中國數(shù)字病理發(fā)展展望

包 驥，步 宏

(四川大學(xué)華西醫(yī)院病理研究室，四川 成都 610041)

中國數(shù)字病理發(fā)展展望

包 驥，步 宏

(四川大學(xué)華西醫(yī)院病理研究室，四川 成都 610041)

全載玻片成像掃描(Whole Slide imaging， WSI)技術(shù)及其衍生的一系列數(shù)字病理技術(shù)和方法為改變傳統(tǒng)臨床病理診斷方法，探索計(jì)算機(jī)輔助臨床病理診斷和提高遠(yuǎn)程病理會診的學(xué)術(shù)培訓(xùn)交流創(chuàng)造了新的機(jī)會。隨著人工智能技術(shù)的興起，相信在今后病理日常工作中WSI技術(shù)將逐步替代傳統(tǒng)切片的診斷地位。本文從臨床診斷病理的角度出發(fā)，闡述數(shù)字病理的發(fā)展階段、特點(diǎn)和面臨的挑戰(zhàn)，討論今后數(shù)字病理在中國的發(fā)展方向。

全載玻片成像掃描；數(shù)字病理；遠(yuǎn)程病理

病理科主要任務(wù)是為臨床提供明確的疾病診斷和精準(zhǔn)的疾病分類以指導(dǎo)治療。病理診斷是疾病診斷中的“金標(biāo)準(zhǔn)”，尤其是在腫瘤確診中，病理診斷極其重要，病理科診斷水平?jīng)Q定了醫(yī)院診療水平。傳統(tǒng)上病理醫(yī)生借助顯微鏡觀察玻璃病理切片上的細(xì)胞學(xué)和組織學(xué)病變確定疾病類型，閱片效率低，信息傳遞困難。目前我國基層醫(yī)院病理科發(fā)展明顯滯后，一方面病理醫(yī)生極為缺乏，據(jù)國家衛(wèi)生計(jì)生委統(tǒng)計(jì)，全國有執(zhí)照的病理醫(yī)生不足一萬人，而我們自己了解的情況，估計(jì)我國的診斷病理醫(yī)生應(yīng)該也超不過二萬五千人。按照每100張病床配備1～2名病理科醫(yī)師的要求計(jì)算，缺口高達(dá)數(shù)萬人。同時在各級醫(yī)院的分布也極不均衡，導(dǎo)致基層醫(yī)院病理科接診的患者遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如省、市級大醫(yī)院，而大醫(yī)院又承接了過負(fù)荷的患者數(shù)量，導(dǎo)致其病理科嚴(yán)重超負(fù)荷，而基層醫(yī)院病理科門可羅雀的現(xiàn)象。由于接診量小，基層醫(yī)院病理醫(yī)生診斷水平不高，有報(bào)道顯示上級醫(yī)院復(fù)診符合率僅為26%，腫瘤誤診率高。

全載玻片成像掃描(Whole Slide imaging， WSI)技術(shù)是一種現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)與傳統(tǒng)光學(xué)放大裝置有機(jī)結(jié)合的技術(shù)，它是通過全自動顯微鏡或光學(xué)放大系統(tǒng)掃描采集得到高分辨數(shù)字圖像，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)對得到的圖像自動進(jìn)行高精度多視野無縫隙拼接和處理，獲得優(yōu)質(zhì)的可視化數(shù)據(jù)以應(yīng)用于病理學(xué)的各個領(lǐng)域[1]。病理切片圖像信息通過WSI實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，形成數(shù)字切片，標(biāo)志著數(shù)字病理(digital pathology，DP)的出現(xiàn)。由于DP系統(tǒng)可以使病理資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)了可視化數(shù)據(jù)的永久儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理，因此在病理的各個領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。我國數(shù)字病理發(fā)展可以分為三個階段，借助WSI技術(shù)，首先是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開展病理遠(yuǎn)程會診的第一階段，這個階段在我國已處于快速發(fā)展期，各省市均在積極建設(shè)數(shù)字病理遠(yuǎn)程會診網(wǎng)絡(luò)，例如河南、江西、新疆等均建立了遠(yuǎn)程病理會診中心。開展遠(yuǎn)程病理會診可以服務(wù)于基層病理工作，加強(qiáng)基層病理的診斷能力。同時，目前通過數(shù)字病理國際遠(yuǎn)程會診，發(fā)達(dá)國家的病理醫(yī)生已經(jīng)可以參與我國病理會診，同樣我國病理醫(yī)生也可以盡快通過國際遠(yuǎn)程會診幫助其他發(fā)展中國家的病理醫(yī)生。在WSI技術(shù)進(jìn)一步推廣后，病理科可將所有常規(guī)切片全部制作成數(shù)字切片整合進(jìn)入日常工作流，實(shí)現(xiàn)數(shù)字切片首診，形成區(qū)域性病理云平臺，這個就進(jìn)入了以“互聯(lián)網(wǎng)+全數(shù)字病理科”為代表的第二階段；互聯(lián)網(wǎng)+全數(shù)字病理科在我國正處于萌芽階段，四川大學(xué)華西醫(yī)院病理研究室在成都市第一人民醫(yī)院試點(diǎn)建設(shè)的“互聯(lián)網(wǎng)+全數(shù)字病理科”項(xiàng)目，寧波市臨床病理診斷中心利用數(shù)字切片開展冰凍切片診斷等都是對互聯(lián)網(wǎng)+全數(shù)字病理科概念一種有益的嘗試。將傳統(tǒng)病理科改造成為互聯(lián)網(wǎng)+全數(shù)字病理科，它將充分挖掘中國病理醫(yī)生的潛能，特別是市縣級醫(yī)院病理醫(yī)生所蘊(yùn)藏的巨大診斷潛力。利用這個技術(shù)平臺，基層病理醫(yī)師可以通過云平臺獲得病例，得到更多診斷經(jīng)驗(yàn)的積累，輔之有效遠(yuǎn)程培訓(xùn)及遠(yuǎn)程質(zhì)控，提高診斷水平，分擔(dān)上級醫(yī)院診斷量，同時也增加個人經(jīng)濟(jì)收入，提高積極性，是分級醫(yī)療在病理科的最好實(shí)踐。同時，病理醫(yī)生可以利用自己的碎片時間在網(wǎng)絡(luò)上為患者提供會診服務(wù)，甚至?xí)霈F(xiàn)病理醫(yī)生團(tuán)隊(duì)在云平臺上提供診斷服務(wù)。另外，云平臺集成的大量病例，還可以促成基層病理醫(yī)生向?qū)？苹l(fā)展，提高病理診斷的質(zhì)量和效率，進(jìn)一步滿足臨床和患者的需求。第三階段隨著病理圖像大數(shù)據(jù)積累，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)能夠自動檢測數(shù)字切片中的病變區(qū)域并定量評估各項(xiàng)指標(biāo)，幫助病理醫(yī)生做出快速、準(zhǔn)確、重復(fù)性高的病理診斷，走向人工智能階段。

數(shù)字病理圖像計(jì)算機(jī)輔助診斷雖然在全球范圍內(nèi)還只處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但已是數(shù)字病理發(fā)展的目標(biāo)。隨著人工智能技術(shù)的興起，組織病理圖像分析研究迎來了最好的發(fā)展機(jī)遇，病理醫(yī)生在該研究中扮演著最重要的角色，是問題的提出者、研究的參與者、研究結(jié)果的判定者和研究成果轉(zhuǎn)化的使用者。人工智能專家，通過與病理醫(yī)生緊密協(xié)同工作，根據(jù)病理專家對組織圖像的標(biāo)注，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)開發(fā)更有效的針對不同病理組織結(jié)構(gòu)的檢測、分割、特征提取的算法，提高全掃描組織病理圖像分析效率[2]。同時，隨著數(shù)字病理大數(shù)據(jù)和認(rèn)知計(jì)算的結(jié)合，產(chǎn)生表型組學(xué)，與放射組學(xué)，基因組學(xué)的數(shù)據(jù)融合將形成真正的現(xiàn)代病理，更好地為精準(zhǔn)醫(yī)療服務(wù)。目前，隨著國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和衛(wèi)計(jì)委出臺《人工智能輔助診斷技術(shù)管理規(guī)范(2017年版)》，數(shù)字病理發(fā)展的第三階段將很快到來，在病理云平臺上利用人工智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助病理診斷，進(jìn)一步提高基層病理醫(yī)生診斷效率與準(zhǔn)確性。

在目前的數(shù)字病理實(shí)踐中，也存在幾個突出的問題。通俗的說，首先買得起數(shù)字切片掃描設(shè)備的單位很少送數(shù)字病理會診，需要送數(shù)字病理會診的基層單位一是買不起機(jī)器，二是不能從數(shù)字病理會診中獲得穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)收入，也影響了他們開展數(shù)字病理會診和購買機(jī)器的積極性和可能性。因此從促進(jìn)我國數(shù)字病理良性發(fā)展來看，急需解決的問題包括“兩個收費(fèi)和一個標(biāo)準(zhǔn)”，“兩個收費(fèi)”是將切片掃描的技術(shù)過程和專家診斷的腦力勞動過程分開進(jìn)行收費(fèi)，既數(shù)字切片掃描技術(shù)服務(wù)收費(fèi)和數(shù)字病理會診收費(fèi)，這將有利于調(diào)動基層醫(yī)院開展數(shù)字病理的積極性，分開計(jì)費(fèi)還有利于多個病理醫(yī)生參與會診和不同疑難程度的數(shù)字病理診斷的收費(fèi)問題，更有利于患者申請病理會診?！耙粋€標(biāo)準(zhǔn)”是數(shù)字掃描切片圖像統(tǒng)一的格式標(biāo)準(zhǔn)，克服目前一個數(shù)字切片掃描儀廠家一個圖片格式，嚴(yán)重影響了數(shù)字病理的普及和病理人工智能的發(fā)展[3]。

數(shù)字化病理是全球趨勢，但其依然是一個新興事物，略早于中國發(fā)展的歐美國家，其目前推行的部分“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”也不見完備和成熟[4]。面對數(shù)字病理遠(yuǎn)程會診的合規(guī)性問題，目前國家推行多點(diǎn)執(zhí)業(yè)，這從法律上保障了醫(yī)生從事遠(yuǎn)程病理診斷的合法性，但進(jìn)一步推進(jìn)到醫(yī)生在診斷中權(quán)益的保障，明確上下級醫(yī)院之間的利益與責(zé)任，就需要更多正式的法律法規(guī)出臺。而對于病理人工智能計(jì)算機(jī)輔助診斷軟件的使用，雖然國家衛(wèi)計(jì)委出臺了《人工智能輔助診斷技術(shù)管理規(guī)范(2017年版)》，但并沒有涉及到數(shù)字病理的使用。法無禁止即可為，對于新生事物我們要勇于嘗試，不過我們主張無論什么病理新技術(shù)，都需要經(jīng)過病理醫(yī)生判斷和確認(rèn)，最后才能成為一個合法有效的醫(yī)療行為。

展望未來，我們將看到，未來的病理科將首先利用數(shù)字切片掃描儀，將病理科所有常規(guī)切片全部制作成數(shù)字切片整合進(jìn)入日常工作流，實(shí)現(xiàn)數(shù)字切片首診，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)形成區(qū)域性病理云平臺。在病理云平臺上利用人工智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助病理診斷，進(jìn)一步提高基層病理醫(yī)生診斷效率與準(zhǔn)確性。最后，數(shù)字化新技術(shù)的開展可以提高病理科的服務(wù)水平和服務(wù)范圍。

[1] Gurcan MN， Boucheron L， Can A， et al.Histopathological image analysis：a review[J].IEEE Reviews in Biomedical Engineering， 2009， 2：147-171.

[2] Cheng CL， Tan PH.Digital pathology in the diagnostic setting：beyond technology into best practice and service management[J].Journal of Clinical Pathology， 2017，2016：204272.

[3] Higgins C.Applications and challenges of digital pathology and whole slide imaging[J].Biotech Histochem， 2015， 90(5)：341-347.

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DevelopmentprospectofdigitalpathologyinChina

BAOJi，BUHong

(LaboratoryofPathology，WestChinaHospital，SichuanUniversity，Chengdu610041，China)

BUHong

Whole slide imaging (WSI) technology and its derivatives of series of digital pathology techniques and methods are changing the traditional methods of clinical and pathological diagnosis.They are also creating new opportunities in exploring the computer aided clinical pathological diagnosis and improving the telepathological consultation， pathological education and practice.With the rise of artificial intelligence technology， WSI technology will gradually replace the traditional slice in routine work of pathology in the future.This commentary discusses the development stages， and characteristics and challenges of digital pathology from the perspective of clinical diagnostic pathology， as well as the future development of digital pathology in China.

Whole slide imaging；Digital pathology；Remote pathology

步 宏，男，博士，主任醫(yī)師，教授，博士生導(dǎo)師。中華醫(yī)學(xué)會病理學(xué)分會主任委員，中國抗癌協(xié)會腫瘤病理專業(yè)委員會主任委員。主要研究方向：乳腺病理、數(shù)字病理及分子病理學(xué)診斷和研究。

R446.8

A

1672-6170(2017)05-0001-02

2017-07-31)