對數(shù)字化病理切片應(yīng)用的思考與展望

數(shù)字病理切片（digital slide of pathology）又稱虛擬病理切片（vitual slide of pathology），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)。它是將傳統(tǒng)的玻璃病理切片通過全自動(dòng)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(dòng)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(gè)領(lǐng)域。

一、對新技術(shù)與新發(fā)展的思考

盡管數(shù)字病理切片系統(tǒng)在國內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域方興未艾，但是要建立起更加科學(xué)完善的數(shù)字病理切片系統(tǒng)的可視化數(shù)據(jù)庫，使其更加廣泛并迅速的發(fā)展起來，以達(dá)到國際先進(jìn)的水平，還需要對系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行更深一步的挖掘和思考。

1實(shí)現(xiàn)廣義上的共享

被轉(zhuǎn)化成可視化數(shù)據(jù)庫的切片資料可實(shí)現(xiàn)病理資源的共享，但僅限于同一種數(shù)字病理切片系統(tǒng)內(nèi)部的資源共享即狹義的共享。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的Motic、APERIO、NanoZoomer等幾大數(shù)字切片系統(tǒng)分別以自身的系統(tǒng)運(yùn)行，分析和處理軟件的界面和工作平臺(tái)各不相同，圖片格式也不一致。

而國內(nèi)外各個(gè)科研和醫(yī)療單位又使用不同的數(shù)字病理切片系統(tǒng)，在需要交流可視化數(shù)據(jù)庫和收集不同單位的資源用于診斷分析時(shí)就造成了無法共享的不便。所以，為了實(shí)現(xiàn)真正意義上的廣義的資源共享，應(yīng)建立起一個(gè)指定的集中管理中心，使數(shù)字病理切片系統(tǒng)由單機(jī)向聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)化，使不同供應(yīng)方的數(shù)據(jù)統(tǒng)一化、網(wǎng)絡(luò)化、用戶化，圖片格式標(biāo)準(zhǔn)化，提供多供應(yīng)方共享交互服務(wù)，以網(wǎng)絡(luò)為橋梁，跨越供應(yīng)方與用戶方在時(shí)間和空間上的距離將可視化數(shù)據(jù)延伸到網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的任何一個(gè)場所，使全球的用戶都能通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽并分析處理來自不同系統(tǒng)的可視化數(shù)據(jù)庫。

我國學(xué)者幾年前就提出過建立中國數(shù)字病理資源庫的設(shè)想，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共建共享也是教育部“211”重點(diǎn)工程《大學(xué)數(shù)字圖書館國際合作計(jì)劃（CADAL）》的目標(biāo)之一。

2優(yōu)化備份與存儲(chǔ)

每一個(gè)可視化數(shù)據(jù)庫在交互共享和傳輸?shù)耐瑫r(shí)都要在集中管理中心進(jìn)行備份和存儲(chǔ)，而經(jīng)過無縫拼接得到的圖像等可視化文件都有數(shù)百M(fèi)B乃至幾GB之大，而系統(tǒng)的空間有限，為了適應(yīng)數(shù)字病理切片日益增長的共享需求，就需要優(yōu)化備份和存儲(chǔ)技術(shù)。

用于備份的可視化數(shù)據(jù)一般要經(jīng)過壓縮，既要能顯著縮小圖像文件體積，又要保持圖像信息的真實(shí)性，即不能損傷圖像的細(xì)節(jié)、比例、可縮放性、光度、色度等圖像質(zhì)量。因此，可以開發(fā)新的圖像壓縮技術(shù)，保證無損壓縮，既能大幅度地壓縮圖像，又能盡可能減少圖像信息的損失，也可以嘗試不同級別的壓縮存儲(chǔ)，已達(dá)到緩沖的目的。此外，還可以開發(fā)容量更大，可靠性更好的儲(chǔ)存介質(zhì)，將這些可視化數(shù)據(jù)永久保存起來。

3提高數(shù)據(jù)的傳輸速度

數(shù)字病理切片系統(tǒng)采集到的可視化數(shù)據(jù)對分辨率的要求較高，所占存儲(chǔ)空間巨大，在交互共享時(shí)由于受到圖像壓縮、計(jì)算機(jī)性能和網(wǎng)絡(luò)寬帶等多種因素的制約，可視化數(shù)據(jù)的傳輸速度不盡人意，一般的依靠互聯(lián)網(wǎng)的傳輸方式無法滿足需要。

日本濱松公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，直接用千兆網(wǎng)線對接兩臺(tái)電腦，傳輸數(shù)據(jù)大小在300M－500M，需時(shí)約為2s－4s。如果是通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，則速度會(huì)有所下降，具體情況視網(wǎng)絡(luò)情況而定。數(shù)據(jù)傳輸速度受到限制也是目前國內(nèi)許多地區(qū)難以普及遠(yuǎn)程病理診斷的主要原因之一。因此，提高可視化數(shù)據(jù)的傳輸速度勢在必行。

我們可以寄希望于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，尋求更加簡便快捷的數(shù)據(jù)傳輸方式，彌補(bǔ)當(dāng)前計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)所帶來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热毕?。屆時(shí)，數(shù)字病理切片系統(tǒng)的應(yīng)用必將得到更進(jìn)一步的發(fā)展。

4完善數(shù)據(jù)庫的檢索功能

包含大量信息的病理資源可視化數(shù)據(jù)庫在應(yīng)用和瀏覽時(shí)必須具備良好的檢索功能，以幫助用戶從繁雜的數(shù)據(jù)中快速方便的找到目標(biāo)資源。現(xiàn)在一般的數(shù)字病理切片數(shù)據(jù)庫都配備有高級的檢索工具，數(shù)據(jù)可以按日期、特征、疾病、癥狀、解剖部位、圖像類型等進(jìn)行布爾檢索。然而，受到廣泛重視的的模式識(shí)別技術(shù)又為可視化數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)輔助匹配查找提供了更完善的空間。

模式識(shí)別技術(shù)是一種基于數(shù)據(jù)庫中各種圖像內(nèi)容的檢索系統(tǒng)，即基于圖像可視屬性的檢索技術(shù)，它是由圖像分析軟件自動(dòng)抽取圖像顏色、形狀、紋理等特征，建立特征索引庫，用戶只需要將查找的圖像的大致特征描述出來，就可以找出與之相近特征的圖像。

相信這種技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使數(shù)字病理切片系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)庫的檢索功能更加完善并且人性化。

二、對數(shù)字病理切片系統(tǒng)前景的展望

數(shù)字病理切片系統(tǒng)在病理學(xué)教學(xué)，臨床診斷以及科研領(lǐng)域?qū)?huì)占據(jù)越來越重要的位置，它的出現(xiàn)和應(yīng)用會(huì)使數(shù)字病理學(xué)發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。上面提出的針對應(yīng)用方面的問題和不足也推動(dòng)著數(shù)字病理這門學(xué)科的不斷發(fā)展。

目前國際上已經(jīng)有了數(shù)字病理學(xué)會(huì)（Digital Pathology Association），并多次舉辦了學(xué)術(shù)年會(huì)，討論了諸如冰凍切片的掃描，傳統(tǒng)熒光定量顯微鏡與數(shù)字化切片的比較，生物標(biāo)志物在腫瘤在臨床發(fā)展上的數(shù)字優(yōu)勢等問題，也開展了大量關(guān)于網(wǎng)絡(luò)合作與共享數(shù)字切片，實(shí)現(xiàn)數(shù)字病理信息管理的工作，對促進(jìn)數(shù)字病理學(xué)科的發(fā)展起了重要作用。

所以，鑒于數(shù)字病理的發(fā)展趨勢，建議國內(nèi)成立起中國數(shù)字病理學(xué)會(huì)，承辦相關(guān)的專業(yè)期刊，開展專家討論制度，整合中國的數(shù)字病理資源，使數(shù)字病理切片系統(tǒng)得到更好的挖掘與應(yīng)用，為數(shù)字病理學(xué)科的發(fā)展提供一個(gè)更廣闊的平臺(tái)。