室，河南 漯河 462002；2.漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校藥學(xué)系，河南 漯河 462002；3.漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校病檢中心，河南 漯河 462002）

一、數(shù)字化大體標(biāo)本庫的建設(shè)與探索

1．傳統(tǒng)大體標(biāo)本庫的優(yōu)缺點(diǎn)

大體標(biāo)本是病理形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要材料，醫(yī)學(xué)生在認(rèn)識(shí)機(jī)體正常大體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)病理標(biāo)本進(jìn)行全面細(xì)致的觀察與比較之后，才能深入理解患病機(jī)體的結(jié)構(gòu)變化，把握結(jié)構(gòu)變化與臨床表現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系，從而更準(zhǔn)確地把握疾病的本質(zhì)特征。妥善收集、制作和保存人體病理大體標(biāo)本，對(duì)開展臨床教學(xué)和醫(yī)療科研具有極為重要的意義[1]。扎實(shí)的標(biāo)本觀察學(xué)習(xí)為醫(yī)學(xué)生的素質(zhì)教育奠定堅(jiān)實(shí)的培養(yǎng)基礎(chǔ)。因此，各大醫(yī)學(xué)院校均會(huì)大量收集標(biāo)本組建標(biāo)本庫以利于教學(xué)和科研的提高。甚至可以說，從大體標(biāo)本庫的豐富程度和利用程度，往往可以評(píng)估一個(gè)醫(yī)學(xué)院校專業(yè)水平和教學(xué)理念的高低。自建校以來，我校就組建了專業(yè)的形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，購置了一批批教學(xué)標(biāo)本。隨著醫(yī)學(xué)教育的蓬勃發(fā)展，結(jié)合實(shí)際教學(xué)需求，近幾年來先后從各級(jí)臨床醫(yī)院收集并制作了300余個(gè)大體標(biāo)本，并按系統(tǒng)分開陳列，基本滿足了現(xiàn)階段的教學(xué)需求。然而，在近幾十年的應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)不少制約教學(xué)的實(shí)際問題。比如由于福爾馬林長期浸泡，大部分病理標(biāo)本的病變特征與“新鮮”的病變存在差異，如顏色失真等。還有不少標(biāo)本由于前期病理診斷的需要，標(biāo)本取材之后造成病變的不完整或典型病變的缺失。另外，有些大標(biāo)本不易搬動(dòng)不便于現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。有的標(biāo)本封裝不嚴(yán)密導(dǎo)致福爾馬林的泄露，對(duì)師生有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。特別是，標(biāo)本庫大多存放在專門的場(chǎng)所，開放時(shí)間比較固定，不便于隨時(shí)隨地的碎片化學(xué)習(xí)，等等。這也是造成目前在病理學(xué)理論教學(xué)中標(biāo)本大多利用不上，或僅用其實(shí)體圖片替代，甚至完全不用而只展示病變特征更清晰的新鮮標(biāo)本圖片的原因。實(shí)習(xí)教學(xué)中學(xué)生從很多實(shí)際標(biāo)本上不能觀察到理論教材中所描述的病變特征，從而造成不少學(xué)校的形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)浮于表面，觀察標(biāo)本流于形式，并不能充分發(fā)揮大體標(biāo)本的應(yīng)用價(jià)值。而克服這些問題需要從多方面入手，如在收集標(biāo)本時(shí)除盡量要收集完整、典型的病理標(biāo)本之外，首先要拍攝顏色新鮮的大體標(biāo)本照片，以備后期數(shù)字化大體標(biāo)本時(shí)對(duì)比使用，解決顏色失真導(dǎo)致的觀察錯(cuò)位。同樣，在取材之前先行拍攝清晰的、包含完整病變的大體圖片，還可以避免日后觀察不完整標(biāo)本引起的疑慮與認(rèn)識(shí)偏差等。由此可見，數(shù)字化大體標(biāo)本庫的建設(shè)可以是傳統(tǒng)大體標(biāo)本庫的有益補(bǔ)充和增強(qiáng)。

2．?dāng)?shù)字化大體標(biāo)本庫建設(shè)的必要性

如上所述，傳統(tǒng)大體標(biāo)本的顏色失真、取材標(biāo)本不完整致典型病變的缺失等問題，可通過數(shù)字化大體標(biāo)本予以解決。只須在臨床送檢標(biāo)本到達(dá)病理科或取材時(shí)提前拍攝照片保存即可。除此以外，標(biāo)本的數(shù)字化可以賦予更多的再次創(chuàng)作元素，延伸標(biāo)本的利用價(jià)值。如高清標(biāo)本圖片不僅可以準(zhǔn)確標(biāo)注病變特征，還可以錄制專業(yè)、準(zhǔn)確的病變講解視頻、音頻，更好地達(dá)成學(xué)習(xí)效果，提升觀察病變、認(rèn)識(shí)疾病的能力。而以數(shù)字化大體標(biāo)本庫為基礎(chǔ)搭建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)或移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，不僅有利于在校學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、分享與交流，大大提升學(xué)習(xí)的便利性和主動(dòng)性，還可開展遠(yuǎn)程教育，更可以向公眾開放，普及醫(yī)學(xué)基本知識(shí)，開展健康教育，為健康中國建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。一些珍貴或稀有的標(biāo)本通過數(shù)字化技術(shù)還可以永久保存。

3．?dāng)?shù)字化大體標(biāo)本庫的構(gòu)建探索

3.1 病史采集與編制。在標(biāo)本的收集時(shí)一定要錄入相應(yīng)的病史信息，后期組建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)就可以構(gòu)建以案例為中心的完整病變資料和材料，可有效地提升學(xué)生的臨床診斷思維能力。對(duì)于有些多年前收集的無病史信息的標(biāo)本，可以結(jié)合臨床編制相近的病史資料。

3.2 大體標(biāo)本庫數(shù)字化與建庫。首先是大體標(biāo)本的數(shù)字化。根據(jù)實(shí)際條件可采用多種方式獲取大體標(biāo)本的圖像或視頻素材，如數(shù)碼相機(jī)拍攝，多功能取材臺(tái)配套的拍攝系統(tǒng)，或者專業(yè)的大體標(biāo)本數(shù)字成像系統(tǒng)等。以我校的建設(shè)為例，對(duì)于大批已購置多年的福爾馬林浸泡標(biāo)本，主要采用數(shù)碼相機(jī)或錄像機(jī)拍攝采集圖像、視頻，最好能在專業(yè)的微型攝影棚內(nèi)進(jìn)行拍攝，以便獲取高清、病變特征清晰的圖像。而對(duì)于預(yù)收集的新標(biāo)本，盡量和附屬醫(yī)院病理科協(xié)調(diào)好，建議采用專業(yè)的大體標(biāo)本數(shù)字成像系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，可獲取理想的、比較新鮮的大體標(biāo)本的高清圖像或視頻。后期結(jié)合具體需求可多角度采集標(biāo)本圖像信息或旋轉(zhuǎn)錄制構(gòu)建3D大體標(biāo)本成像系統(tǒng)，獲得接近實(shí)體標(biāo)本甚或超越實(shí)體標(biāo)本觀察效果的體驗(yàn)。必要時(shí)配以講解演示，效果更好。然后，將這些數(shù)字化的大體標(biāo)本按系統(tǒng)統(tǒng)一編排分類和歸檔，并存儲(chǔ)于服務(wù)器中組建數(shù)字化大體標(biāo)本庫。數(shù)字化大體標(biāo)本庫既可以單獨(dú)組建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，也可以與數(shù)字切片庫融合，使學(xué)習(xí)者能全面觀察到同一病變包含大體和組織學(xué)特征的完整形態(tài)變化。

二、數(shù)字切片庫的建設(shè)與探索

1．?dāng)?shù)字切片的概念

數(shù)字切片，也稱虛擬切片，是通過全自動(dòng)顯微鏡掃描系統(tǒng)或切片掃描系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)玻璃切片掃描成像，最終生成一整張高清全視野的數(shù)字切片圖像，從而實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上利用圖片瀏覽軟件對(duì)圖像進(jìn)行任意比例放大或縮小，以及任意拖動(dòng)方向的瀏覽和分析處理。而且，數(shù)字切片不僅僅是一張完全靜態(tài)的圖片，它包含了玻璃切片上的所有形態(tài)和病變特征[2]。同時(shí)數(shù)字化的切片可以傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息化。正因如此，數(shù)字切片技術(shù)在臨床病理應(yīng)用越來越廣泛，在病理診斷、遠(yuǎn)程會(huì)診、病案或切片保存等各個(gè)領(lǐng)域具有傳統(tǒng)玻璃切片不可比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。

2．?dāng)?shù)字切片在病理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

在病理教學(xué)中，數(shù)字切片的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯。比如，玻璃切片操作不當(dāng)容易破碎，數(shù)量過多不易保存，借與還程序繁瑣、低效，年久褪色易造成切片質(zhì)量下降，光學(xué)顯微鏡購買和維修成本過高等。而數(shù)字切片不僅可以做到脫離光學(xué)顯微鏡借助計(jì)算機(jī)觀察，節(jié)省大批資金，其數(shù)字圖像更擁有超高清晰度，可無級(jí)放大或縮小，諸多細(xì)節(jié)特征一覽無余，還永不變色，無論何時(shí)觀察清晰如初，以及對(duì)于傳統(tǒng)切片保證不了同一病變相同的鏡下特征這一點(diǎn)，數(shù)字切片能保證不同學(xué)生觀察到效果一致的同一切片，更有利于學(xué)生觀察、掌握病變的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，保證教學(xué)質(zhì)量的最優(yōu)化，從而提升學(xué)生的能力。另外，把數(shù)字切片傳輸至局域網(wǎng)或因特網(wǎng)可輕松實(shí)現(xiàn)信息化，使病理教學(xué)資源信息實(shí)現(xiàn)共享，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率。在存儲(chǔ)方面，把數(shù)字切片圖像存儲(chǔ)于硬盤或服務(wù)器中可永久保存，節(jié)省空間和管理等成本不說，一些珍貴的切片更可獲得最好的保存。

3．?dāng)?shù)字切片庫的構(gòu)建探索

將這些數(shù)字化的切片按系統(tǒng)或病種統(tǒng)一編排分類和歸檔，并存儲(chǔ)于服務(wù)器中就是數(shù)字切片庫[3]。數(shù)字切片庫其一是自建，可與附屬醫(yī)院或有條件的合作醫(yī)院病理科緊密結(jié)合，開展長期合作，按系統(tǒng)收集并制作典型病變的切片，再借助專業(yè)的切片掃描儀制作、存儲(chǔ)數(shù)字切片，但是由于條件苛刻，耗時(shí)長，一般的高校難以承受。其二是購買成熟產(chǎn)品。因受制于全自動(dòng)切片掃描系統(tǒng)價(jià)格昂貴以及在醫(yī)學(xué)院校使用效率并不高，我校主要是采購專業(yè)公司制作的數(shù)字切片系統(tǒng)供教學(xué)使用。

三、數(shù)字化形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)開發(fā)

1．網(wǎng)絡(luò)空間服務(wù)器租借與建站

首先，因前期制作的數(shù)字化大體標(biāo)本庫和數(shù)字切片庫的圖像、視頻、音頻等資源以及病史信息等文本資源均需要存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)空間服務(wù)器，所以先要租借一定容量和訪問量的網(wǎng)絡(luò)空間服務(wù)器，以備后期訪問學(xué)習(xí)。為確保各種寶貴資源的長久保存，盡量選擇知名網(wǎng)絡(luò)主機(jī)提供商的服務(wù)器，如果高校有穩(wěn)定的自主校園服務(wù)器可供使用則更好。其次，需要專業(yè)的網(wǎng)站設(shè)計(jì)公司制作方便展示的網(wǎng)頁，并申請(qǐng)域名予以開通。

2．組建移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)

在數(shù)字化大體標(biāo)本及數(shù)字切片的基礎(chǔ)上，我們遵循以案例為中心的設(shè)計(jì)原則調(diào)配相關(guān)數(shù)字資源，每個(gè)頁面是一個(gè)疾病或病變，對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的二級(jí)域名。同一頁面展示內(nèi)容按照“案例—大體標(biāo)本—切片—思考題”的四級(jí)模塊設(shè)計(jì)制作。比如，慢性肺淤血，第一部分是典型案例，展示患者的簡(jiǎn)要病史文字信息，第二部分是展示該患者的肺淤血標(biāo)本數(shù)字圖像或視頻，第三部分是展示40X、100X、200X或400X的三張典型病變清晰的肺淤血切片，第四部分是思考練習(xí)，主要針對(duì)該病變的病理變化和臨床病理聯(lián)系編制思考題，注重培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和分析問題、解決問題的能力。具體到每個(gè)內(nèi)容可以結(jié)合實(shí)際適當(dāng)調(diào)整，如典型病變特征適當(dāng)標(biāo)注，有些不易觀察特征的病變可錄制講解視頻或音頻，正常結(jié)構(gòu)與病變結(jié)構(gòu)對(duì)比展示等。提取每個(gè)頁面的二級(jí)域名，利用專業(yè)的二維碼軟件或APP制作相應(yīng)的二維碼，粘貼在實(shí)驗(yàn)室或?qū)?yīng)的大體標(biāo)本，也可發(fā)放到班級(jí)群、在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)等。學(xué)生只需用個(gè)人移動(dòng)或智能終端設(shè)備掃描相應(yīng)的二維碼，即可讀取包含患者病史、病變大體標(biāo)本、數(shù)字切片的完整疾病信息，真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，充分利用碎片化時(shí)間，提升學(xué)習(xí)的便利性。

形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化與移動(dòng)化建設(shè)順應(yīng)了信息化發(fā)展的潮流，不僅拓展了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的空間和時(shí)間，提高形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的利用效能，還能促進(jìn)病理學(xué)教學(xué)改革，發(fā)掘?qū)W生碎片化學(xué)習(xí)特性，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。