臨床診斷數(shù)字化
——開啟病理學的新時代

病理作為公認的診斷“金標準”，在疾病的診斷、治療乃至預后中具有舉足輕重的作用。隨著人口老齡化，在癌癥等疾病的發(fā)病率不斷上升的同時，精準診斷的需求促使免疫組化等特殊檢查的申請量也在上漲，這些都大幅增加了病理醫(yī)生的工作量。而另一方面，由于工作環(huán)境、待遇等因素的影響，全球范圍內(nèi)病理醫(yī)生都非常稀缺，如中國病理醫(yī)生的缺口就在九成左右。由此，如何應對這些挑戰(zhàn)就成為日益重要的課題。

臨床診斷數(shù)字化時代的到來

由于臨床診斷的全面數(shù)字化可以避免傳統(tǒng)玻片在分發(fā)、共享、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的諸多不便，故大幅改善病理診斷的質(zhì)量和效率，進而提升醫(yī)院整體治療水平和加快患者周轉(zhuǎn)率，一直是病理學發(fā)展的方向。由于技術(shù)條件的不成熟以及成本的限制，早期的病理數(shù)字化還僅僅限于對零星典型病例的掃描存檔以及會診，而日常工作中病理醫(yī)生仍然以使用顯微鏡或者CCD相機為主。2017年美國FDA基于一項評估了約2000病例的大規(guī)模多中心研究的結(jié)果批準了首個可用于病理臨床診斷的數(shù)字病理系統(tǒng)。該研究證明飛利浦IntelliSite數(shù)字病理系統(tǒng)得到的全切片圖像質(zhì)量與傳統(tǒng)顯微鏡觀測相一致，從而可用于臨床診斷。網(wǎng)絡和存儲的性能提升及成本下降則使病理診斷的全面數(shù)字化變得現(xiàn)實及可行。千兆網(wǎng)、5G等技術(shù)的普及使得高達幾個GB的高清病理圖像的傳輸不再受限, 海量數(shù)據(jù)的存儲成本也在逐漸降低。由此，病理科臨床診斷的全面數(shù)字化已經(jīng)逐漸走入現(xiàn)實。目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)有LabPON等幾十家病理中心或者實驗室進行了全數(shù)字化的升級。在大中華范圍內(nèi)，臺北榮民總醫(yī)院率先從去年開始分三期進行了全數(shù)字化改造。可以說，病理臨床診斷的數(shù)字化時代已經(jīng)開啟。

臨床診斷數(shù)字化的價值

改善醫(yī)生工作體驗

長時間盯著顯微鏡和持續(xù)快速地切換鏡頭容易引起醫(yī)生肩頸的嚴重問題。經(jīng)過了染色干燥等諸多工序的切片也會造成醫(yī)生的工作區(qū)嚴重污染，而很多病理科空間有限，也無法保證醫(yī)生有遠離污染的休息區(qū)和用餐區(qū)。數(shù)字化診斷可以有效地解決這些問題。符合人體工程學設置的顯示器和鍵盤乃至觸摸板、3D鼠標等人機交互設備會減輕醫(yī)生的疲勞和不適。在電腦前閱片也避免了玻片對于醫(yī)生工作區(qū)和休息區(qū)的污染。這使得病理科醫(yī)生終于有機會從刺鼻的氣味中解脫出來。面對新型冠狀病毒等傳染性疾病的樣本時，將樣本與醫(yī)生隔離開也為保證醫(yī)生的安全提供了額外的一層保障。

提升病理科的效率

傳統(tǒng)的大量玻片需要人工整理、分發(fā)和回收。這一過程費時費力，而且極易出錯。病理醫(yī)生拿到切片后首先要核對患者信息和切片數(shù)量，確認切片無誤。而當患者做了免疫組化等多種特殊的檢查后，醫(yī)生也沒法很方便地比較同一部位的不同染色結(jié)果。專業(yè)的流程和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)使得數(shù)字切片的分發(fā)快速而準確，不僅節(jié)省了人力，也避免了錯發(fā)或漏發(fā)切片，提升了診斷的安全性。在屏幕上閱片也提升了診斷的效率，比如醫(yī)生可以很方便地同屏比對或者堆疊顯示同一部位的不同染色結(jié)果，測量等操作也方便快捷。與醫(yī)院信息系統(tǒng)的集成，也使得醫(yī)生無需在各個系統(tǒng)中費力搜索就可以一目了然地掌握作出診斷所需患者的全部信息，從而得到正確的診斷結(jié)論。人工智能等高級分析技術(shù)則會使臨床中越來越多的定量測量，比如計數(shù)、測距等，變得省時省力，而且準確性和可重復性都大幅提升。

優(yōu)化病理資源配置

數(shù)字化診斷突破了地域的限制，醫(yī)生可以在家中或者在外出開會途中隨時隨地地工作。比如為應對COVID-19疫情， FDA特意許可醫(yī)生在此期間使用特定的家用顯示器和飛利浦IntelliSite數(shù)字病理解決方案在家中進行遠程病理診斷。同樣的，在有多個院區(qū)的醫(yī)院里，本就人手不足的病理醫(yī)生也不必浪費寶貴的時間來回奔波，完全可以就近在各自的辦公桌前完成整個醫(yī)院的診斷工作。不同院區(qū)或者不同醫(yī)院之間的會診咨詢也不必再依靠快遞或者醫(yī)生人力運輸切片，數(shù)字切片可以快速分享而無需擔心運輸造成切片損壞或者丟失。支持同屏實時共享的系統(tǒng)和分級壓縮重建的圖像技術(shù)，使得多方實時交流互動變得非常方便。這就為區(qū)域病理中心的建立打下了基礎(chǔ)。比如澳大利亞的Sullivan Nicolaides Pathology病理中心就構(gòu)建了一個覆蓋澳大利亞東部和北部廣袤地區(qū)的病理網(wǎng)絡，通過數(shù)名身在大城市的病理醫(yī)生為幾百萬平方公里的患者提供支持。而國際最大的獸醫(yī)醫(yī)療公司IDEXX則以87名醫(yī)生和28臺掃描儀組成了一個服務于美國、歐洲乃至大洋洲75個城市的大型國際病理網(wǎng)絡。區(qū)域病理中心的模式將使寶貴的病理醫(yī)生資源得到充分的利用和整合，促進整個區(qū)域的病理診斷水平乃至整體疾病診療水平的提升。

圖1 數(shù)字化時代病理醫(yī)生可以坐在整潔的辦公桌前通過顯示器來進行診斷。

圖2 數(shù)字化時代的遠程會診中，病理醫(yī)生可以實時共享及互動。

挖掘病理數(shù)據(jù)價值

隨著醫(yī)療大數(shù)據(jù)觀念的不斷普及，產(chǎn)學研各界對于醫(yī)療數(shù)據(jù)的價值有著越來越深刻的認識。診斷數(shù)字化毫無疑問是病理大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。而數(shù)據(jù)化的病理信息則可以進一步連接未來的基因分析平臺和腫瘤多學科診療平臺等臨床決策平臺，使醫(yī)療決策更全面更智能。病理的人工智能技術(shù)的發(fā)展也依賴于大量的病理數(shù)據(jù)。相比于目前AI公司基于各自研發(fā)的產(chǎn)品而特地對少量病例進行拍照和勾畫的模式而言，臨床流程數(shù)字化將方便而自然地構(gòu)建通用的AI訓練數(shù)據(jù)庫，減少了很多重復勞動，也大幅提升了數(shù)據(jù)量。這會極大提升病理AI輔助診斷系統(tǒng)的效能和開發(fā)速度。由于目前數(shù)字病理的圖片格式尚不統(tǒng)一，這就要求廠家的數(shù)據(jù)格式必須是完全開放的，從而保證數(shù)據(jù)長遠的可用性。同樣的，AI等高級分析工具的生命力在于能使醫(yī)生在臨床工作中隨手可用，而非局限于特定的孤立工作站中，這也要求圖像診斷平臺是開放的，可以與第三方的分析工具相集成，從而真正提升醫(yī)生的工作效率。只有開放的數(shù)據(jù)格式和開放的系統(tǒng)平臺才能真正地創(chuàng)建病理大數(shù)據(jù)庫，提升病理數(shù)據(jù)的價值，從而服務于臨床乃至產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

臨床診斷數(shù)字化的實現(xiàn)

首要考慮的當然是法規(guī)問題，比如相應的數(shù)字病理系統(tǒng)是否被國家藥品監(jiān)督管理局批準可用于病理診斷，以及有無其他國際上的相關(guān)注冊等。收費體系也是影響因素，比如江蘇、云南等地已經(jīng)開始數(shù)字掃描的收費，按其收費價格算，可在一年內(nèi)回收相應的投資成本，這樣就減輕了醫(yī)院在資金上的負擔，乃至實現(xiàn)盈利。

技術(shù)與合作也是不容忽視的因素。與現(xiàn)有的會診/科研掃描相比，臨床數(shù)字化從技術(shù)上講是海量數(shù)據(jù)生成、傳輸和存儲的問題，需要醫(yī)院各方面通力合作。高速而穩(wěn)定的掃描系統(tǒng)是滿足臨床需求的必要條件。全自動設計以實現(xiàn)無人值守的掃描可以節(jié)約寶貴的人力。而高速的掃描可以用更少的掃描儀來滿足日常所需，空間和維護的成本都更低。每張數(shù)字切片大小依據(jù)樣本尺寸不同在1到幾個GB之間，而醫(yī)生在診斷時則需要對如此大的圖像做快速的放大縮小和移動。這除了對網(wǎng)速提出較高要求外，還需要專用的圖像壓縮和重建技術(shù)，比如iSyntax格式是將圖像做小波變換等處理后進行分級存儲和壓縮，減少了服務器之間傳遞的數(shù)據(jù)量，實現(xiàn)了更快的圖像傳輸和重建。海量的數(shù)據(jù)存儲是另一個問題。比如一個中等的病理科一年切片量都要在20萬張左右，頂級病理科甚至可達100萬張，由此病理科一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量達幾百TB。這就要求系統(tǒng)有完善的分級存儲體系，既通過高速存儲架構(gòu)保證短期的數(shù)據(jù)可以被快速地調(diào)閱出來，也有大容量架構(gòu)以經(jīng)濟地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長期存儲。iSyntax特有的壓縮技術(shù)就由于避免了其他格式的冗余存儲，可以在高速傳輸?shù)耐瑫r最大程度地節(jié)約數(shù)據(jù)存儲空間?？梢?，只有病理科、信息科、醫(yī)院領(lǐng)導層相互配合，在專業(yè)醫(yī)療信息化解決方案供應商的支持下，采用覆蓋診斷全流程的整體方案，才能最終實現(xiàn)臨床診斷的全面數(shù)字化。