数字化病理切片

数字化病理切片

数字病理切片（digital slide of pathology）又称虚拟病理切片(vitual slide of patho logy)，是一种现代数字系统与传统光学放大装置有机结合的技术。它是将传统的玻璃病理切片通过全自动显微镜或光学放大系统扫描采集得到高分辨数字图像，再应用计算机对得到的图像自动进行高精度多视野无缝隙拼接和处理，获得优质的可视化数据以应用于病理学的各个领域。

一、数字病理切片系统的简介与主要产品

1.数字病理切片系统的简介

数字病理切片系统的应用最早始于1985年，20世纪90年代在美国开始被应用于商业领域,从2000年开始在医学院校逐步取代传统显微镜。此后，美国以及全世界范围内有50%的医学院校都已经或正在筹备引进数字病理切片系统[1]。

数字病理切片系统主要由数字切片扫描装置和数据处理软件构成。首先，利用数字显微镜或放大系统在低倍物镜下对玻璃切片进行逐幅扫描采集成像，显微扫描平台自动按照切片XY 轴方向扫描移动，并在Z轴方向自动聚焦。然后，由扫描控制软件在光学放大装置有效放大的基础上利用程控扫描方式采集高分辨数字图像，图像压缩与存储软件将图像自动进行无缝拼接处理，制作生成整张全视野的数字化切片（Whole Slide Image,简称WSI）。再将这些数据存储在一定介质中建立起数字病理切片库。随后就可以利用相应的数字病理切片浏览系统，对一系列可视化数据进行任意比例放大或缩小以及任意方向移动的浏览和分析处理，就好比在操作一台真实的光学显微镜一样。

2.数字病理切片系统的主要产品

目前，已经研发成功并应用成熟的数字病理切片系统产品主要有美国APERIO 公司的数字化病理学影像管理分析系统APERIO ScanScope - Digital Pathology Solutions,日本滨松公司研发生产的数字切片扫描装置NanoZoomer Digital Pathology，Motic麦克奥迪公司的数字切片扫描系统Motic BA600-4，日本奥林巴斯公司（OLYMPUS）的DotSl ide全景智能化扫描数字切片系统，山东易创电子的显微数字切片系统，北京优纳科技有限公司的赛睿系列（PRECICE）全自动数字切片扫描系统等等。每个系统都具备数字切片系统基本的特性并随着技术创新的不断运用而发展迅速，各具优势。

二、国内外数字病理切片系统的研究及应用现状

1.数字病理切片系统的主要应用领域

由于数字病理切片系统可以使病理资源数字化，网络化，实现了可视化数据的永久储存和不受时空限制的同步浏览处理，它在病理的各个领域得到广泛应用。主要可用在病理学等形态学相关学科的教学与考试，病理学科读片交流会议，医院病理科信息管理，临床上重大病例诊断中的远程会诊与咨询，科研成果的分析与交流，病理专科医师的培训，建立常规和疑难病例的可视化资源数据库，图像的标准化分析和统计分析等诸多工作中[2]。

2.国内外的研究与应用现状

如今国外在数字病理切片系统的应用上已达到较高的水平。例如澳大利亚新南威尔士大学早在2004年就首次成功的将数字切片系统应用于病理学教学与考试的累积性评估[3]。国外的数字病理切片系统在远程会诊和远程切片分析方面也得到了广泛应用，例如德国已经实现利用数字病理系统进行乳腺癌远程诊断。在国内，目前也已经有多所高校、医院及其他科研机构都建立起数字病理切片系统的可视化数据库。诸多大学采用Motic公司、滨松公司等数字病理切片系统进行经典教学切片和疑难病例切片的扫描，建立起统一的形态学数字切片网络教学平台；国内许多大型医院的病理科和中心实验室也已经建成数字切片库，用于远程病理会诊，并尝试性的开展联合诊断。今后数字病理切片系统在国内国外的各个领域将会有更多更广泛的应用。

三、数字病理切片系统的优势

与传统的病理切片相比，数字病理切片系统具备许多不可比拟的优势。1 易于保存与管理。利用其建立超大容量的数字病理切片库，保存珍贵的病理切片资料，解决了玻璃切片不易储存保管、易褪色、易损坏、易丢片掉片和切片检索困难等问题，并且实现了同一张切片可在不同地点同时被很多人浏览[4]。2方便浏览与传输。应用者可随时随地对显微切片任何区域进行不同放大倍率的浏览（2x,4x,10x,20x,40x,100x），资料传输不必受到时间和空间的约束。浏览时为光学放大而非数码放大，因此不存在图像信息失真和细节不清的问题，这与普通计算机浏览图片缩放只改变图像大小而无法改变分辨率有本质的区别。3为教学与远程会诊提供便利。该系统能在鼠标操纵下选择切片任意位置完成无极变倍连续缩放浏览，并提供切片全景导航，使高倍镜下的图像与低倍镜下的位置形成良好对应。还能够实现切片的定量分析和标注等后期处理。4 高速高效高通量。采用了先进技术的数字切片系统可达到高通量切片扫描，如北京滨松公司的系统可一次性全自动扫描210张切片，大大提高了工作效率。5 进一步提升分辨率和清晰度。在20X和40X模式下每像素均可达到0.2微米的水平，并具备了图像高保真的特点。6 实现了荧光切片的扫描。只需要外加相应的荧光光源和更换滤光镜就能扫描荧光切片，克服了玻璃荧光切片易褪色不宜长久保存的缺点。

四、对数据应用的思考与展望

（一）对新技术与新发展的思考

尽管数字病理切片系统在国内各个领域方兴未艾，但是要建立起更加科学完善的数字病理切片系统的可视化数据库，使其更加广泛并迅速的发展起来，以达到国际先进的水平，还需要对系统的应用进行更深一步的挖掘和思考。

1.实现广义上的共享。被转化成可视化数据库的切片资料可实现病理资源的共享，但仅限于同一种数字病理切片系统内部的资源共享即狭义的共享。目前已经被广泛应用的Motic、A PERIO、NanoZoomer等几大数字切片系统分别以自身的系统运行，分析和处理软件的界面和工作平台各不相同，图片格式也不一致。而国内外各个科研和医疗单位又使用不同的数字病理切片系统，在需要交流可视化数据库和收集不同单位的资源用于诊断分析时就造成了无法共享的不便。所以，为了实现真正意义上的广义的资源共享，应建立起一个指定的集中