數字病理就是指將計算機和網路套用於了病理學領域,是一種現代數字系統與傳統光學放大裝置有機結合的技術 。它是通過全自動顯微鏡或光學放大系統掃描採集得到高分辨數字圖像,再套用計算機對得到的圖像自動進行高精度多視野無縫隙拼接和處理,獲得優質的可視化數據以套用於病理學的各個領域。
發展簡介
數位化病理系統的套用最早始於1985年,20世紀90年代在美國開始被套用於商業領域,從2000年開始在醫學院校逐步取代傳統顯微鏡。此後,美國以及全世界範圍內有50%的醫學院校都已經或正在籌備引進數位化病理系統。數字病理系統主要由數字切片掃描裝置和數據處理軟體構成。首先,利用數字顯微鏡或放大系統在低倍物鏡下對玻璃切片進行逐幅掃描採集成像,顯微掃描平台自動按照切片XY軸方向掃描移動,並在Z軸方向自動聚焦。然後,由掃描控制軟體在光學放大裝置有效放大的基礎上利用程控掃描方式採集高分辨數字圖像,圖像壓縮與存儲軟體將圖像自動進行無縫拼接處理,製作生成整張全視野的數位化切片(WholeSlideImage,簡稱WSI)。再將這些數據存儲在一定介質中建立起數字病理切片庫。隨後就可以利用相應的數字病理切片瀏覽系統,對一系列可視化數據進行任意比例放大或縮小以及任意方向移動的瀏覽和分析處理,就好比在操作一台真實的光學顯微鏡一樣。
優勢
與傳統病理系統相比,數位化病理系統具備許多不可比擬的優勢。
1易於保存與管理。利用其建立超大容量的數字病理切片庫,保存珍貴的病理切片資料,解決了玻璃切片不易儲存保管、易褪色、易損壞、易丟片掉片和切片檢索困難等問題,並且實現了同一張切片可在不同地點同時被很多人瀏覽。
2方便瀏覽與傳輸。套用者可隨時隨地對顯微切片任何區域進行不同放大倍率的瀏覽(2x,4x,10x,20x,40x,100x),資料傳輸不必受到時間和空間的約束。瀏覽時為光學放大而非數碼放大,因此不存在圖像信息失真和細節不清的問題,這與普通計算機瀏覽圖片縮放只改變圖像大小而無法改變解析度有本質的區別。
3為教學與遠程會診提供便利。該系統能在滑鼠操縱下選擇切片任意位置完成無極變倍連續縮放瀏覽,並提供切片全景導航,使高倍鏡下的圖像與低倍鏡下的位置形成良好對應。還能夠實現切片的定量分析和標註等後期處理。
4高速高效高通量。採用了先進技術的數字切片系統可達到高通量切片掃描,大大提高了工作效率。
5進一步提升解析度和清晰度。在20X和40X模式下每像素均可達到0.2微米的水平,並具備了圖像高保真的特點。
6實現了螢光切片的掃描。只需要外加相應的螢光光源和更換濾光鏡就能掃描螢光切片,克服了玻璃螢光切片易褪色不宜長久保存的缺點。
7病理學家通過整張載玻片掃瞄器、實現遠程實時查看的“網路”解決方案,以及“準確”圖像分析解決方案進行更多的訪問,提高臨床工作效率、重現性和一致性。
套用
由於數位化病理系統可以使病理資源數位化,網路化,實現了可視化數據的永久儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理,它在病理的各個領域得到廣泛套用。主要可用在病理學等形態學相關學科的教學與考試,病理學科讀片交流會議,醫院病理科信息管理,臨床上重大病例診斷中的遠程會診與諮詢,科研成果的分析與交流,病理專科醫師的培訓,建立常規和疑難病例的可視化資源資料庫,圖像的標準化分析和統計分析等諸多工作中。
數位化病理在醫學領域發展得較快的是在影像學方面,包括CT、MRI等。數位化在病理方面的套用發展較慢,主要的套用是病理圖文報告系統,採用的是CCD+顯微鏡的方法對病理切片圖像進行單張採集,採集的靜態圖片除了用於病理報告外,也用於病理教學,病例討論等,但圖像信息有限。
如今國外在數位化病理系統的套用上已達到較高的水平。例如澳大利亞新南威爾斯大學早在2004年就首次成功的將數位化病理套用於病理學教學與考試的累積性評估。國外的數位化病理系統在遠程會診和遠程切片分析方面也得到了廣泛套用,例如德國已經實現利用數字病理系統進行乳腺癌遠程診斷。
在國內,也已經有多所高校、醫院及其他科研機構都建立起數位化病理系統的可視化資料庫。諸多大學採用數位化病理系統進行經典教學切片和疑難病例切片的掃描,建立起統一的形態學數位化病理網路教學平台;國內許多大型醫院的病理科和中心實驗室也已經建成數字切片庫,用於遠程病理會診,並嘗試性的開展聯合診斷。今後數位化病理系統在國內國外的各個領域將會有更多更廣泛的套用。
隨著技術的進步,套用全自動病理切片掃描技術可以對整張切片進行掃描,轉化為電腦圖片保存下來,還能對圖像進行多倍放大,就好像在電腦上看顯微鏡一般,有了這項技術,大大改善了遠程病理會診,病理教學等方面的不便,此項技術還未成熟,在國內套用較少,還有許多需要解決的問題,相信隨著技術改進,其在病理學方面的套用一定會更加廣泛。