数字化标本库的建设与应用

数字智库 (2) 4个月前

病理学是连接基础医学与临床医学的一门重要的桥梁学科,主要从形态学角度研究疾病的发生、发展及转化规律,具有很强的直观性和实践性。在病理学教学中,观察病变的形态结构变化是学习病理学、认识疾病最重要的方法,最基本的观察方法是对标本的肉眼观察和借助光学显微镜的组织学观察。近年来数字切片技术在临床和教学中得到了广泛应用,而大体标本的数字化应用较少。为此笔者在前期充分调研、论证的基础上,在我校开展了以大体标本数字化为基础、联合数字切片为一体的数字化标本库建设,必将成为信息化教学、深化教学改革的有力
支撑。
一、数字化标本库的时代需求
随着信息化技术的飞速发展,移动互联网的广泛普及,借助图像数字化以及数字存储传输技术,将病变器官大体标本、组织切片以及与之相对应的正常器官和组织结构转化为数字化图像存储已成为现实。数字切片(或虚拟切片)因其图像的高清化、直观化、便利性等特点,不仅在临床病理诊断工作实践中应用越来越广泛,也在高校病理形态学教学中逐渐得到了普及。与数字切片在各大高校中的广泛应用不同,大体标本的充分和有效利用明显不足。以我校为例,自建校以来我校病理教研室根据实际教学需求,先后从各级临床医院收集、制作了300余个大体标本,除了数量上仍然不能满足教学需求外(近年及以后高职高专招生数量在不断增加),受制于教学过程中大体标本使用的不便性,实际教学中多利用病变的大体图片进行代替,这就导致病理大体标本没有被充分利用。相对于镜下观察,肉眼观察可能是临床工作者今后工作中应用更多的方法,尤其是在学习中缺乏大体观察的单纯组织学观察不利于学生全面观察病变的特征。学生不能直接肉眼观察病变,也就不能将肉眼观察与镜下观察有机结合,势必影响学生对典型病变的深入理解和掌握,从而大大影响学生对常见疾病本质特征的认知。这种现状值得我们医学教育者深思。
大体标本的数字化除了多角度的高清图像拍摄,更配有教师的精确示教,不仅有利于学生正确的观察病变特征,还可以大大提高标本使用率和价值,将数字化的大体标本与数字切片融合应用于教学,势必为信息化教学的充分实施奠定坚实的基础。
二、数字化标本库的建设
1.建设目标
首先,数字化标本库的建设并不是单纯的把大体标本进行数字化,而是以大体标本为中心,以临床病例信息为依托,同时结合相对应的数字切片,最终建立包含完整病例信息的标本库。实现学生扫描二维码即可读取包含疾病信息、病变大体结构、组织学结构的完整疾病资料,从而使学生充分认识疾病的本质特征。
2.实施方法
基本流程是以我校现有的大体标本库为基础,收集和编制临床病例,数字化大体标本和切片,建立网络空间储存相应信息,制作并粘贴二维码。
具体实施计划为:
第一阶段:准备阶段。完成文献资料的收集、整理,进行前期课题研究方案设计,分配任务。
第二阶段:收集和编制病例。从我校三所附属医院病理科收集合适的临床病例,结合现有的大体标本进行整理、编制,确保病变与病例资料的一致性。
第三阶段:大体标本和切片的数字化。数字化切片其实不是重点,因为很多高校都有比较成熟的方案,只需要适当的予以扩充即可。关键问题还是大体标本的数字化。
我校现拥有丰富的学生实习用和陈列室的实体病理大体标本,用这些宝贵的病理实体病理大体标本作为数字标本庫制作的原始模板,再购置一批各大系统典型的病理标本,涵盖病理学总论和各论,共12个章节的常见疾病。考虑到标本数量太多,我们前期建设重点是筛选出与教学相关的大体标本进行制作。筛选的基本标准是病变要典型、器官结构要清楚、颜色保持较好。基本方法是根据病变部位和病变特点,利用高清数码相机或摄像机从不同角度拍成高清数码照片或视频,通过专业的图片或视频处理软件,剪辑出一个标本的典型高清病变图像或视频,对典型的病变特征予以标注或配以视频讲解。后期除了将逐渐扩充标本库的数量、涵盖更多疾病外,重点是打造三维病理大体标本数字图像。通过购置专业的CCD三维大体标本拍摄装置,使标本立体旋转 360 度,每隔一定角度拍摄一张全景图像,利用图像处理软件处理图像,得到三维立体的多方位动态图像。制作的三维数字病理标本可以连续缩放、多角度观察、图片分辨率无损放大并显示全景导航等,作为构建病理虚拟仿真实验中心的软件基础[1]。
在此基础上,下一步学校准备将数字化的病理大体标本与我校生命科学馆现有的正常大体标本及形态学实验中心现有的正常与病变组织的数字切片进行对接,届时将可以实现典型病变的正常结构与病变结构、大体结构与组织结构的对照学习,势必将大大提高学生对疾病本质的
认知。
第四阶段:应用阶段。在全面数字化大体标本及组织切片的基础上,利用网络储存空间对各个系统的单一标本信息化数据进行存储,在所有标本附上相应二维码进行个体化展示。学生只需用个人终端设备扫描相应的二维码,即可读取包含病史、病变大体结构、镜下结构以及相对应的正常结构的完整疾病资料。
三、数字化标本库的多场景应用
1.信息化教学的有力保障
将临床病例资料、病人大体标本图像或视频、病理切片进行数字化处理,并与正常的大体结构和组织结构进行对比,应用于病理学信息化教学,可克服传统课堂中一带而过的病变讲解,学生可以适时的在移动终端中观察典型病变,高清的大体标本数字图像可清晰的显示病变的微细特征,还能将组织器官病理变化的宏观与微观有机结合,能提高学生对疾病本质特征的认知,为以后的临床工作打下坚实的基础。同时,在充分认知病变结构的基础上,更有利于学生把握结构变化与临床表现之间的联系,从而为医学生后续的临床医学课程学习打下坚实的根基,大大增强其桥梁学科的作用。   2.虛拟仿真实验教学促进医学实验教学改革
以往形态实验教学,标本的大体观察要么通过一些不甚清晰的图片代替,达不到准确有效的大体观察,要么需要来来回回搬动实体标本,且不说标本沉重、不易搬动,频繁搬动标本还容易导致福尔马林液渗漏污染,学生不爱接触不说,最大的缺点是病变细节不容易观察。另外对于实验考核方面,很多学校主要以考核切片辨认为主,就算是观察标本也往往是普通图片替代,使大体标本的观察缺乏实际意义,不利于学生日后的临床实践工作。以数字化大体标本库的建立为基础构建虚拟仿真实验教学中心,不仅能充分、真实的展示病变的大体特征,结合高清的数字切片,将进一步拓展医学实验教学空间,提升医学实验教学的深度与广度[2]。
3.组建网络学习空间
与学校现代技术教育协作,将数字化的病理标本库网络化,建设专业的网络学习平台,通过校园网络系统,实现计算机、手机等终端设备的访问学习。数字化标本库的网络化不仅有利于开展远程教育,还可适时开展健康教育的社会化服务,为医学人才培养与医疗卫生事业发展服务,大大拓宽了标本的应用范围,提高了标本的利用率和价值。
4.促进学生学习方法的变革
数字化标本库的建设顺应了信息化发展的潮流,学生能随时随地通过移动或电脑终端学习,充分发掘碎片化特性,其数字化图像,不仅高清、真实记录标本的病变特征,还可以不断扩充病变的数量,更可以搭配更细致的视频讲解、动画、微课教学等富媒体载体,带来了传统教学媒体所无法比拟的优势,构建一个信息量大、知识丰富的学习环境,培养了学生数字化学习、自主学习和终身学习能力[3]。
5.最后,大体标本的数字化也有利于某些珍贵教学资源的信息保存
随着信息化浪潮的迅速延伸、发展,信息技术在医学教育领域运用也会越来越广泛,以信息技术为主要手段的信息化教学已成为深化教学改革、提高教学质量及提升学生素质的重要增长点。利用先进的数字化手段,将包含疾病临床病例信息的大体标本数字化,结合相应病变的典型数字病理切片,构建数字化标本库,应用于信息化教学,可显著提高教学质量和效率。

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