王潤景

廈門醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室,福建省廈門市 361023

人體解剖學(xué)作為一門研究人體形態(tài)結(jié)構(gòu)的學(xué)科,實(shí)驗課除了需要融入思政教育和生命教育[1-2],教師還應(yīng)該通過不同的教學(xué)方式相結(jié)合,讓學(xué)生減少對解剖學(xué)的畏懼感,激發(fā)學(xué)生的求知欲。現(xiàn)有的解剖學(xué)實(shí)驗教學(xué)方式主要包括福爾馬林標(biāo)本示教、教具模型展示、畫圖板書、視頻投影和數(shù)字人科技等方式,其中以福爾馬林標(biāo)本示教在解剖實(shí)驗教學(xué)中最普及。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,生物塑化技術(shù)誕生,它也被應(yīng)用于人體解剖學(xué),生物塑化技術(shù)制作的人體標(biāo)本大大改善了解剖學(xué)工作者的教學(xué)環(huán)境。該技術(shù)在解剖實(shí)驗教學(xué)中具有諸多優(yōu)勢,彌補(bǔ)了現(xiàn)有教學(xué)方式的不足。

1 使用福爾馬林標(biāo)本在教學(xué)和實(shí)驗室維護(hù)方面遇到的困難

福爾馬林標(biāo)本示教作為最古老、最常用的解剖實(shí)驗教學(xué)方式,各大醫(yī)學(xué)院校一直沿用至今。雖然其解決了標(biāo)本的保存問題,但福爾馬林標(biāo)本有諸多缺點(diǎn)(見表1)。

表1 使用福爾馬林標(biāo)本的缺點(diǎn)

1.1 教學(xué)過程方面 福爾馬林為甲醛的水溶液,具有致畸性,揮發(fā)性極強(qiáng),可以通過皮膚或呼吸道黏膜,產(chǎn)生急性的刺激作用,對師生的健康構(gòu)成威脅。在解剖實(shí)驗教學(xué)過程中,學(xué)生通常圍繞福爾馬林浸泡的人體標(biāo)本,需長時間近距離解剖或觀察某些結(jié)構(gòu)。但由于氣味刺鼻難聞,特別是對呼吸道和眼的刺激,使學(xué)生出現(xiàn)淚流、胸悶等不適癥狀。學(xué)生經(jīng)常因無法繼續(xù)忍受而被迫遠(yuǎn)離標(biāo)本,暫停實(shí)驗。這種情況嚴(yán)重影響解剖實(shí)驗教學(xué)進(jìn)度,一般教師只有通過另行補(bǔ)課來解決。

1.2 教學(xué)內(nèi)容方面 大體解剖福爾馬林浸泡的人體標(biāo)本,該方法具有破壞性,有些軟組織或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易被觀察。在某些福爾馬林瓶裝標(biāo)本中,由于標(biāo)本長期浸泡,會出現(xiàn)一定的變形,比如結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹、移位等情況;或因為搬移不當(dāng),瓶中溶液過度沖擊導(dǎo)致標(biāo)本結(jié)構(gòu)撕裂。這樣的瓶裝標(biāo)本并不能代表結(jié)構(gòu)比鄰的真實(shí)性,在示教過程中經(jīng)常被忽略,容易誤導(dǎo)學(xué)生和教師。而且標(biāo)本因玻璃容器盛裝和液體浸泡,會出現(xiàn)反光,不適合進(jìn)行拍照研究。

1.3 實(shí)驗室維護(hù)方面 福爾馬林溶液浸泡的標(biāo)本需要長期保養(yǎng),根據(jù)容器內(nèi)液體揮發(fā)或渾濁情況,進(jìn)行定期補(bǔ)液或換液;有的標(biāo)本因長期浸泡結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,或因為觀察、搬移,器皿內(nèi)福爾馬林漏出,使得容器外表面浸濕,標(biāo)簽脫落。而且每個整體標(biāo)本和局部標(biāo)本都需要一定大小的容器盛裝,使得解剖實(shí)驗室的空間利用率并不高。此外,從學(xué)生角度來看,每次實(shí)驗課都需要自行購買一次性醫(yī)用口罩和手套,由于學(xué)生眾多,所有實(shí)驗課下來,使得醫(yī)療資源極度浪費(fèi)。

2 生物塑化技術(shù)的誕生及倫理問題

2.1 生物塑化技術(shù)的發(fā)明及發(fā)展 生物塑化技術(shù)最早由德國海德堡大學(xué)Hagens教授于1978年發(fā)明,該技術(shù)將高分子材料學(xué)、物理學(xué)及生物學(xué)相結(jié)合,通過塑化劑置換標(biāo)本中的水和脂肪,達(dá)到長期保存生物標(biāo)本的目的[3]。后來國內(nèi)部分單位及個人對該技術(shù)進(jìn)行了引進(jìn),包括大連醫(yī)科大學(xué)、第三軍醫(yī)大學(xué)等[4-6],其中大連醫(yī)科大學(xué)于1997年與Hagens合作,成立了大連醫(yī)科大學(xué)生物塑化研究所,后來又單獨(dú)成立了大連鴻峰生物科技有限公司,大連鴻峰現(xiàn)已成為世界最大的人體塑化標(biāo)本工廠[7],為我國醫(yī)學(xué)院校提供了大批用于教學(xué)的高質(zhì)量人體生物塑化標(biāo)本。

2.2 生物塑化技術(shù)應(yīng)用于人體標(biāo)本 生物塑化技術(shù)從發(fā)明到實(shí)踐,曾飽受爭議,非醫(yī)學(xué)人士認(rèn)為,該技術(shù)應(yīng)用于人體標(biāo)本上,是對死者的不尊重。爭議的焦點(diǎn)主要是人體塑化標(biāo)本的倫理問題。首先,我們要分清“尸體”和“人體標(biāo)本”的區(qū)別,“尸體”具有社會屬性,而“人體標(biāo)本”沒有。然后要確定尸體的使用目的,從醫(yī)學(xué)倫理學(xué)角度來看,當(dāng)應(yīng)用于科研、教學(xué)、法學(xué)等領(lǐng)域的那一刻起,尸體即轉(zhuǎn)變成“人體標(biāo)本”喪失社會屬性,可以用于解剖或塑化[8-9]。為什么普通群眾,特別是非醫(yī)學(xué)專業(yè)的人對人體塑化標(biāo)本感到恐懼,主要還是受到當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化、民族習(xí)慣及宗教信仰的影響。

3 結(jié)合生物塑化標(biāo)本在解剖實(shí)驗教學(xué)中的實(shí)踐——以肌學(xué)為例

選取本校2022級藥學(xué)專業(yè)學(xué)生為觀察對象,隨機(jī)抽取一個班為實(shí)驗組,另一個班為對照組。對照組采取傳統(tǒng)的實(shí)驗教學(xué)方法,先PPT講授,然后進(jìn)行福爾馬林標(biāo)本示教。實(shí)驗組通過生物塑化標(biāo)本與現(xiàn)有的解剖實(shí)驗教學(xué)方法相結(jié)合進(jìn)行授課,下面以肌學(xué)為例,方法匯報如下。

3.1 課前準(zhǔn)備 實(shí)驗課前,在學(xué)習(xí)通上發(fā)布由生物塑化標(biāo)本處理的海洋及陸地動物照片,通過照片讓學(xué)生觀察動物的骨骼肌特點(diǎn),根據(jù)骨骼肌特點(diǎn)推測其生活習(xí)性,然后在學(xué)習(xí)平臺上進(jìn)行討論。該環(huán)節(jié)可激發(fā)學(xué)生對生命科學(xué)的興趣,同時讓學(xué)生對生物塑化標(biāo)本有基本的感官認(rèn)識,為學(xué)習(xí)人體骨骼肌的內(nèi)容做好鋪墊。

3.2 課堂學(xué)習(xí)

3.2.1 課程導(dǎo)入。實(shí)驗課上,教師結(jié)合PPT簡單介紹生物塑化技術(shù)的基本原理和主要步驟,時間控制在3min之內(nèi)。然后結(jié)合社會熱點(diǎn),比如“劉畊宏男孩”,要求2名同學(xué)上講臺前,一人做“毽子操”,另一人觀察并回答“毽子操”動作由哪些肌肉參與完成。并根據(jù)學(xué)生作答情況,隨時調(diào)整實(shí)驗課進(jìn)度,分配好講解重難點(diǎn)所花費(fèi)的時間。

3.2.2 把握重點(diǎn)。實(shí)驗課上,將學(xué)生分為4個組,每組8人左右,學(xué)生以教師和塑化標(biāo)本為中心而坐。教師可以結(jié)合硅橡膠處理的人整體塑化標(biāo)本和人體骨架模型,用于講授人體淺層的骨骼肌。比如學(xué)習(xí)肱二頭肌的時候,首先在人體骨架模型上確認(rèn)肱二頭肌的起止點(diǎn),包括盂上結(jié)節(jié)、喙突和橈骨粗隆。再通過人整體塑化標(biāo)本指出肱二頭肌的具體位置,讓學(xué)生辨識和觸摸肱二頭肌的長頭及短頭,觀察肱二頭肌肌腹和肌腱。要求學(xué)生在人體骨架模型上演示肱二頭肌收縮時關(guān)節(jié)的運(yùn)動形式,并對該運(yùn)動形式提問,是否存在肱二頭肌的協(xié)同肌或拮抗肌,引出需要講解的肱三頭肌、喙肱肌和肱肌。教學(xué)中將人整體塑化標(biāo)本和人體骨架模型相結(jié)合,通過直觀的視、觸覺,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗課的體驗感,激發(fā)學(xué)習(xí)主動性。

3.2.3 突破難點(diǎn)。對于人體深層的骨骼肌,教師可以使用P45斷層塑化標(biāo)本結(jié)合“數(shù)字人科技”進(jìn)行教學(xué),P45斷層塑化技術(shù)處理的切片標(biāo)本半透明,方便不同平面呈現(xiàn)深面骨骼肌的特點(diǎn)。比如講解背區(qū)豎脊肌的時候,教師可先通過虛擬的數(shù)字人科技展示豎脊肌的三個縱行肌束和形態(tài)。然后使用不同斷面(矢狀面、冠狀面或水平面)的P45斷層塑化標(biāo)本,要求學(xué)生找出豎脊肌,并觀察該斷面上的形態(tài),這樣將虛擬仿真的數(shù)字人科技和實(shí)體塑化標(biāo)本相結(jié)合。學(xué)生通過在P45斷層塑化標(biāo)本上識別結(jié)構(gòu),強(qiáng)化了解剖學(xué)的基礎(chǔ)知識,也為今后專業(yè)課打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2.4 擴(kuò)展延伸。學(xué)完肌學(xué)的重難點(diǎn)內(nèi)容后,教師可以選擇一具保持運(yùn)動姿勢的人整體塑化標(biāo)本,從骨骼肌合成或重塑的角度對知識進(jìn)行擴(kuò)展。現(xiàn)階段國家提倡全民健身,增肌、減脂成了熱門話題。對于肌肉的重塑來說,需要3個必備的條件,包括力量訓(xùn)練、蛋白質(zhì)的攝入和充足的睡眠。力量訓(xùn)練可使骨骼肌的肌絲出現(xiàn)細(xì)小的損傷,攝入蛋白質(zhì)能為肌纖維的合成和重塑提供主要的營養(yǎng)物質(zhì),充足的睡眠可促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。不管是從醫(yī)學(xué)還是運(yùn)動學(xué)的角度,解剖和我們的生活都密切相關(guān)。

3.3 課后作業(yè) 實(shí)驗課結(jié)束后,通過塑化標(biāo)本,布置課后作業(yè)。選擇人整體塑化標(biāo)本和P45斷層塑化標(biāo)本,對不同部位或斷面用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝,一般選取10張照片放入同一個Word文件中,將每一張照片依次進(jìn)行編號,例如1～10。然后在每張照片中用紅色箭頭標(biāo)出需要考核的骨骼肌,下方輸入相關(guān)問題,例如:該肌肉的名稱、起止點(diǎn)和運(yùn)動形式等,讓學(xué)生識別照片中的骨骼肌后進(jìn)行回答。使用塑化標(biāo)本照片進(jìn)行課后考察比用傳統(tǒng)模擬圖更具有真實(shí)性,而且比福爾馬林浸泡標(biāo)本的照片結(jié)構(gòu)更清晰準(zhǔn)確,福爾馬林浸泡的標(biāo)本濕潤反光,因長期浸泡組織結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)膨脹或位移,這些都會影響照片質(zhì)量。P45斷層塑化標(biāo)本的照片在課后作業(yè)布置以及PPT制作方面,是很好的教學(xué)資源。

3.4 教學(xué)評價 所有課程結(jié)束后,兩個班同時進(jìn)行標(biāo)本考試,結(jié)果顯示:實(shí)驗組平均分為89分,高于對照組的78分;實(shí)驗組優(yōu)秀率為68%,高于對照組的33%。

人整體塑化標(biāo)本姿勢各異、栩栩如生。學(xué)生可以通過觸摸,不同角度觀察,感受各結(jié)構(gòu)的大小、形態(tài)等特征;P45斷層塑化標(biāo)本還可以使用數(shù)碼相機(jī)或體視顯微鏡拍攝后進(jìn)行觀察,為大體解剖學(xué)和組織學(xué)搭建了橋梁,將二維和三維有機(jī)統(tǒng)一。塑化標(biāo)本和現(xiàn)有解剖實(shí)驗教學(xué)方式相結(jié)合,可以活躍課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生的探索欲。在美國得克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心休斯敦牙科學(xué)校(UTSD)有人分別用塑化標(biāo)本和傳統(tǒng)尸體標(biāo)本進(jìn)行解剖授課試驗,通過對比兩種方式下學(xué)生過去6年的實(shí)驗考試成績,發(fā)現(xiàn)塑化標(biāo)本教學(xué)明顯提高了學(xué)生實(shí)驗考試成績以及對解剖教學(xué)的滿意度[10]。

3.5 注意事項 人體塑化標(biāo)本應(yīng)用于解剖實(shí)驗教學(xué)的過程中,應(yīng)與其他現(xiàn)有的教學(xué)方式相結(jié)合。結(jié)合種類不宜過多,要取長補(bǔ)短,根據(jù)具體內(nèi)容或章節(jié),生物塑化標(biāo)本與現(xiàn)有的教學(xué)方式相結(jié)合,主要包括“人整體塑化標(biāo)本”和“人體骨架模型”結(jié)合,適用于骨學(xué)、肌學(xué)的講授;“人整體塑化標(biāo)本”和“人體器官模型”結(jié)合,適用于內(nèi)臟學(xué)和脈管學(xué)的講授;“P45斷層塑化標(biāo)本”與“數(shù)字人科技”結(jié)合,適用于肌學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)的講授(見圖1)。在課前、課中以及課后可多使用塑化標(biāo)本,讓真實(shí)性、實(shí)踐性貫穿解剖實(shí)驗教學(xué)的始終。

圖1 塑化標(biāo)本結(jié)合其他教學(xué)方式示意圖

4 生物塑化標(biāo)本應(yīng)用于解剖實(shí)驗教學(xué)的優(yōu)勢

4.1 對比現(xiàn)有實(shí)驗教學(xué)方式 人體塑化標(biāo)本改善了解剖學(xué)教師的工作環(huán)境,讓教師和學(xué)生避免了福爾馬林的毒害。它作為解剖教學(xué)方式的一種,彌補(bǔ)了“數(shù)字人科技”和“教具模型”的缺點(diǎn),即通過最真實(shí)的方式,呈現(xiàn)人體形態(tài)結(jié)構(gòu)的大小、比鄰、薄厚等特征。同時也彌補(bǔ)了“畫圖板書”和“視頻投影”的弊處,由于這兩種教學(xué)方式都是二維平面的,很難顯示人體結(jié)構(gòu)的多個面。人整體塑化標(biāo)本通常是站立或坐位;同時P45斷層塑化標(biāo)本具有半透明的特點(diǎn),可以拿在手上或透過光線對內(nèi)部結(jié)構(gòu)多角度進(jìn)行觀察。

4.2 該技術(shù)對顯示不同組織的優(yōu)勢 生物塑化技術(shù)可以通過在標(biāo)本固化步驟前進(jìn)行染色,幫助學(xué)生分辨不同的組織結(jié)構(gòu),相比福爾馬林浸泡的標(biāo)本更容易對結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分[11]。還可以根據(jù)標(biāo)本的用途和顯示特征不同,用不同的塑化劑制作不同的人體標(biāo)本。生物塑化技術(shù)包括硅橡膠技術(shù)、環(huán)氧樹脂技術(shù)、聚酯乳膠技術(shù)以及聚酯樹脂技術(shù)。其中硅橡膠技術(shù)制作的標(biāo)本柔韌有彈性,適合用于系統(tǒng)解剖的實(shí)驗教學(xué);環(huán)氧樹脂技術(shù)制作的斷層標(biāo)本透明度好,可用于影像解剖學(xué)的教學(xué);聚酯乳膠技術(shù)制作的斷層標(biāo)本使不同組織顏色對比顯著,常用于陳列室展示;聚酯樹脂技術(shù)對灰質(zhì)和白質(zhì)有明顯的區(qū)分,用于制備腦組織的切片標(biāo)本。所以在解剖實(shí)驗教學(xué)過程中,根據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)對象不同,可合理地選擇不同塑化劑處理的標(biāo)本。

4.3 標(biāo)本維護(hù)和使用方面 人體塑化標(biāo)本相比于福爾馬林固定的尸體標(biāo)本,明顯地降低了各醫(yī)學(xué)院校標(biāo)本的維護(hù)和運(yùn)輸成本。傳統(tǒng)使用福爾馬林固定尸體標(biāo)本的醫(yī)學(xué)院校,會在每個解剖實(shí)驗室裝上抽風(fēng)設(shè)備或空調(diào),大大增加了實(shí)驗室的維護(hù)成本。浸潤濕透的福爾馬林整體標(biāo)本濕潤冰冷,搬移起來十分沉重。傳統(tǒng)瓶裝的局部標(biāo)本一般使用裝有福爾馬林的玻璃容器,需要較大的儲存場地,容易摔碎,固定液還需要定期更換或補(bǔ)液;若標(biāo)本長期浸泡,很容易在搬移過程中造成人為的結(jié)構(gòu)移位,需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行修復(fù),加大了實(shí)驗教師的工作量。而人體塑化標(biāo)本無毒干燥、輕巧便攜,利于搬運(yùn)。各大醫(yī)學(xué)院校解剖實(shí)驗室模型、教具眾多,塑化標(biāo)本可為實(shí)驗室節(jié)省大量存放空間。相比福爾馬林浸泡的標(biāo)本可以反復(fù)使用、拍照研究,照片質(zhì)量更為清晰,結(jié)構(gòu)、比鄰關(guān)系更加精確,在標(biāo)本保養(yǎng)方面,只需要避免磨損即可。

5 小結(jié)

總體來看,人體塑化標(biāo)本的出現(xiàn),解決了長期困擾解剖學(xué)界標(biāo)本保存的難題,提高了學(xué)生的實(shí)驗成績,改善了師生的學(xué)習(xí)環(huán)境,豐富了現(xiàn)有的解剖學(xué)實(shí)驗教學(xué)方式。但是現(xiàn)階段學(xué)生對于生物塑化標(biāo)本的了解較少,因此需要教師對生物塑化標(biāo)本進(jìn)行更多的推廣[12]。生物塑化標(biāo)本應(yīng)用于解剖教學(xué),希望能為解剖教學(xué)方式的多樣化提供參考。