Inleiding

In de studie geneeskunde is de lichtmicroscoop van oudsher belangrijk voor het onderwijs in de histologie en pathologie.1 Tot enkele decennia geleden was voor deze studie het bezitten van een microscoop een studievoorwaarde en zeer lange tijd was de microscoop onderdeel van de identiteit van de jongerejaarsstudent geneeskunde. Inmiddels is deze situatie veranderd.

Aan de universiteit van Utrecht krijgen studenten geneeskunde nog celbiologie- en histopathologiepractica met behulp van de lichtmicroscoop, hoewel de hoeveelheid onderwijs in deze vorm de laatste decennia wel is gereduceerd. De reden hiervan is dat er nadelen kleven aan het gebruik van de lichtmicroscoop bij histopathologisch onderwijs. Zo is het moeilijk om in korte tijd adequate vaardigheden in de bediening van de microscoop te ontwikkelen en dit kan zowel leiden tot slechte interpretatie van de coupes als tot een geringe motivatie onder de studenten.2 Dit wordt versterkt omdat histo-pathologiepractica vaak slecht aansluiten bij de kliniek.3 Tijdens de practica met de lichtmicroscoop is samenwerking of het voeren van een effectieve discussie moeilijk, aangezien dezelfde beelden meestal niet worden gezien door anderen.4 Daarnaast zijn microscopen en adequate coupes duur in aanschaf en onderhoud en is beperkt gebruik voor grote aantallen studenten relatief inefficiënt.

figure 1

Er is echter een alternatief. Tegenwoordig zijn computervoorzieningen met een snelle internetverbinding op universiteiten en bij studenten thuis gemeengoed. Voor onderwijs in de microscopische anatomie zijn softwareapplicaties geschreven en op veel Amerikaanse universiteiten wordt bij de colleges histopathologie geheel of gedeeltelijk gebruik gemaakt van deze digitale of virtuele microscopie.5-8 Virtuele microscopie is microscopie met behulp van een computer, waarbij weefselcoupes met een digitale coupescanner zijn ingescand en met een vergroting van minimaal twintig keer worden opgeslagen op een computernetwerk. Met software kunnen deze afbeeldingen vervolgens bekeken worden op een manier die lijkt op het bekijken van weefselpreparaten op een glaasje onder de microscoop, inclusief in- en uitzoomfunctie.4 Bij het visualiseren van scans kunnen structuren worden aan gewezen en omcirkeld en annotaties worden gezet ter verduidelijking (zie Figuur 1).

Omdat deze onderwijsmethode, zeker in Nederland, betrekkelijk nieuw is, kan de vraag gesteld worden of virtuele microscopie een goed alternatief is voor het onderwijs met de traditionele lichtmicroscoop. In dit onderzoek hebben wij onderzocht a) hoe studenten over virtuele microscopie oordelen en b) wat het leereffect hiervan is.

Methode

In oktober en november 2008 volgden eersteen tweedejaarsstudenten geneeskunde uit Utrecht tijdens de onderwijsblokken Gezonde en Zieke Cellen (GZC) naast de histopathologiepractica met behulp van de lichtmicroscoop ook practica met behulp van de computer. De eerstejaarsstudenten volgden GZC I, waarin een inleiding wordt gegeven in de celbiologie en pathologie, en de tweedejaarsstudenten volgden GZC II, met oncologie als onderwerp. Beide onderwijsblokken duurden vijf weken.

In GZC I werden drie histopathologiepractica gegeven, waarbij alle studenten het eerste practicum met behulp van de lichtmicroscoop volgden. In het tweede practicum werd door de helft van de studenten de virtuele microscopie toegepast en de andere helft kreeg hetzelfde practicum met behulp van de lichtmicroscoop. Bij het derde practicum werd deze indeling omgewisseld. In GZC II waren er vijf histopathologiepractica. Elk van deze vijf practica werd door de helft van de studenten gevolgd via virtuele microscopie en door de andere helft via lichtmicroscopie. Deze indeling werd gewisseld, zodat uiteindelijk elke student twee of drie keer een practicum met virtuele microscopie en twee of drie keer met lichtmicroscopie heeft gevolgd.

De weefselcoupes werden tijdens de virtuele microscopiepractica aangeboden met behulp van het softwareprogramma ‘Digital Slidebox’, versie 4.4.1 (http://www.digitalslidebox.com). Met dit programma zijn ingescande coupes geïmporteerd, met behoud van de in- en uitzoomfunctie in een coupe. Vervolgens zijn relevante structuren met pijlen of figuren aangewezen en geannoteerd met behulp van tekstvakken. In een begeleidende handleiding is een korte introductie met een globale beschrijving van iedere coupe en zijn oorsprong gegeven. In een aantal practica werden deze introducties ook in Slidebox gezet. Studenten konden in een computerleerzaal waar het practicum werd gegeven inloggen in het programma met een eigen account en een ‘activeringssleutel’. Ook in het studielandschap van het UMC Utrecht konden de coupes bekeken worden.

In het blok GZC I kregen de studenten per twee- of viertallen een cijfer toegekend voor de tijdens het onderwijs uitgevoerde opdrachten. Om een indruk te krijgen welke onderwijsvorm leerzamer was, zijn in dit blok de cijfers (behaald door groepjes van twee of vier studenten) voor practicumopdrachten tijdens licht- en virtuele microscopie vergeleken. De beoordelende docent was niet op de hoogte van onze studie. Om een gekruiste proefopzet te kunnen verrichten met een variantieanalyse met herhaalde metingen waarin binnen groepen en tussen groepen wordt vergeleken, zijn de groepscijfers aan ieder lid van de respectievelijke groepjes toegekend. Dit is een sterk onderzoeksdesign voor situaties waarin geen echte randomisatie kan plaatsvinden, omdat studenten niet alleen met elkaar maar ook met zichzelf worden vergeleken. De studenten die het blok GZC II volgden, zijn niet beoordeeld.

Nadat studenten beide vormen van de practica hadden gevolgd, werd door middel van een enquête gevraagd aan welke methode ze de voorkeur gaven, of zij Slidebox een gebruiksvriendelijk en duidelijk programma vonden en of zij het leren omgaan met de microscoop als een essentieel onderdeel van de opleiding beschouwden (zie Tabel 1). Negen stellingen werden gescoord op een vijfpunts Likertschaal (1=geheel mee oneens; 5=geheel mee eens) en op een tienpuntsschaal werd een algemeen oordeel gevraagd. Daarnaast werden ze verzocht zowel een goed punt van virtuele microscopie aan te geven als een punt van verbetering.

Tabel 1 Algemene oordelen van eerste- en tweedejaarsstudenten ten aanzien van het virtuele en het traditionele microscopiepracticum*.
Full size table

De gegevens zijn geanalyseerd met behulp van Stata software versie 9.2 (Statacorp, Texas, USA) en SPSS 16.0 (SPSS Inc, Chicago, USA). Continue variabelen zijn samengevat met behulp van arithmetische gemiddelden en 95%-betrouwbaarheidsintervallen. Een Student's t-toets is gebruikt om uitkomsten te vergelijken en een variantieanalyse met herhaalde metingen voor een vergelijking van de toetsing.

Resultaten

Van de 316 eerstejaarsstudenten hebben 302 (95,6 %) het virtuele histopathologiepracticum én tenminste een van de twee lichtmicroscopiepractica gevolgd. Van hen hebben 265 studenten de enquête ingevuld (respons: 87,7%). Van de 289 tweedejaarsstudenten vulden 170 studenten de enquête in (respons: 58,8%).

Het practicum met de virtuele microscopie werd door zowel eerste- als tweedejaarsstudenten significant beter beoordeeld dan het practicum met de lichtmicroscoop (eerstejaars: n=265, t= 13.1, p< 0.00001; tweedejaars: n=170, t=19.2, p<0.00001). Dit is een zeer groot effect (eerstejaars: Cohen's d=1.28; tweedejaars: Cohen's d=2.17).

Het programma werd door de eerste- en tweedejaars als gebruiksvriendelijk en duidelijk beoordeeld (zie Tabel 2). Zij vonden virtuele microscopie leerzamer en prettiger dan het practicum met de lichtmicroscoop. Beide groepen gaven aan dat zij bij de virtuele microscopie de morfologie van de cellen en pathologie goed konden herkennen. De meerderheid in beide groepen vond het leren omgaan met de lichtmicroscoop wel een essentieel onderdeel van de opleiding. De les hierover in het eerste jaar van de opleiding vonden de meeste studenten voldoende.

Van de studenten merkte ongeveer de helft op dat het bij virtuele microscopie door de annotaties duidelijk is om welke histologische structuren het gaat en waar naar gekeken moet worden. ‘Je hoeft minder te vragen’, ‘afwijkingen zijn beter te vinden’, ‘je bent minder tijd kwijt aan zoeken, waardoor je meer tijd hebt om te leren’, en ‘het is overzichtelijk.’ De mogelijkheid tot samenwerking werd regelmatig genoemd. ‘Je kijkt samen naar een beeldscherm, waardoor je beter geholpen kan worden door een docent’ en ‘beter met medestudenten kan overleggen’. Andere opmerkingen gingen over de fijne omgang met de computer. ‘Ik heb geen hoofdpijn meer!’ Studenten stelden bij het practicum de begeleiding van een docent op prijs. Zij merkten op dat het later opnieuw bestuderen van de coupes thuis of in het studielandschap leerzaam zou kunnen zijn. Bij de opmerkingen ter verbetering schreef ongeveer 10% dat er uitgebreidere annotaties in Slidebox gezet zouden moeten worden, maar een even groot aantal had het ‘zelf actief opzoeken van structuren’ juist gemist. Een klein deel van de studenten (5,5%) gaf aan dat de afbeeldingen niet altijd scherp waren of dat de virtuele coupes niet genoeg ingezoomd konden worden. Sommige studenten vonden het jammer dat ze ‘geen echte weefsels konden bestuderen’. Drieëntwintig eerstejaars (8,7%) en drie tweedejaars (1,8%) gaven spontaan aan dat ze graag meer ervaring zouden willen opdoen met lichtmicroscopiseren.

Tabel 2 Antwoorden van eerste- en tweedejaarsstudenten op vragen over het virtuele en het traditionele microscopiepracticum.*
Full size table

De scores voor de antwoorden op de practicumvragen die in twee- of viertallen door de eerstejaarsstudenten gemaakt waren tijdens het practicum (cijfers van 1 tot 10) zijn vergeleken. De gemiddelde scores over beide practica tezamen van de tweede groep (17.3; SD 1.6) waren hoger dan die van de eerste groep (16.2; SD 1.6) (t=6,16; df=297; p< 0.001). Tevens bleek dat de scores bij het eerste practicum (‘adaptaties’) in beide groepen hoger waren dan bij het tweede practicum (‘tumoren’) (Groep A: 8.94 en SD 0.92 respectievelijk 7.24 en SD 1.25; t= 13.9, df 146, p<0.001; Groep B: 8.97 en SD 1.09 respectievelijk 8.34 en SD 0.93; t=6.11, df=151, p<0.001). In de gekruiste proefopzet met een variantieanalyse met herhaalde metingen bleek echter tevens dat er een significant interactie-effect van inhoud*-groep bestond ten gunste van het virtuele practicum (df=1, MS=42.7, F=44.7, p<0.001). De virtuele microscopie methode leidde dus, ongeacht de inhoud, volgorde en groep tot hogere scores dan de lichtmicroscopie-methode.

Discussie en conclusie

Het virtuele histopathologiepracticum is erg positief beoordeeld door eerste- en tweedejaarsstudenten geneeskunde. Tevens lijkt het virtuele microscopiepracticum leerzamer te zijn geweest, gezien de hogere scores voor de beantwoorde practicumvragen.

De resultaten uit ons onderzoek komen overeen met de bevindingen van anderen. De invoering van virtuele microscopie tijdens histopathologisch onderwijs wordt door zowel studenten als docenten erg positief ontvangen;8,10-11 ook wordt de onderwijskundige waarde van de virtuele microscopie ten opzichte van practica met de lichtmicroscoop als even goed tot beter beschouwd.4,7-8,10,12 Hierbij is het mogelijk wel van belang dat studenten reeds eerder een microscopisch beeld van histologische structuren gevormd hebben alvorens met virtuele microscopie aan de slag te gaan. Behalve studenten verkiezen ook veel docenten virtuele microscopie boven practica met de lichtmicroscoop.10 Het is efficiënt qua tijd voor studenten en docenten en problemen met de bediening van de microscopen zijn niet meer aan de orde. Ook stimuleert het de discussie tussen studenten over structuren die op één computer duidelijk te zien zijn.6 Studenten leren actief en stellen diepgaander vragen.10 Een ander genoemd voordeel van virtuele microscopie is de mogelijkheid tot uitwisseling van coupes tussen universiteiten.7,12 Ook kunnen studenten de virtuele weefselcoupes thuis bekijken. De uitkomst dat virtuele microscopie eenzelfde of betere leereffecten geeft, komt overeen met de bevindingen in andere studies.6,14-16

Een nadeel van de vervanging van lichtmicroscopie door virtuele microscopie is dat artsen in opleiding niet meer leren omgaan met een microscoop.5,12 In ons en ander onderzoek vinden de studenten het leren omgaan met de microscoop een essentieel onderdeel van de opleiding.2 Een huisarts moet immers een urinesediment of een Grampreparaat onder de microscoop kunnen beoordelen. Maar is het van belang voor het begrip van de histopathologie dat een student histologiecoupes met behulp van een lichtmicroscoop leert beoordelen? Uit ander onderzoek komt het tegendeel naar voren: weefselcoupes kunnen efficiënter bestudeerd worden met virtuele microscopie5 en daarnaast lijken studenten de weefselstructuren beter te herkennen.10

Een andere beperking van virtuele microscopie is dat de virtuele coupes geen mogelijkheid bieden om de dikte van de coupe te benutten. Het zelf speuren naar relevante morfologische details wordt hierdoor bemoeilijkt. Met name in het verleden, toen er nog gebruik werd gemaakt van statische afbeeldingen, werd als nadeel genoemd dat studenten hiervan minder leren dan van echte coupes.17 Deze nadelen lijken echter niet aan de orde te zijn met de huidige mogelijkheden van virtuele microscopie, waarin niet meer met statische afbeeldingen wordt gewerkt maar actief gezocht en ingezoomd kan worden.6 Hoewel de kosten van de invoering soms ook als nadeel genoemd worden4-5, moeten deze afgewogen worden tegen de hoge kosten van aanschaf van microscopen en het onderhoud van de coupes.

Een mogelijke beperking van ons onderzoek is dat een enquête met vragenlijsten een subjectieve methode van meten is. Het blijkt echter dat studenten goed in staat zijn om aan te geven of het geleerde overeenkomt met hun leerbehoefte.18 Daarnaast was de toonzetting van de vragenlijst niet geheel neutraal. Vanwege de overtuigend positieve resultaten voor virtuele microscopie, verwachten wij echter dat deze resultaten ook bij een neutralere vragenlijst positief zouden zijn geweest. De lage respons van tweedejaarsstudenten zou op de mogelijkheid kunnen duiden dat alleen de meer gemotiveerde studenten de vragenlijst hebben ingevuld.

Een beperking van de schatting van de leerzaamheid is dat voor de variantieanalyse en gepaarde t-toets op enigszins kunstmatige wijze individuele scores zijn toegekend, welke eigenlijk een herhaling waren van groepscores voor groepjes van twee of vier studenten. Tevens volgden niet alle studenten gelijktijdig het practicum en kon er tijdens een practicum onderling gecommuniceerd worden. Vooringenomenheid van de beoordelende docent lijkt niet waarschijnlijk, aangezien deze niet betrokken was bij de studie. De beoordelingen zijn dus lastig met elkaar te vergelijken, maar de gehanteerde gekruiste proefopzet heeft dat effect verdisconteerd. In toekomstig vergelijkbaar onderzoek zou het echter beter zijn om van iedere student een cijfer voor ieder practicum te hebben. Tevens zou dan de efficiëntie van virtuele microscopie onderzocht kunnen worden.

Onze conclusie is dat studenten geneeskunde histopathologiepractica met behulp van virtuele microscopie beter waarderen dan practica met de lichtmicroscoop. Tevens is er een indicatie dat virtuele microscopiepractica leerzamer zijn.