组织学数字切片的制作及意义

张国荣，王文奇，李 丽

长春中医药大学基础医学院：1组织胚胎学教研室；2实验中心，长春 130117

组织学数字切片的制作及意义

张国荣1，王文奇1，李 丽2

长春中医药大学基础医学院：1组织胚胎学教研室；2实验中心，长春 130117

传统的组织学教学模式存在很多局限性，数字切片的问世给医学形态学教学改革带来新的契机。文章详细介绍了组织学数字切片制作的具体方法和意义。

组织学；数字切片；制作

在数字化和信息化浪潮的冲击下，高等教育人才培养模式也随之转变，大学生实践能力和创新精神越来越被重视。实验教学及教学环境的地位逐步提升，成为提高教学质量，推进教学改革的关键［1］。传统的组织学实验教学一直是学生依赖显微镜和玻璃切片观察组织的微观结构，这种教学模式存在很多局限性，无法满足教育信息化的需求。数字切片的问世给医学形态学教学改革带来了新的契机，建设高质量的数字化教学资源和适用的教学及考评模式势在必行。

数字切片是利用全自动显微镜扫描系统，将传统的玻璃切片进行高精度扫描、无缝隙拼接，生成一张全视野的数字图像，此图像并非一张静态图片，它包含了玻璃切片的所有信息。在计算机上利用数字切片浏览软件可以进行不同倍率的观察，如同在显微镜下观察玻璃切片一样。数字切片打破了传统的依赖显微镜的教学模式，可以不受时间和空间限制进行自主学习，极大地提高了学生的学习效率，必将给医学形态学教学带来深刻变革。长春中医药大学购买了Motic全自动数字切片扫描系统，制作具有自主知识产权的组织学数字切片，使其更好地适应现代化教学的需要。

1 组织学数字切片制作的方法

1.1 玻璃切片的选择

数字切片的质量取决于玻璃切片。为了制作出高质量的组织学数字切片，教研室组织经验丰富的教师将现有的切片认真观察，筛选出结构典型、染色适度、效果清晰的玻璃切片。同时又购买了一些稀有标本和特殊染色的组织切片，以满足教学需求。所有切片按照教学章节流水编号，备用。

1.2 玻璃切片的扫描

使用麦克奥迪（厦门）实业集团有限公司生产的数字切片扫描与应用系统。该系统由Motic数字切片扫描仪、Motic数字切片扫描软件、Motic数字切片浏览系统和计算机系统组成。操作步骤如下：

1.2.1 放置标本将事先擦拭干净的玻璃切片放到Motic数字切片扫描仪的载物台上，用标本夹固定好。

1.2.2 录入信息新建切片，录入切片名称、编号、保存路径等信息。

1.2.3 扫描地图使用2倍物镜对整张切片进行快速扫描以创建地图。有扫描地图和扫描全地图两种方式：第一种需要先用鼠标右键在切片上自定义地图扫描范围，所需时间较短，一般在5 s内完成；第二种自动对全切片进行地图扫描，能够读取标签信息，但所需时间较长，一般需要1 min左右。

1.2.4 选择扫描倍数大多数切片在40倍镜下扫描，少数比较特殊的切片仅能在10倍甚至4倍镜下扫描。用鼠标右键在地图上选定组织所在区域，切换为40倍物镜，鼠标左键点击Z轴自动对焦，或点击箭头手动对焦。

1.2.5 参数设置

曝光时间：一般染色的切片推荐自动曝光，时间为20～80μs。银染的切片曝光时间较长，需要手动设置，大约需要450μs。曝光时间不宜过长，否则会出现图片对比度降低，无法自动建立聚焦模型点的问题。

白平衡：推荐打开，可以防止数字切片出现偏色的现象。

颜色调整：对于染色适度、对比良好的切片不需要进行颜色调整，对于一些陈旧的标本由于褪色则需要进行适当处理。鼠标右键点击参数栏“高级”，在“颜色调节”中选择“红色增强”或“蓝色增强”使细胞核、细胞质染色对比良好，“颜色增强校正因子”能够增强所有颜色的饱和度，使颜色饱满亮丽。

1.2.6 选择扫描方式扫描方式有“高速扫描”“高精度扫描”“景深扩展扫描”和“Z轴层叠扫描”四种方式。“高速扫描”和“高精度扫描”是一个视野内仅对一个焦平面进行扫描，所须时间短、数据较小，其中，“高精度扫描”比“高速扫描”的分辨率要高。“景深扩展扫描”和“Z轴层叠扫描”是一个视野内对多个焦平面进行扫描复合生成的数字图像，图片的清晰度比前两种扫描方式更好，扫描时间更长，数据占用空间更大，其中，“景深扩展扫描”多个焦平面融合成一个平面图像，“Z轴层叠扫描”多个焦平面复合成多层的立体图像。

1.2.7 选择建模方式有自动建模和手动建模两种方式。一般选择“自动建模”，即扫描系统在选定的区域内自动建立聚焦模型点，对X、Y、Z轴进行立体定位、聚焦，建模完成后自动扫描切片。有些标本由于褪色等原因，导致颜色偏淡，对比度不高，扫描系统无法识别组织，就需要采用“手动建模”的方式。在选定区域内用鼠标左键选定一个位置点击观察窗，然后再用鼠标左键点击Z轴上下箭头手动对焦，对焦完毕点击“添加模型点”。由于时间和精力关系，一般按照九宫格的方式进行手动建模，建模后，扫描切片。

1.3 数字切片的编辑和标注

将扫描好的数字切片用Motic数字切片浏览系统打开，组织经验丰富的教师对切片内容进行解释描述，在不同放大倍数下对典型结构进行详细标注，并设置相关问题，为授课和学生自学使用。最后，将所有切片按照教学章节归类上传于数字切片服务器中。图1为数字切片制作流程框图。

图1 数字切片制作流程图

2 组织学数字切片制作的意义

2.1 适应了教育数字化发展的需求

信息技术和互联网的发展改变了现代信息的传播方式，使教育观念、内容和方法发生了重大变化［2］。数字化、网络化、智能化和多媒体化的教育方式已经成为现代教育的必然趋势［2］。医学实验教学由于受到实验场地和仪器的限制，一直是网络教育的盲区［3-4］。数字切片的问世使医学形态学教学进入了数字化时代。学生可以不依赖于显微镜观察玻璃切片，而使用电脑观看数字切片就可以进行学习。师生可以通过互联网随时浏览数字切片，使学习不受时间和空间限制，提高了学生的学习效率。利用数字切片进行教学适应了教育数字化发展的需求。

2.2 为组织学教学改革带来契机

传统的组织学实验教学由于依赖于显微镜，只能在实验室进行，教学模式单一。利用数字切片可以对组织学理论课、实验课、考核方式进行改革［5］。理论课上教师利用数字切片教学，学生观察动态的图片，就像观察卫星地图一样放大和缩小，能够更好地理解局部与整体的关系。实验课可以进行翻转课堂教学，将数字切片打包挂在网络教学平台上，学生先根据要求进行自学，课上由学生讲授，教师进行总结和评价。实验考核方式利用数字切片可以灵活多样，考核内容的深度和广度都得到扩展。

2.3 为学生自学提供素材

自学是获取知识的一个重要途径，具备自学能力才能获得可持续发展的动力。网络时代教师应该为学生提供更多适用的自学素材以帮助学生高效地获取知识和培养自学能力。数字切片可以做为电子文档放在网上，只要登录系统就可以进行学习。教师还可以将数字切片配以详细的解释和标注，提出适当的问题，启发学生思考，增强学习效果。学生的登录次数，回答问题的质量等都计入成绩考核。在这些机制的保障下，学生可以有效地进行学习，自学能力和医学素养逐步提高。

2.4 弥补了玻璃切片的许多不足

传统的组织学实验教学使用玻璃切片，具有很多局限性［6］。具体表现在：玻璃切片容易破裂、褪色，每年都需要进行补充，经费消耗较大，而且一些珍贵标本难以补充，一旦丢失或破坏，就会造成教学资源的损失。玻璃切片管理不便，每次课前、课后对标本的分发、回收都需要实验人员的大量工作。教学中使用玻璃切片的效率不高，玻璃切片无法进行编辑和标注，学生需要反复寻找典型结构且不方便理解和记忆。数字切片能够一次制备永久保存，减轻了经费的压力；它是电子文档，方便归类和管理，便于资料的调取和查阅，减轻了工作量；数字切片便于编辑，不受时空限制，更便于教学的运行和提高学习效率。

3 组织学数字切片系统的完善

组织学数字切片制作完成后需要不断完善才能适应教学发展的需求：首先，要不断丰富数字切片的种类。目前，扫描的数字切片能够满足基本的教学需求，还需要购买一些稀有标本和特殊染色的切片。其次，要加强切片的后期处理工作，确保每张切片都拥有详细准确的注释。还有，应根据切片用途的不同，进行不同的编辑处理，分别建立教学切片库和考试切片库。使之功能更完善、种类更丰富。

总之，我们要通过制作数字切片，建立一个种类丰富、功能完善的组织学数字切片库，为课堂教学、学生自学提供适宜的数字化资源，为推进教学改革和提高学生综合素质服务。

［1］李冬梅，姚根有，王玲玲，等.网络化数字互动实验室的构建与应用［J］.现代教育技术，2009，19（13）：318-319

［2］潘新华，谭珂，郭光友.医学教育多媒体教学信息资源系统的构建［J］.中国医学教育技术，2003，17（3）：180-184

［3］李凌云，王海军.网络虚拟实验系统研究现状与发展趋势［J］.现代教育技术，2008，18（4）：111-114

［4］李冬梅，姚根有，王玲玲，等.网络环境下医学数字切片库的构建与应用探索［J］.解剖学杂志，2010，33（2）：268-269

［5］张国荣，孟凡洁，王文奇.数字切片在组织胚胎学教学中的应用初探［J］.中国医学教育技术，2015，29（1）：51-53

［6］陈煜，洪天国，薛翔，等.病原学—胚胎学—遗传学数字化切片库的构建［J］.基础医学教育，2016，18（4）：312-315

Production of digital slices for histology and its significance

Zhang Guorong1，Wang Wenqi1，Li Li21Department of Histology＆Embryology；2Experimental Center，Basic Medicine School of Changchun University of Chinese Medicine，Changchun130117，China

The traditional histology teachingmodel hasmany limitations.The invention of digital slices has brought new opportunities to the reform ofmedicalmorphology teaching.This paper expounds on the specific methods of production of digital slices for histology and its significance.

histology；digital slice；production

G434

A

1004-5287（2017）01-0030-03

吉林省教育科学“十二五”规划课题（GH150233）；吉林省教育科学“十三五”规划课题（GH16215）

2016-09-21

张国荣（1983-），女，辽宁凌源人，讲师，硕士，主要研究方向：组织胚胎学教学科研。

【DOI】：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201701009