医学形态学（精选9篇）
医学形态学 篇1
医学形态学是医学教育基础的基础。更是直观性、实践性很强的学科。如何才能做好形态学实验教学, 提高实验技术水平。除了注重医学生的理论知识传授外, 重要的是要改革传统的实验教学模式、内容和方法。在保证知识系统的前提下, 减少简单验证性实验比重, 增加综合性、创新性实验的比重。运用创造性思维, 来激发学生的学习兴趣, 培养学生的动手及创新能力。本文结合我院实际就形态学实验教学模式、实验内容、考核方法及实验室建设等方面进行探讨。
1形态学实验教学中存在的问题
1.1重理论、轻实践、二者难以有机结合
以往的形态学实验教学是按照理论课要求进行设置, 机械地让学生按大纲要求来验证理论, 如人体解剖学只让学生被动观察标本、组织胚胎学观察正常的组织结构、病理学观察组织病理变化。各门课之间没有有机地结合起来, 实验教学显然割裂了教学的内在联系, 无法将理论知识灵活运用于实践。更没有运用直觉思维和分析思维来激发学生的创造力, 严重影响了学生对实验课的兴趣。
1.2重教轻练
实验课以教师讲解为主、学生观察为辅, 老师讲的多, 学生积极思考、动手设计操作少。
1.3专职实验教师缺乏
实验课由理论教师兼任, 没有专门从事实验方法、内容、手段研究的实验教师, 严重影响了实验教学的质量。
1.4实验室建设不足
实验室面积小、而且分散、硬件投入严重不足。
2改进措施和效果
2.1确立专职实验教师队伍, 做到教师一体化要改革医学形态学实验教学体系, 必须建立一支集形态学知识于一身的高水平从事实验教学的教师队伍。实验教师应该精通或者熟悉形态学各门学科的知识。并把它们有机的结合起来, 教授组织学与胚胎学、病理学、系统解剖学、局部解剖学的实验。对科研的要求放低;使他们把主要的精力放到教学方法的改革和内容的创新上。重点对实验教学进行总体设计, 统一规划。打破传统意义上的实验教学只隶属于某一学科理论的观念, 打破为验证理论而开设实验课的教学模式。把"教"为重点转到"学"为重点上[1]。培养学生科学的思维方式、分析问题和解决问题的能力。避免学习起来枯燥无味。使学生能把人体构造、组织结构、病理组织变化与临床表现有机地结合起来, 为以后医学课程的学习打下良好的基础。
2.2确立以器官、系统为中心, 问题、疾病为主线的教学模式
2.2.1编写统一的实验指导:在综合分析了组织学与胚胎学、人体解剖学、病理学等形态学科的基础上, 探索各门学科的内在联系, 采取精减、优化组合的方式。由组织与胚胎学、人体解剖学教授、高级实验师为主, 相关学科多位专家参与组成的实验教材编写小组, 组织编写了《组织-病理学实验教程》、《手术局部解剖学实验实习指导》。新教程在强化基础实验的同时, 提供丰富的文字、图片, 更好地体现了实验内容的综合性和创新性。逐步形成新的实验课程。
2.2.2以学生为主体、实验教学与科研、临床紧密联系通过学生独立设计和教师指导相结合, 将科学研究的思路和部分科研内容与实验教学紧密结合。让学生按论文的要求, 以器官、系统为中心, 问题、疾病为主线进行选题、立题、查阅文献、开题论证, 教师进行评定、完成实验来设计实验课[2]。如上局部解剖学腹部层次解剖时, 以急性兰尾炎为例, 要求学生设计。内容包括正常的形态结构、组织结构、病理变化、临床表现、治疗途径等。使学生通过实验设计、查阅资料, 了解和掌握实验设计的基本过程和原理, 然后按手术操作要求仔细解剖学习, 课堂上可选1~2名学生以病案和思考题进行讲解, 学生提问、展开讨论、相互补充、得出结论、写出实验报告, 老师批改[3]。病案教学法的运用活跃了课堂气氛, 调动了学生的积极性, 有利于提高学生主动学习、动手能力的培养。更可以促进学生之间、师生之间的沟通与交流。
3开放实验室
每天下午、晚上、周末不定期的开放实验室。实验室有人体解剖标本、寄生虫标本、组织胚胎、病理标本及切片、电子图谱及试题等。学生可以根据自己的情况观察标本、切片等来复习所学的知识, 弥补在实验课上的不足。我们还让学生参加实验准备、实验操作如制作小标本、切片等的全过程, 来培养学生理论联系实际, 综合运用知识解决问题和创新性思维素质的能力。通过问卷调查显示, 实验室的开放, 提高了学生的综合素质。得到同学们的普遍欢迎。
4改革考试比重
考试是学生学习的指挥棒, 任何改革没有考试学生都不会重视。降低理论考试比重, 增加实验考试比重。实验考试采取口试、观察和动手操作相结合的方式。除了认出人体器官的结构外, 还要说明各器官之间的区别、相互联系、基本功能及病理变化等。平时测验和期末考核相结合。
5教学方式一体化
要使医学形态学教学上一个新台阶。除了加强软件建设外, 还要加大力度按照优化重组的原则, 投入大量经费建设形态学实验室使教学方式做到统一, 实现资源共享。我院近年来投入400多万元建设了形态学实验室。购置了国内一流的数码显微系统、多通道图像实时传输和分析系统、师生语音问答交流系统和计算机软件分析系统[4]。局解室按照手术操作的要求配置多功能的操作台、无影灯、多媒体教学等。大大满足了形态学教学的要求。
通过以上改革。我院的医学形态学实验教学形成了老师愿教、学生勤奋学习的良好风气, 激发了教师的责任心和求知欲, 教师不断充实自己的知识, 提高综合素质。学生逻辑思维、综合分析、归纳总结、语言表达、动手创新能力大有提高。学习成绩明显高于其他学科, 实验教学质量上了一个新台阶。总之, 医学形态学教学改革是一个系统的工程。首先, 学院领导、各级管理部门、教师要转变教育思想、更新教育观念, 扎实工作、不断创新。必须有一支高素质、高水平的实验教师队伍;必须按社会新的要求不断地改进教学模式、更新充实教学内容、创新教学方法, 并在实施的过程中采取分步实施的原则, 有计划、有步骤、有程序地实施改革, 才能收到良好的效果。
参考文献
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医学形态学 篇2
(一)结构与功能分离
形态学各学科大多是以讲述形态结构为主的，在这其中，不乏有大量的形态生动者，例如：微生物学以及寄生虫学等等，但是也有部分学科是属于形象但不生动者。从根本上来说，微生物学和寄生虫学，并不纯粹的是形态学，因为在其中涉及到大量的和生物生活史、功能相关的内容，其他学科所涉及到的并不多。结合辩证唯物主义理论，结构和功能两者之间存在着对立统一的关系的，所谓的形态学，其实就是将结构和功能两者分裂开来的，在这种以情况下，结构也就必然会失去生机。简单来说，就是当前形态学在当前的教学模式中存在着结构和功能两者分离的现象。
(二)理论与实践分离
站在临床医学的角度上来说，形态学作为医学的基础内容，主要讲述的就是一些理论性的内容，进而更好的为临床医学服务。但是，通过深入的调查分析我发现的，当前关于形态学实验课和临床实践两者之间存在着一定的距离，往往在经过一两个学期之后，才会应用于临床实践当中，在这种情况下，也就导致了很多的内容逐渐被遗忘，无法更好的应用于临床实践。其实，这主要就是由于形态学理论学习和临床实践两者的分离所导致的，这对于接下来的教学来说是极为不利的。
(三)局部与整体分离
形态学的很多学科，往往非常注重局部，但是却忽略了整体。这也就导致了很多学生在经过一定的学习之后，无法形成一个整体的概念，各个知识点缺乏有机的联系，这主要就是由于局部和整体两者之间的分离所导致的的必然结果。
二、互联网+临床医学专业形态学实验课教学改革策略探讨
(一)从培养学生创新能力及实践能力着手，开展新型形态学综合实验势在必行
强化创新能力培养的实验教学体系，可以说是当前实验教学改革的重要目标。现阶段，通过实际的调查分析我们发现，形态学实验课大多是一些单一的验证性实验，学生们很少进行实际的动手操作，这在很大程度上影响着学生的创新实践能力的提升。互联网时代背景下，如果学生无法掌握良好的实践能力的话，必然会极大的影响到接下来的学习以及就业。而通过开展形态学综合实验的方式，不仅能够实现对资源的共享，而且还能够在很大程度上提升办学效益。进而将分散在各个教研室当中的仪器设备，真正的应用于实验教学当中，充分发挥出学生的积极主动性，给予学生更多的实践机会，提升实验效果。在这一过程当中，我们可以通过增加一些有着较强的综合性以及自主设计性的实验，促进学生的创新实践能力的提升。
(二)围绕教学目标，强化创新能力和综合素质的培养
建立形态学综合实验中心，不仅能够拓展学生的视野，而且還能够给予学生更多的动手机会。在开展实验的过程当中，我们要充分的结合教学目标来进行，同时也要充分发挥出学生的主观能动性，在实验当中充分的借助所学的知识，举一反三，促进其创新实践能力的提高。与此同时，在互联网时代背景下，对于参与实验的人员以及教师的综合素质提出了更高的要求，不仅要具备完善的专业知识，同时也要掌握一定的相关学科的技能。在这种情况下，也就需要教师以及技术人员能够积极的进行学习，进而提升自身的业务水平。除此之外，通过开设综合实验的`方式，还能够实现资源共享，更好的进行接下来的形态学实验教学。
(三)逐步完成局域网的建设
互联网+时代背景下，加快构建完善的局域网具有重要意义。通过为学校实验室配备完善的实验设施设备，使得学生更加清晰地观察样本，同时也能够借助网络以及多媒体教学课件来进行学习。学生们借助实验设备所观察到的实物和电脑当中的标本进行相应的对比，能够进一步加深学生们的印象。与此同时，借助互联网技术，使得学生们能够借助教学软件来进行自我测验，掌握自己对于知识的掌握程度。由此我们不难看出，互联网+时代背景下，积极的借助先进的互联网软件，有着巨大的优势，能够在很大程度上提升学生自我获取知识的能力。除此之外，网络课程的建设，实现了互联网技术和医学教学两者之间的有机结合，这不仅实现了对于教学模式的创新，而且还极大的提升了教学效率以及教学质量。
三、互联网+对实验课教学的影响
(一)让学生学习方式的得到改变
随着网络学习资源的普及以及无线校园网络，建设，数字化学习已成为大学生的重要学习方式之一。学生通过多元化的工具如搜索引擎、即时通讯软件，电子阅读器等获取信息和学习知识，但这种学习媒体的多元化使知识呈现出碎片化和零散化的特点，从而产生了碎片化学习。碎片化学习容易造成学生注意力不集中、容易引发浅阅读问题和弱化对复杂问题的思考能力。
(二)让教师角色的进行相互转化
在“互联网+”时代，学生与教师具有同等机会获取知识，学生获得知识的途径不再局限于教师和课本。因而师生间关系由施教与受教、主导与从属的关系变成了平等合作的关系。教师由教学主导者转变为教学组织者、引导者和服务者;学生由知识接受者转变为教学活动的参与者和反馈者。教师的职责不再局限于备课和讲课，而是引导学生搜寻和学习知识，帮助学生构建并完善知识体系和知识结构，进而培养和提升学生的分析和解决问题的能力。
结语：
综上所述，互联网+时代背景下，对于当前临床医学专业形态学实验课教学提出了更高的要求。针对当前临床医学专业形态学实验课教学中所存在的一系列的不足，我们应积极的采取一系列的有效措施，积极的应用先进的互联网技术，充分激发出学生们学习的积极性，并在丰富教学内容、创新教学模式的同时，促进教学效率及教学质量的提升。
参考文献：
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开放式医学形态实验室建设初探 篇3
【摘要】介绍黑龙江中医药大学医学形态实验室的开放式建设实践,积极探索如何将实验室打造成为教学、科研、服务平台。
【关键词】 医学形态;开放式实验室建设;初探
1 引言
2002年我校以实验室建设与教学改革相结合,组建了涵盖多学科的开放性医学形态实验室,开展设计性、研究性、开发型的实验教学与实践,充分发挥实验室实践教学、科学研究、社会服务和学科渗透“四位一体”的功能。目前已初见成效,提高了整体教学质量。
2 构建医学形态开放式教学、科研、服务平台
2.1 开放式医学形态实验室的由来:随着教育和科研事业的发展壮大,我校对基础实验室实施了教学改革,并加大了建设力度。我校的医学形态学实验室是由原来的组织胚胎学,细胞生物学,遗传学,寄生虫学,微生物学,免疫学,病理学6个医学基础实验室合并组成的。原有的6个教学实验室分属于6门专业课,原有的实验项目因在内容上有相似甚至雷同之处,已成为教学实验中需要商榷和改进的问题。2002年学校对这6个实验室进行资源整合、优化,并且加大资金投入力度,统一规划、统筹安排,组建了医学形态实验室。
2.2 开放式医学形态实验室的硬件配置:高校扩招后学校本科专业已达到18个(含12个专业方向),硕士学位授予权学科28个,在校学生数量已近万人。学校原有的教学实验室,仪器设备老化、实验手段落后,无法满足理论教学对实验教学的需要。重新组建的实验室,使用面积为960㎡,建立了多媒体实验室5个,清洁级实验室1个、病理标本陈列室1个,技术室2个,准备室4个,消毒灭菌室1个,并拥有全新的供水、供电、通风等基础设施。配置日本Nikon显微镜280台,全套的德国Leica制片设备,Nikon 80i显微镜及图像分析系统,生物安全柜等。形态实验室承担着中西医结合,临床医学、护理、中药学、生物技术、康复及针灸推拿等多专业的相关课程的实验教学任务。
2.3 开放式医学形态实验室的管理体系:医学形态学实验室以学校、教学实验中心为依托,实现管理权和使用权的统一。教学实验中心对人员和实验设备统一管理,实验室实行主任负责制,负责实验室的实验教学计划、建设及各种仪器设备的申购,维护管理、新实验装置开发和实验教学、组织及日常管理。
实验室的实验设备购进立足当前,放眼未来,以保障实验室工作的可持续发展,实验设备不仅供教学使用,还面向学校各学院和社会服务,以实现资源共享。实验室开放形式主要包括:①对学生教学时间内和教学时间外的开放;②面向学校各学院教学时间外的开放;③对其他高校和企业开展教学、技术、研究开发、人员培训合作等服务。提高了优质资源对地方社会经济发展的奉献度。
2.4 开放式医学形态实验室实验队伍建设:随着科学技术飞速发展,新技术、新材料、新工艺的不断涌现,实验教学改革对实验师资队伍提出了更高的要求[1-3]。医学形态实验室目前有高级实验师2名,实验师2名,助理实验师2名,博士学位1人,硕士学位2人,学士学位3人。实验室实行实验技术人员上岗考核制度;鼓励业务能力较强并有实践经验的实验技术人员参加部分实验室建设工作。改变以往实验室局限的管理模式,使教师、研究生能随时进入实验室进行科学研究工作。
学校和中心领导非常重视对实验技术人员的政治思想和职业道德的教育,提高广大实验教师对实验教学工作性质的认识,树立高度的事业心和责任感以及爱岗敬业的工作态度,通过各种方式让实验技术人员进行再学习以提高业务能力和水平,并制定激励政策,带动实验教师队伍快速、健康地发展。
3 体会
经过几年的建设实践,我校医学形态学实验室在实验室管理体制、实验教学体系、实验教学环境建设、学生创新能力培养等方面取得了一些成绩,但和国内外高水平实验室相比仍存在一定的差距。目前,我们正以大学和国家级实验教学示范中心为依托,紧抓我校“631”工程建设和“十一五”规划的大好契机,以进一步提高学科建设、队伍建设、人才培养、科学研究的水平,实现实验教学创新式的跨越式的发展。
参考文献
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作者单位:150040 黑龙江中医药大学(黑龙江 哈尔滨)
医学形态学 篇4
近年来,随着医学成像技术的飞速发展及先进的成像技术在医学上的广泛应用,极大地提高了医疗服务的质量,并且已经覆盖了临床活动的各个方面。CT和MRI等医学影像设备得到的图像数据通常都是断层图像数据,断层图像之间的距离一般远大于断层图像内像素之间的距离。而高分辨率的医学成像在临床诊断和治疗上的作用越来越显著,因此医学图像插值被广泛地应用到医学图像处理、可视化以及综合分析等方面。
图像插值技术一直是医学图像处理领域的一个研究热点。现有的图像插值方法大体上可以分为“基于灰度的医学图像插值”和“基于形状的医学图像插值”。基于灰度的插值方法中应用最广泛的是线性插值,Herman等人将3次样条插值用于医学图像插值上[1,2],算法简单易行,但也存在与线性插值一样的缺点。另一类插值算法基于形状的插值方法,Raya等首次将这一技术运用于三维重建[3,4],Chuang等人提出了改进的基于形状的插值方法[5],他们均采用距离准则作为判定的标准,采用距离变换的方法来求插值图像的轮廓。在国内,孟晋宇等提出的插值算法在提取图像轮廓、进行多边形逼近时克服了已往多边形要尽可能相似的缺点[6]。“基于形状的插值方法”比“基于灰度的插值算法”精度更高,能得到的组织轮廓更加清晰。
本研究提出一种基于数学形态学的形状插值算法,此算法同时考虑了插值图像的灰度及其形状,使插值结果更接近于真实图像。
1 图像插值算法
给定两幅断层图像Sk和Sk+1,为了通过插值求出它们之间的图像Sk+d,用集合S=(V,F)来表示已知的所有断层图像,V为所有点的集合,其元素v=(x,y,z)表示点在空间的坐标,函数f:V→Y定义了任一点的灰度值。算法如下:
第1步:对已知两幅断层图像进行分割,得到不同密度物质的分割值。
医学图像对于不同的组织器官有不同的灰度值。阈值化分割算法主要有2个步骤:
(1) 确定需要的分割阈值;
(2) 将分割阈值与像素值比较以划分像素。
根据图像灰度值得到两幅根据空气、脂肪、软组织和骨骼划分的图像,并且对其进行相应的标记。
在一般的多阈值情况下,取阈值分割后的图像可表示为:
g(x,y)=k Tk-1<f(x,y)≤T k=0,1,2,…K (1)
式中 T0,T1,T2,…TK—一系列分割阈值,k表示赋予分割后图像各区域的不同标号。
第2步:利用数学形态学的方法,得到被插值图像每个区域的轮廓;
由第1步得到2幅4值断层图像,接着要确定已知两幅断层图像上每种密度物质的轮廓,分别用C
(1) 膨胀(Dilation)
C=A⊕B={c∈Rn:c=a+b,a∈A,b∈B} (2)
(2) 腐蚀(Erosion)
C=AΘB={c∈Rn:a=c+b∈A,∀b∈B} (3)
(3) 开启(Opening)
开启操作定义为先进行腐蚀、后进行膨胀的一对有序操作对,而且它们使用同一个结构元素。
C=(AΘB)⊕B (4)
(4) 闭合(Closing)
闭合操作定义为先进行膨胀、后进行腐蚀的一对有序操作对,而且它们使用同一个结构元素。
C=(A⊕B)ΘB (5)
此时,对于任意位于图像Sk某个轮廓上的点vi=(xi,yj,zk),即(xi,yj,zk)∈C
(1) 点vi=(xi,yj,zk+1)在轮廓C
(2) 点vi=(xi,yj,zk+1)既不在轮廓C
(3) 点vi=(xi,yj,zk+1)轮廓C
综合上述3种情况,可以表示为:
F(C
类似式(6)定义,得到如下公式:
F(C
根据式(6)、式(7)对任意的两幅断层图像进行操作,最终均能得到两幅完全一样的插值图像。此时,在断层图像Sk和Sk+1之间已经产生了一系列新的4值图像,找到与Sk+d位置对应的新图像,提取出它的每个密度物质轮廓Ci,这样就构成了插值图像Sk+d的轮廓。
第3步,进行体素插值。
医学图像经过阈值和数学形态学方法分割后,得到人体的不同组织结构信息。要在已被分割的上、下断层图像之间插值一个新的断层图像,首先以两个断层图像之间的距离为边长将这两个断层图像构成的空间体分成若干个小的立方体,如图1所示。这样对上下断层图像的插值转化为对每个立方体的插值。
通常,在三维图像中的一个体素V,它周围的体素与体素V具有某种相关性[9]。与体素V最紧密相关的体素是体素V的相邻体素。为描述体素间的相关性,引入连通的概念。如果对一块3×3×3体素区域中的任一个体素均可在其余体素中至少找到一个体素与它相邻,称分割值为S的所有体素为连通的,定义体素V的广义连通度为:
式中 Ni—第i个体素在此3×3×3的体素区域内的邻居数,Si—第i个体素在此3×3×3的体素区域内的邻居中与该体素有相同分割值的体素个数;N—V的邻居个数,N=26;S—V的邻居中与V有相同分割值的体素个数。
(1) 如果新断层图像上体素V对应的上、下断层图像的体素V1和V2是在同一个分割区域里,即V1和V2属于同一密度物质,则对这两个体素进行插值,得到体素V的灰度值,否则转向下一步;
(2) 计算体素V1在立方体上面分割值的连通度,以及V2在立方体下面分割值的连通度,如果这两个值在立方体的上、下面分别是最大值,则对这两个体素进行插值,得到体素V的值,否则转向下一步;
(3) 在立方体的上、下两个面内,求分割值的连通度最为接近的两个体素,对这两个体素进行插值,得到体素V的值。
重复(1)～(3),直到立方体内新断层图像的体素值都被求出,从而求出整个图像的值。
2 实验结果
为验证基于形状的三维医学图像相关性插值算法的有效性,采用一组256级灰度CT断层图像来进行实验,如图2所示。
用插值生成图像的灰度值减去原始图像的灰度值(负值取它的绝对值),可以生成一幅原始断层图像与插值图像的误差图像。通过误差图像的生成,能够清楚地观察到两种算法在插值方面的准确性,如图3、图4所示。
3 结束语
由上述结果得知,基于数学形态学的插值算法对形状差异较大的图像也能得到较好的插值结果,较好地解决了线性插值等算法产生的边界模糊的缺点。与以往的插值算法产生的断层图像相比,该方法产生的断层图像和原有断层图像过渡自然,因此它在临床中有着重要的意义。
该算法在重建过程中还存在着若干缺陷。首先,由于在算法中加在插值过程中加入了物体形状的信息,这导致它需要较长的计算时间。其次,此算法首先需进行图像分割。而图像分割是图像处理问题中的一个难点,目前为止还没有一个通用的图像分割算法。这无疑增添了算法执行的难度。上述不足之处,有待进一步研究与完善。
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浅议医学形态学实验课的改革策略 篇5
1 现状分析
1.1 形态学实验教学现状
1.1.1 教学方法单一乏味
现在的实验教学大都是以教师为中心的纯分析式教学, 教师把所教授内容全部“满堂灌”, 这样做一是浪费了大量的课堂时间, 二是没有调动学生的积极性, 课堂教学结束了而学生只掌握了少部分内容, 不能实现对具体实际能力的培养。教育重要的是培养学生自主学习的能力, 终身学习已经成为新时代的新要求, 学生在学校学到的知识根本无法满足日新月异的时代变化的要求。
1.1.2 优秀实验教材难寻
到目前为止, 还没有一套完整的、高水平的实验教材在全国推广使用, 在科技高速发展的今天, 我们应该把统编教材和网络资料有效地结合起来, 网络可以把全球的热点问题、自然科学和社会科学各领域的最新成就呈现于读者面前。这种材料提供了学生渴望所需的信息, 激发了学生的学习兴趣, 调动了他们的学习积极性。
1.1.3 对实验技术人员的定位不准确
由于受传统教学的影响, 一些高职院校仍然将实验技术人员当作教学辅助人员来看待, 而实验技术人员大多数认为自己从事的工作较教师和党政机关人员低一等;由于偏见和政策上的不配套, 出现实验技术人员使用多、培养和关心少、进修提高的机会少, 评优、晋级等都处于劣势地位。这极大地挫伤了实验技术人员的工作积极性, 不但影响实验技术人员业务水平的提高, 而且也阻碍了高学历、高职称技术人员的流入, 从而影响了整个实验教学水平的提高。
1.2 医学院校学生现状
目前, 随着学校的发展以及落实教育部“以评促建, 重在建设”的评估要求, 医学院校不断加大实验室投入力度, 使实验室设备日趋完备, 而且各种先进仪器、精密仪器也越来越多;另外, 学生的实验、实训课与理论课课时的比例逐渐加大, 基本达到1:1。但是随着学生实验操作、实训机会的增多, 课堂上发生实验器材损坏的现象也不断发生, 这些情况有时会严重影响实验教学的正常进行。这些现象的出现与学生所处的社会、校园及家庭环境有着一定的关系, 具体表现在以下几个方面。
1.2.1 偏重理论学习, 忽视实验学习
首先, 实验室从属于教研室, 实验课从属于理论课, 使实验课程的开设缺乏相应的独立性。因为受重理论轻实践传统教学思想的影响, 或者基础课程的教学课时数不断被压缩, 迫不得已挤占实验课课时数, 同时不能创造条件开设新实验, 不利于提高学生的动手能力, 培养创新型人才。其次, 实验课从属于理论课, 在成绩考核时, 不能体现出实验课的重要性。对学生在实验学习方面均未制订任何具体的考核指标, 在没有完全从应试教育转向素质教育的今天, 教师和学生在实验方面缺乏压力和动力。在学生总成绩的评定中, 大多数课程的成绩是对实验成绩与理论成绩进行的综合评定, 实验成绩所占分量较轻, 也造成学生对实验课的不重视, 因而无法保证实验课教学质量。
在学生看来, 只有上好理论课, 才能考出高分数, 他们认为学习只是完成目标并得到社会承认的一种手段, 一旦目标达到学习便失去了意义, 加上他们对实验学习的重要性认识不清, 导致对实验学习的兴趣和积极性不足;另外, 根据教学大纲规定, 基础课程的课时逐渐减少, 大多数医学院校的教学中, 实验课教学的比重非常有限, 根本没有达到规定的要求。要改变这一现状, 首先要对其加以重视, 调整和增加教学课时数;其次要改变观念, 加强各方面的教育, 让医学院校学生深刻体会到实验学习的重要性, 提高他们实验学习的兴趣和积极性。
1.2.2 缺乏健全的心态
现在的学生大部分是独生子女, 一部分学生凡事都表现出个人主义、自由主义, 而集体观念、纪律观念淡漠, 不能遵守实验室的规章制度, 如进实验室不穿工作服, 穿拖鞋上课, 在实验室打闹、吃零食等;还有一部分学生见利忘义、损人利己等, 这样的学生还没有树立正确的世界观、人生观、价值观;更有甚者, 用破坏实验用品的方式发泄对学校管理或对某些教师的不满。由此可见, 一部分学生的心态还不健全, 这为实验室管理带来了一定的难度。
1.2.3 社会道德观念淡薄
上实验课前, 教师会三令五申地宣讲实验室规章制度, 如要节约用电, 爱护公物, 珍惜教学科研设备, 损坏公物要赔偿, 但个别学生对此仍置若罔闻。如在形态学实验课上, 有学生拿走显微镜的反光镜当镜子用, 更有甚者拿微生物培养皿当烟灰缸用, 更为荒唐的是有的学生竟拿走接种过的细菌培养皿, 他们还意识不到问题的严重性, 最后找到这些学生问其缘由, 他们的理由只是拿回去玩耍, 等下次上实验课时再送还。他们根本没想到他们的这些行为, 耽误了其他学生上实验课, 浪费了教师许多时间来追查此事。他们更想不到的是, 因为他们的无知, 可能会造成传染病的流行和蔓延。
2 改革策略
2.1 加强实验物品管理与精神文化建设相结合
首先提高任课教师和实验课教师的思想素质和业务素质, 做到言传身教, 使学生在心目中敬佩教师。每次要郑重宣讲实验纪律, 演示仪器、设备的使用方法, 及时做好仪器的清查工作, 发现有损坏的仪器要及时报修。其次为学生开展丰富多彩的第二课堂活动, 如:书法比赛、篮球比赛、演讲比赛等, 树立学生的集体荣誉感, 培养学生爱护学校的一草一木。组织学生参观实验室, 通过教师的讲解使学生认识到好的典型标本都来之不易, 一旦破坏可能就购买不到了。通过典型标本的学习, 可能会使学生牢记终身。
2.2 加强规章制度建设, 培养学生良好的实验习惯
要求学生上实验课应穿工作衣, 不准穿拖鞋、吃零食, 不准乱扔纸屑等, 凡事不能从个人意愿出发, 应遵守实验室的规章制度。实验室的仪器设备不能随便拆卸, 更不能随便拿走, 实验结束仪器归还, 组织值日生打扫卫生, 最后关好门窗、水、电, 离开实验室。
2.3 完善实验考核, 提高学生的综合素质
我们对实验考核方式进行了改革, 实验考核分4部分:包括平时成绩、实验设计、实验技能、实验知识考试[2], 具体措施是: (1) 平时成绩占10%, 考核内容:预习情况、实验态度、实验报告完成情况。考核目的:了解学生的实验报告完成情况、课堂表现、劳动观念。 (2) 实验设计占30%, 考核内容:设计方案。考核目的:了解学生的科研思维、创新能力。 (3) 实验技能占40%, 考核内容:基本操作能力、仪器使用。考核目的:了解学生的动手能力及观察、理解能力。 (4) 实验知识考试占20%, 考核内容:实验知识。考核目的:了解学生掌握与实验有关知识的情况。
2.4 以人为本, 加强实验教学队伍的建设, 正确定位实验技术人员
(1) 实验技术人员不仅仅是一个操作者, 而且应是一个管理者、教育者、研究者。他们不仅承担实验教学任务, 还肩负着教育教导学生、培养学生动手能力的重任, 这就要求实验技术人员主动提高自己的综合素质和解决实际技术问题的能力, 这对于学院教学、管理和科研起着非常重要的作用。
(2) 完善实验技术人员的职称评定和考核, 提高管理效益。按照公平、公开、公正的原则, 明确不同岗位的任职条件和岗位职责, 分类考核, 评聘分开, 按需设岗, 竞争上岗, 择优录取, 使实验教学队伍保持良好的状态。
2.5 革新实验内容, 注重实用性
突出临床常见病的大体标本和动物实验教学, 适当减少切片的观察;增加综合性、设计性实验的比重。实验内容的安排要体现时间短、见效快、内容精, 要让学生在有限的时间内掌握本学科的基本概念和脉络的操作[3], 学到尽可能多的实用知识。逐步形成基本操作技能、专业技术应用能力与综合分析判断能力培养有机结合的实践教学内容。在理论教学过程中, 穿插一部分实验内容来提高学生上实验课的兴趣。
运用考试制度的导向作用, 能有效促使学生重视实验教学, 促使学生动手动脑, 并能获取学生理论与实践学习相结合的反馈信息, 便于教师因势利导地进行教学, 提高实验质量。
2.6 加强教材改革, 促进课程建设
为了适应21世纪培养具有创新精神和实践能力的新型医生的要求, 改革实验课教材, 由过去的验证理论实验为主转变为掌握知识、培养能力、提高素质融为一体的实验教学模式, 编辑了《病理解剖学实验教程》, 在本校推广使用, 全书26万字。其既保留了病理解剖学的经典实验, 又增加了实验设计和探索性实验, 兼顾了科学研究方法论。通过实验教学, 培养了学生分析问题、解决问题的能力, 加深了其对病理解剖学知识的融会贯通, 培养了学生的临床思维和对科学研究的兴趣, 提高了学生的综合素质。2006年我校病理解剖学课程被评为省级精品课程。
总之, 医学形态学实验教学、管理改革势在必行, 它的不断改进需要学校、教师、学生的共同努力。应该制订切实可行的形态学实验室中、长期建设规划, 加大经费投入力度, 不断围绕实验内容完善实验设施。同时, 要完善各项规章制度, 加强实验技术人员的梯队建设, 不断完善实验考评, 提高学生的综合素质。通过大家的不断努力, 逐步摸索出比较成熟的形态学实验课教学和管理新模式。
摘要：通过深入分析医学形态学实验课的现状及存在的问题, 从实验室管理、实验室人员、教学内容、教材及学生考核等方面探讨对策。
关键词：医学形态学,实验教学,教学改革
参考文献
[1]方定志, 万学红.医学教学方法[M].第1版.北京:人民卫生出版社, 2003.
[2]胡浩, 杜克莘, 孙红, 等.机能学设计性实验教学改革与实践[J].西北医学教育, 2003, 12 (1) :207～209.
医学形态学 篇6
关键词：医学图像,分水岭算法,分割
1 引言
医学图像分割是现代医学图像处理中的关键技术, 它是正常组织和病变组织的三维重建、定量分析等后续操作的基础, 也是临床医学应用的瓶颈。医学CT图像分割的主要目的是提取感兴趣的器官、组织等部分以用于临床诊断和病理学研究等诸多方面。
近年来, 将一些特定的新兴理论应用到医学图像分割中是医学图像处理的一个研究热点[1,2,3]。数学形态学是一门新兴理论, 其典型的图像分割算法是形态学分水岭变换。传统形态学分水岭变换存在严重的“过分割”现象, 本文针对此问题提出了一种改进的形态学分水岭分割算法。
2 形态学分水岭变换原理
基于形态学的图像分割问题可以归结为求图像流溢分界线的问题, 分割算法的主要目的是找出分水线[4,5]。
令M1, M2, M3, …Mn表示极小区域, C (Mi) 表示与极小区域Mi相关的流域, min和max分别表示梯度的极大值和极小值。T[n]表示满足f (x) ‹n的所有点x的集合, f (x) 为梯度图像信号。对于一个给定流域, 在第n步将会出现不同程度的溢流。假设在第n步时极小区域Mi发生溢流, 令C (Mi) 为与极小区域相关流域的一部分, 即在溢流深度n时, 在流域C (Mi) 中形成的水平面构成的区域, 可由下式表示:
假设C[n-1]为T[n]的子集, D是T[n]的一个连通成分, 那么存在三种可能:
·D∩C[n-1]为空, D为新的极小值;
·D∩C[n-1]含有C[n-1]的一个连通成分, D属于某个极小区域;
·D∩C[n-1]含有C[n-1]的一个以上的连通成分, D内必须建筑一个堤坝, 以防止流溢在单位的一个流域中溢出。
3 基于改进分水岭变换的医学CT图像分割
形态学分水岭变换具有计算负担轻、分割精度高、易于硬件实现等优点[6], 但它有一个严重的缺点就是会产生“过分割”现象, 即把一幅图像分成了过多的区域, 所以从逐步消除极小值入手, 对传统形态学分水岭变换进行改进。
改进分水岭算法的具体步骤:⑴求出图像的形态学梯度;⑵对梯度图像进行形态学开-闭重构滤波。⑶寻找标记图像。将梯度图像中具有相同灰度级的极小值点合并起来, 得到的图像作为标记图像。⑷对梯度图像进行修正。利用标记图像对梯度图像进行修正。⑸对修正后的梯度图像进行分水岭变换, 得到分水线。最后利用模板法进行分割。
4 实验结果与分析
对肺部CT图像 (图 (a) ) 用改进的分水岭变换进行分割。首先求出梯度图像, 对梯度图像进行滤波, 然后对滤波后的梯度图像进行标记, 利用标记图像修正梯度图像, 然后利用分水岭变换得到分水线 (图 (b) ) , 最后得到分割结果 (图 (c) ) 。
可见, 本文方法能够消除局部极小值, 从而有效解决形态学分水岭的“过分割”问题, 并得到较好的分割结果。
5 结论
本文主要研究基于数学形态学的医学CT图像分割方法。重点分析形态学分水岭变换存在的问题, 并提出一种改进的分水岭分割算法, 将其应用到医学CT图像中。
实验结果表明该方法可有效抑制过分割现象, 得到理想的分割结果。
参考文献
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医学形态学 篇7
近年来各国对教育考试制度的研究、探讨及举措对教育发展、社会进步和经济发展所起的重要作用已越来越为人们所认识;新的考试机制要以国内外先进的教学理论为指导,坚持以人为本,遵循教育、教学规律,体现教育目的,突出检测学生运用知识和解决问题的能力及创新思维的培养。高等医学院校的形态学实验考试是对学生的实践能力的检测,以往传统的形态考试比较烦琐,是将所学的标本放在显微镜下,大体标本放在桌子上编好号码,让学生进入实验室,一次只能进几个人。有时还需经常调换标本。浪费人力、物力和时间、还出现漏题现象、效果也不好。
随着计算机、网络多媒体技术的不断发展和数据库技术的不断成熟,为我们利用网络多媒体突破旧的实验考试模式和构建新的实验考试模式提供了最佳的选择。近年来,COM组件软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一,为应用系统的开发提供了新的思路:由于考试系统对于数据的安全性要求较高等特点,整体上需要将软件利用组件技术分成多个模块组件,结合了典型的实现软件功能,与系统表面实现层联系的接口InData和IOutData通过对不同的用户提供不同的权限的方法做好安全保护工作,做到数据的安全。COM组件软件技术对数据库的无缝连接;COM+融合了MTS,更方便了对数据的访问,更方便于网络形式及系统的维护和可扩充性。综上所述,利用COM组件技术开发医学形态学投影考试系统是很实用的。
1 系统特点
通过对某医学高校形态学实验考试的调研和仔细分析后,得出目前形态学实验考试管理方面存在的主要问题如下:
1) 试题资源不足 主要因为受实验室硬件设备的限制,每场参考学生不多,为了不漏题,考场之间需要更换试题,这样就需要大量的试题,造成资源不足。
2) 浪费人力、物力和时间等 在每次考试时都要求教师准备大量的实验设备、物品及实验标本等,对财、物的消耗极大。
3) 考试管理落后 缺乏对考试的总体进度及资源的控制,出现漏题现象,影响了实验考试的公平性和真实性。
4) 考试效率底下 按每场只能考十个人,考试需要时间为20分钟计算,一个年级全部考完的话,大概需要几天的时间。
根据对现有考试状况的分析以及系统远期发展需求,系统应具有以下特点:
1) 实用性 与医学高校形态学实验考试的实际相结合,切实解决试题资源不足、管理落后、效率低下的问题,应利用多媒体技术、网络技术并与医学知识的整合研究构建丰富的实验室试题资源库,使试题资源达到充分合理的利用,提高考试效率,降低考试成本,提高实验考试的公平性和真实性。
2) 高效性 系统运行效率要高,信息并发处理能力要强,响应的时间要快,以适应试题容量大及实验室考试不断发展的需求。
3) 可靠性 系统应能稳定可靠地运行,采用C/S结构的客户端数据单元技术管理方式,使系统安全运行得以保障。
4) 可维护性 要求系统对试题资源可更改及可扩展性,即易于增减、更新等,另一方面应使系统的结构做到模块化、规范化和标准化。
5) 安全性 试题资源的绝密是系统必须解决的问题,系统必须建立一套严密的安全管理机制。
2 系统的设计与实现
2.1 系统的硬件结构设计
根据系统的总体结构,硬件配置有多媒体PC机、WEB服务器、FTP服务器、数据库服务器、网络存储器等(如表1所示)。
2.2 系统的软件设计
Com组件软件技术的基本思想是:将大而复杂的软件应用分成一系列的可先行实现、易于开发、 理解和调整的软件单元,也就是组件。组件间通信实现的基本方法是定义通信接口,也就是说,接口定义了组件间通信的协议。根据Microsoft组件对象模型的约定,所有的接口必须从IUnknown接口派生,组件间通信通过从接口IUnknown派生的接口中获得必要的方法,获得数据和执行操作。所定义的通信接口中的方法是在服务组件的类中实现的,类中方法定义必须与接口中的定义保持一致。本系统正是基于这一思想,通过对WinInet.Dll、MsAdo21.tlb、FtpOcx.ocx等组件提供的数据通信接口而实现数据文件的传输、查询、删除等管理功能。
2.3 系统的数据库设计
根据系统的要求,把描述试题文件的基本相关信息存储到SQL Server 中统一管理,数据库中主要涉及到以下几个数据表文件:教师用户管理表,考试课件管理表,考试视频管理表,考试图片管理表。其E_R显示关系略图如图1,其中(1)(2)(3)(4)为实体及其属性图,(5)为实体及其联系图。
3 系统的功能
根据需求系统应实现主要的功能有:服务器端的数据层管理,用户及其数据的安全管理,客户端数据的显示等,其HIPO图如图2。
1) 数据层管理,主要用于用户的文件在FTP服务器以及在数据库服务器上的安全管理,包括文件及其信息的添加、删除、更新等。
2) 数据显示,主要用于将用户试题文件以VOD视频、客户端执行文件等多媒体投影方式显示出来,整个显示过程由时钟控制来实现。
3) 用户数据的安全管理,用于对教师用户的身份和权限认证及对大量试题数据的加密/解密,保障系统数据的安全性。
4 系统的实施
该系统在投入使用后,取得了显著的效果:
1) 通过对学生的问卷调查,一致认为此种考试模式方便、快捷,便于他们对医学知识的理解和掌握,提高了实验考试的公平性和真实性。
2) 一次性将实验室标本及显微镜下的试题资源采集到计算机内长期存储,节约了实验室物品的消耗,从而降低了考试的经济成本。
3) 缩短了考试时间,提高了考试效率,原来的考试办法,学生在实验室考试大概需要一到二周的时间才能考完某一个年级,此种考试模式只需要20～30分钟考完某一个年级,减轻了实验室教师的负担,提高了教学效率。
4) SQL数据管理使试题资源在数据库内统一管理,减少了试题资源的浪费,使试题资源达到充分合理的利用。
5 总 结
本系统是在对目前医学教育考试制度的研究,针对医学实验室考试的实际现状,而大胆地设计了医学形态学投影考试系统;本文提出了系统的总体结构,并详细地描述了系统的功能,该系统的巨大效益表明,数据层管理模块使试题资源得到统一安全维护,降低了考试的经济成本,提高了考试的效率,深化教育改革,具有显著的经济效益和社会效益。
摘要：高等医学院校的形态学实验考试是对学生的实践能力的检测,以往传统的形态考试效率低下,浪费人力、物力和时间资源。针对这些现状及需求设计了医学形态学多媒体投影考试系统,本系统研究过程主要采用了COM(组件对象模型)软件技术,通过COM定义了文件数据组件、数据库组件的对象模型及通信接口,完成了数据的传输及安全控制;主要给出了考试系统的总体设计与功能,系统在实际应用中取得了一定的经济效益和社会效益并深化了教育改革。
关键词：组件软件技术,实验考试,多媒体投影系统
参考文献
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[2]京辉热点工作室.Visual Studio6.0应用系列.人民邮电出版社.
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医学形态学 篇8
医学形态学主要包括人体解剖学、组织胚胎学、病理学等, 这些课程之间有着密切而广泛的联系。但是, 目前大都以各学科为单位单独进行教学, 且往往间隔几个学期, 导致各门课程知识不能很好地贯穿衔接。加之医学学科知识遗忘率很高, 学生在学习异常形态学时, 对所学的正常形态学知识已基本遗忘, 自然也就很难理解机体疾病状态下组织形态的异常改变, 更不会联想到病变器官功能的改变。
2 改革方法
2.1 课程整合
课程整合是当今教学改革的一项主要任务[1,2,3]。目前, 国内外医学形态学各门课程的教材基本上是以学科为单位单独编写的, 造成各学科知识脱节。同时, 随着医学的发展, 各学科知识不断增加, 给学生学习带来沉重负担。为此, 应对医学形态学教学内容和方式进行改革。近年来国内外陆续出现了一些基础医学的整合课程, 如人体形态学、人体机能学等。整合后的医学形态学课程作为一个整体, 知识系统且衔接自然, 更符合学习规律。
2.2 提高教师队伍整体素质
教师的教学水平和整体素质是影响教学改革的重要因素。首先, 教师要转变教育理念, 明确医学形态学的教学目的是使学生通过对正常到异常形态改变的一系列动态演变过程的认识和了解, 掌握疾病的本质和发生发展的规律。围绕知识、能力、综合素质协调发展这条主线, 从传授理论到加强创新思维的引导;从传授技能到知识、能力、综合素质的培养;从共性教育到发挥学生的个性特长等。其次, 注重加强教师教学水平的提高, 建立和坚持集体备课制度、新教师的导师制度及听课制度、进修学习制度等。
2.3 改革教学内容和方法
课程整合后改进教学内容和方法是医学形态学教学改革的最主要任务之一, 首先是教材的改革。目前, 国内外医学教学模式除以学科为中心外, 还有如下2种模式: (1) 以器官系统为中心的教学模式。欧美多数医学院校及受欧美影响较大的国家和地区的医学院校多采用这种教学模式。 (2) 以问题为基础的教学模式 (PBL) 。从20世纪60年代开始, 北美一些医学院校开发出该教学模式, 强调理论知识与临床实际结合, 以淡化学科界限。我国基础医学多采取以学科为中心的教学模式, 各门课程的教材基本上是单独编写, 各教材内容之间联系不强。笔者认为, 整合后的医学形态学教材应该成为连接人体解剖学—组织胚胎学—病理学—临床之间的纽带, 可以采取以器官系统为中心的教学模式来编写, 以系统为单位分别讲述各器官或组织的正常、异常形态, 以及从正常向异常形态演变过程中的动态联系, 这样既能解决各学科知识孤立、脱节的问题, 又能激发学生学习兴趣, 提高学习效率, 达到知识与技术、创新能力与综合素质双丰收的目的。
实验课是教学的重要环节, 可以使学生更好地理解和消化理论知识, 激发学生学习兴趣, 培养学生创新思维能力和一定的科研能力[4,5]。但目前的医学形态学实验课主要是验证性内容, 缺乏设计性内容, 难以调动学生学习兴趣和对科学研究的热情, 不能培养学生观察、分析、独立思考和创造性思维能力, 达不到教学目的。因此, 转变教学观念、改革教学方法、建立新的实验教学模式迫在眉睫。笔者认为, 理想的医学形态学实验应该能使学生进行动态学习。比如肾脏缺血实验, 实验前先按传统的教学方法让学生在显微镜下观察正常的肾脏切片, 然后分小组进行动物实验, 制造形成实验动物肾脏缺血缺氧模型, 观察大体形态, 然后取材、制片, 观察肾脏微观形态发生了什么变化, 由此了解肾脏形态结构改变的过程。再如肝硬化实验, 先让学生观察正常肝脏的形态, 然后制作肝硬化动物模型, 观察肝硬化不同阶段形态的表现和演变过程。这样, 使学生由病变的形态学变化联想到临床上的功能性改变, 真正做到理论知识与临床实际相结合, 为以后疾病的诊治打下坚实基础。这种教学方法增加了学生动手操作和参与实验的机会, 激发了他们对科学研究的热情, 培养了其创新思维能力和科研能力, 使学生的综合素质得到大大提高[6]。
总之, 培养出具有时代特征、能够适应社会需求、具备高素质和发展潜力的医学人才, 是医学教学改革的最终目的。
关键词：医学形态学,教学改革,学科整合
参考文献
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医学形态学 篇9
基于玻璃切片和显微镜的传统形态学观察,已经发展了300多年。近十余年来,随着计算机和信息技术的蓬勃发展,数字(虚拟)切片技术应运而生。由于该技术实现了在计算机屏幕上对显微镜观察的仿真过程,可使阅片者能够完整、方便地浏览数据库中的任何切片,因此在临床病理诊断、远程病理会诊、读片会、形态学教学、科研等领域有着广泛的应用前景。
2 数字切片技术的发展
数字切片技术始于1985年,但囿于台式计算机的处理速度和储存能力,直到20世纪90年代末,才逐渐在教育领域得以使用[1]。近年来数字切片技术发展迅速,其中具有代表性的有日本的滨松光子技术有限公司(Hamamatsu)开发的数字切片扫描系统NDP以及国内厦门麦克奥迪公司开发的数字切片扫描系统VM(virtual microscope)[2]。VM是基于自动显微镜的数字切片采集设备,而NDP属于切片扫描仪类设备。
数字切片系统主要由自动扫描显微镜、数码摄像头(CCD)、自动图像扫描采集软件、数字切片浏览器和计算机等组成。系统通过计算机控制自动显微镜移动,并对观察到的组织切片进行X/Y轴方向扫描移动和Z轴方向全自动聚焦扫描,逐幅自动采集数字化的显微图像,并进行高精度、多视野、无缝隙自动拼图,压缩后保存为1个定态切片的数字图像文件,随即完成对1张完整玻璃切片承载信息的虚拟(仿真),即数字切片制作过程。
基于Web的数字切片需要多个技术的支持:(1)大容量的高倍视野数字信息采集;(2)创建1个无缝拼接的切片数字图像;(3)将数字切片转换为允许在X-Y轴平移和连续放大的文件;(4)对数字切片标注和编辑附文;(5)将数字切片文件(通过网络)上传服务器。通过看图软件能方便地仿真模拟光学显微镜的功能,从而实现对这张数字图像的不同物镜倍率(4、10、20、40、100×或4~100×连续物镜)及任意方向的动态观察。迄今为止,大多数数字切片的图像获取及处理时间超过20 min,其原因主要是目前数字切片制作是采用单镜头有序连续摄影技术。近来,一种全新设计的阵列显微镜(array microscope)已经被研制出来并成功得以运用,该显微镜通过将一系列小型显微镜物镜排列在一起,组成一个阵列式的组合物镜,因而可同时获得更大的视野。应用阵列显微镜可以将整个组织切片的高倍图像一次拍摄下来,每秒钟可以从数十个小型显微镜中摄取数千张图像,该系统可以在1 min内完成1张切片的扫描[3,4]。
3 数字切片的功能
由于虚拟显微镜集成了光学显微镜、机电、自动化控制、计算机图像处理、数码成像等方面的技术,它将显微镜镜检从手工操作升级为电控自动化操作,从而改变了人类操作传统显微镜的方式。因而它可以完成以往人工显微镜操作不可能完成的许多工作。可广泛应用在HE切片、免疫组化、原位杂交、组织芯片等具有切片载体的图像扫描中,具有广泛的应用前景。
3.1 全景自动拼图,使用方便
高精度自动显微镜扫描可将镜下视野图像从单幅肉眼观察升级为计算机控制高速全景自动拼图,从而获得高质量的数字切片图像,可保证原切片图像信息的完整性、真实性,包括完整的结构信息、光密度信息、色度信息等可完全满足阅片者要求。模拟显微镜操作,用鼠标即可随意选择不同放大倍率,观察不同倍率下切片的真实图像,并进行图像的标准化分析、统计分析等应用。
3.2 支持显微镜景深图像融合技术
普通显微镜都有固定的景深,在纵向变化范围较大的情况下,难以各个层面都清晰显示,在高倍率下由于景深小,这种现象更加明显。虚拟显微镜技术可以将各层面聚焦清晰的图像进行图像融合处理,可以得到各层都清晰聚焦的整幅图像。
3.3 进行各种图像分析、处理和报告
在普通显微镜下对有用的观察点进行标记比较麻烦,虚拟显微镜技术可以把切片中特定的点标记存储下来,以备日后查阅使用。当需要重新查阅这些特征点时,只需要单击屏幕上的特征点快捷按钮,计算机随即将该位置的图像移动到屏幕上,十分快捷方便。可供多用户同时浏览和讨论,与已建立的病例快速、准确比较。
3.4 实现在线远程浏览
数字切片存储、浏览容易,检索迅速,无时间、地域限制。通过将数字切片存储在专业的服务器中供远程阅片者下载或在线浏览。
4 数字切片系统在形态学教学中的应用
传统的显微形态学实验教学,都是将切片发给学生在显微镜下观察,或者教师在显微镜下观察,通过投影机或数码显微互动系统示教观察过程。因此,数字切片的出现将来很可能会在很大程度上取代传统教学方法。国内山东易创电子有限公司、厦门Motic实业集团有限公司和北京创美伟业科技有限公司都已经成功地开发出具有自主知识产权的全自动显微镜数字切片系统。目前国内山东大学、南方医科大学和华中科技大学[5]、第三军医大学等高校均已建成数字切片系统,我校和Motic合作建立的形态学数字切片网站预计将于年底前投入使用。
4.1 数字切片教学的优势
4.1.1 阅片更加便捷
数字切片脱离了传统显微形态学观察使用玻璃切片和显微镜的局限,高清晰度的数字切片系统全天候开放。在网络迅速普及的今天,学生实验室、宿舍、教室,甚至户外,均可近距离观察编辑标注好的数字切片。指导性更强,学生也能更快更好地理解和掌握切片的内容,有利于学生课前预习及课后复习,提高了学习效率,也能促进学生学习主动性的发挥和自学能力的培养。
4.1.2 教学内容更加丰富
一些特殊染色的切片易褪色,数字切片可弥补这一缺点,或将一些珍贵的示教片直接扫描后作为教学切片使用。所有学生通过网络空间可以同步浏览观察数字切片。理论课堂选择典型的数字切片演示,直观、通俗。实验讨论课,教师将重点难点的数字切片作为疑难标本,附加一些文字问题,作为学生讨论的内容,可促进学生之间交流和协作,实现合作学习模式,激发学习热情,培养发现和解决问题的能力,充分发挥学生在教学中的主体作用[6]。
4.1.3 切片资源保存、检索实现数字化
传统的教学切片保存一直存在许多问题,如数量庞大,储存空间有限,切片褪色、损坏,珍贵切片难以补充,切片难以附带足够的信息,检索困难等。数字切片库技术的出现可以完全改变这种局面。所有的切片经数字化、分类保存后,均可通过日期、特征、疾病、症状、解剖部位、图像类型等关键词进行快捷布尔检索、调阅[4,7]。不仅可以有效解决教学切片资源不足的问题,也能节约教学消耗,提高教学资源的利用率。
4.1.4 促进形态学课程的有机整合,实现教学方式多样化
通过建立含数字切片的图片资源库,实现教学内容的纵向、横向对比学习,如病原学(病因)→正常形态学(解剖学、组织学)→异常形态学(病理解剖学的大体、显微)→临床,通过教学方法和手段的革新,提高教学效果。通过这种宽面纵深式的学习模式,促进多学科知识的有机融合,加强高年级学生理论知识实践能力的培养。此外,通过基于网络的数字切片系统,还可开展跨地域的医院典型病例或罕见病例的远程教学模式,培养学生学习兴趣,激发探究热情,实现教育方式多样化,加快我国医学教育技术水平国际化、现代化的发展进程。
4.1.5 为教师备课提供更多素材
数字切片库能不断更新,内容不断丰富,并利用互联网实现数字切片的资料共享,可为教师编写课件提供更多理想的素材。此外,利用图像编辑软件,将数字切片进行剪接、编辑、标注等处理,课件制作更加灵活多样,内容也更加丰富。
4.1.6 促进实验教学考核方式的转变
传统的形态学实验考核方式主要有肉眼辨识实物标本、镜下结构观察、口试等,目前多数医学院校主要采用数码互动系统进行图片考试,采用数字切片进行考试可实现标本信息的完整性、公平性。对数字切片进行编辑、裁剪、标注等处理,可以设计出新颖活泼的题型,能全面、客观地考核学生。新的考试模式既考察学生对知识的了解程度,同时也考察学生的动手能力和实践技能,体现了实验课的实践性,又可使考试内容在深度广度上得到扩展,可对学生的精细观察辨别能力进行准确判断[6]。
4.2 数字切片教学目前存在的问题
当前,数字切片尚不能广泛应用于形态学教学领域,主要受到以下一些因素的限制,如对数字切片技术的认识明显滞后;购买自动扫描显微镜、建立网络数字切片库的费用仍相对昂贵;计算机配置要求较高;数据传输速度受限;数字切片保存格式不统一;数字切片技术尚未标准化;尚无油镜扫描设备;无法进行培养细胞及组织、FISH、基因芯片、蛋白芯片的扫描等。此外,过分依赖数字切片的使用,也使得学生无法熟练掌握传统显微镜的使用。
5 结语
当前,数字信息化技术日新月异,以使用显微镜为主的传统形态学教学正发生着教学方法和手段的深刻变革。数字切片技术的出现不仅改变了传统玻璃切片的信息承载形式,而且也不断改变传统的临床病理诊断、病理会诊的方式,使不同地域的医院之间、学校间,甚至不同学科的信息交流、数据资源共享不断成为现实,必将对医学事业的发展产生深远影响。
摘要：介绍了数字切片技术的发展情况及其功能,对基于网络的数字切片系统应用于医学形态学教学的特点和优势进行了分析和比较。提出该系统可提供一种不受时间和地域限制的交互式学习信息平台,给传统的形态学教学模式带来深刻变革,更大限度地发挥学生主体和主动精神,开拓素质教育资源,提高形态学教学质量。
关键词：数字切片,形态学教学,虚拟显微镜,网络
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