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數(shù)字化智慧病理科建設(shè)白皮書:病理科數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型進行時

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數(shù)字化智慧病理科建設(shè)白皮書:病理科數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型進行時

隨著信息化技術(shù)的升級,數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)給病理科業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化帶來了希望。

圖片來源:pexels-Pixabay

文|動脈網(wǎng)

迄今為止,病理診斷仍被認(rèn)為是疾病最可靠的診斷,病理診斷被譽為疾病診斷的金指標(biāo)。如何提高病理科的運營效率,如何保證乃至提高病理診斷的含金量,在滿足臨床不斷增長診斷需求的同時,尚需跟上時代步伐,滿足對疾病更加精準(zhǔn)診斷的需求,這是病理科需要思考和解決的現(xiàn)實及與時俱進的問題。

截至2021年世界范圍內(nèi)已有數(shù)十家病理中心及實驗室實現(xiàn)了診斷全面數(shù)字化,在洶涌而來的醫(yī)療數(shù)字化浪潮下,國內(nèi)病理科要想跟上時代的步伐,必須把數(shù)字化建設(shè)視為一道“必答題”,而非傳統(tǒng)概念中的“選答題”。

蛋殼研究院經(jīng)過廣泛深入的調(diào)研,和對國內(nèi)外文獻的梳理,推出《數(shù)字化智慧病理科建設(shè)白皮書》,為病理科數(shù)字化、智慧化建設(shè)提供了較為全面的解答,對病理行業(yè)的發(fā)展是一次有益的探索和嘗試。本白皮書不僅是數(shù)字化智慧病理科建設(shè)的年鑒,更是匯聚中國醫(yī)院數(shù)字化智慧病理科建設(shè)經(jīng)驗的重要載體。

基于此,本白皮書將著重回答以下幾個問題:

1、病理科的重要性、現(xiàn)有發(fā)展困境及其未來的破局之道

2、數(shù)字化病理科、智慧化病理科、數(shù)字化智慧病理科定義及其建設(shè)價值

3、國內(nèi)不同類型病理科室數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型建設(shè)指南

4、病理科如何攜手產(chǎn)業(yè)端,加速數(shù)字化智慧病理科的建設(shè)落地

5、國內(nèi)優(yōu)秀病理科室成功建設(shè)經(jīng)驗介紹

6、數(shù)字化智慧病理科未來發(fā)展形態(tài)及方向

相比檢驗、影像科,我國病理科自動化水平相對弱勢。一方面,我國病理科設(shè)備少、自動化水平較低。相較于檢驗科和影像科,病理科設(shè)備配置數(shù)量、種類均明顯少于檢驗、影像科室;病理流程的多環(huán)節(jié)對醫(yī)技人員的專業(yè)要求較高,自動化的設(shè)備數(shù)量較少,使得科室整體運轉(zhuǎn)的自動化程度較低。另一方面,由于病理科的自動化水平較低,病理科診斷時間長。常規(guī)的病理檢測所需時間為3-5天,如果有較為疑難的疾病,加做免疫組化或分子檢測,所需的診斷時間更長達7-10天。相比之下,檢驗、影像科室的檢驗項目大部分當(dāng)天內(nèi)即可完成。近兩年,受精準(zhǔn)診療需求的推動,病理科受重視程度不斷提高,三甲醫(yī)院多已建設(shè)分子病理實驗室,擴大了病理科的規(guī)模。

隨著信息化技術(shù)的升級,數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)給病理科業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化帶來了希望。將物理切片數(shù)字化,使得病理醫(yī)生能夠通過顯示器閱片,同時也會打破會診切片傳輸過程中的時空限制。而且,數(shù)字化將流程和記錄工作無紙化,提高了病理科的運營效率;集成的數(shù)字化系統(tǒng)將記錄和歸檔工作電子化,實現(xiàn)全流程的信息追溯并優(yōu)化后續(xù)的歸檔管理效率。AI技術(shù)的出現(xiàn)為病理科的質(zhì)控及診斷再添一翼。首先,AI通過自動檢測數(shù)字切片圖像中的異常和錯誤,來幫助病理醫(yī)生進行智能質(zhì)控,確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。其次,AI能夠輔助醫(yī)生進行診斷,自動排陰篩查,降低醫(yī)生工作量。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)指南:分級建設(shè)是核心主旨

數(shù)字病理是一種基于圖像的動態(tài)環(huán)境,能夠采集、管理和解釋從數(shù)字化切片生成的病理信息。通俗來講,是指通過掃描技術(shù)對病理數(shù)據(jù)進行數(shù)字化采集(將傳統(tǒng)病理的物理切片轉(zhuǎn)換成高分辨率數(shù)字圖像),醫(yī)生通過數(shù)字化切片生成的信息進行病理診斷以及病理數(shù)據(jù)管理。數(shù)字病理是數(shù)字成像技術(shù)(又稱計算機成像技術(shù))在病理學(xué)領(lǐng)域的成功實踐,包括臨床和非臨床兩方面的應(yīng)用。臨床應(yīng)用:包括通過數(shù)字病理圖像進行日常病理學(xué)診斷以及開展遠程病理診斷。非臨床應(yīng)用:包括科研和教學(xué)。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)包括工作流程的升級以及多方共同推進建設(shè)落地。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)全景圖,來源:蛋殼研究院

在實現(xiàn)數(shù)字化工作流程之前,傳統(tǒng)病理科主要是依靠人工操作、顯微鏡診斷來實現(xiàn)科室運轉(zhuǎn)。數(shù)字病理、AI技術(shù)的出現(xiàn)為傳統(tǒng)病理工作模式帶來了創(chuàng)新范式,主要體現(xiàn)在以下幾個環(huán)節(jié)。

工作流程對比圖,來源:商湯科技

科室全流程運轉(zhuǎn):依托數(shù)字信息系統(tǒng),優(yōu)化科室協(xié)同效率和工作流程管理。病理科工作流程分為標(biāo)本送檢、登記、取材、制片(脫水、包埋、切片、染色)、診斷、報告出具、歸檔。傳統(tǒng)工作流程的運轉(zhuǎn)依賴人工操作以及實物載體(紙質(zhì)記錄、物理切片等),通過建立全流程信息管理系統(tǒng)以及標(biāo)本追蹤系統(tǒng),可以實現(xiàn)全工作流程無紙化、質(zhì)控管理精細(xì)化。

閱片環(huán)節(jié):結(jié)合數(shù)字掃描技術(shù),實現(xiàn)數(shù)字化閱片。傳統(tǒng)病理閱片需要進行人工分片后,醫(yī)生通過顯微鏡對物理切片進行分級審閱。傳統(tǒng)的模式下,醫(yī)生審片等待時間長,并且受限于實驗室和顯微鏡。進行數(shù)字化升級后,通過數(shù)字掃描儀,實體切片以掃描圖片的形式在電腦端呈現(xiàn),并且通過信息化的系統(tǒng)實現(xiàn)實時的分配。一方面,病理醫(yī)生不再需要依賴顯微鏡,工作地點或能散布至臨床科室,加強與臨床端的溝通與合作。另一方面,以系統(tǒng)取代人工分片,可以極大程度節(jié)約醫(yī)生的工作時間,從而提高工作效率。

閱片流程對比,來源:Journal of Digital Imaging,蛋殼研究院

診斷環(huán)節(jié):通過數(shù)字圖像實現(xiàn)遠程應(yīng)用拓展,引入人工智能技術(shù)減少病理醫(yī)生重復(fù)性工作。實現(xiàn)切片數(shù)字化后,其圖像文件經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸從而實現(xiàn)遠距離病理診斷,突破了時空限制,延伸了數(shù)字病理的應(yīng)用范圍,可以實現(xiàn)更多醫(yī)生參與疑難病例的共同決策。另外,對于常規(guī)病理切片的診斷來說,大部分常規(guī)切片難度較小,但是切片量往往較大、具有高度重復(fù)性,因此很容易造型診斷醫(yī)生的疲勞,難以體現(xiàn)病理醫(yī)生的真正價值。通過AI技術(shù)深度學(xué)習(xí)能力,可以輔助病理醫(yī)生決策和診斷,減少醫(yī)生的重復(fù)性工作。

歸檔環(huán)節(jié):數(shù)字化存儲技術(shù)可幫助科室建立數(shù)字病理圖書館,賦能教學(xué)及科研。未實現(xiàn)數(shù)字病理流程之前,傳統(tǒng)的病理歸檔是通過建立檔案室,對物理切片及蠟塊進行統(tǒng)一管理。隨著時間流逝,容易出現(xiàn)玻片褪色等問題,并且實物切片很難對有價值病例進行大規(guī)模分享,限制了進一步的應(yīng)用拓展。通過數(shù)字化升級后,病理切片可以通過數(shù)字圖像的方式永久性存儲,并且通過網(wǎng)絡(luò)可以進行無上限的分享,打造更有價值的知識共享平臺。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)不僅僅是病理科自身的建設(shè),更需要醫(yī)院整體生態(tài)系統(tǒng)的配合以及產(chǎn)業(yè)端的聯(lián)合推進。

參與主體及參與環(huán)節(jié)進度圖,來源:蛋殼研究院

全模塊、全流程數(shù)字智慧病理科室的建設(shè)不僅需要依靠病理科自身的努力,還需要院方管理層、行政部門、信息科、臨床科室以及產(chǎn)業(yè)端的共同參與。全流程數(shù)字智慧病理科建設(shè)涉及到多個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的改造,科室自身不僅需要對空間、人員配置等方面進行合理規(guī)劃,還需要配置相應(yīng)的數(shù)字化、智慧化設(shè)備以及系統(tǒng),定制新的工作流程;單靠科室的力量無法解決全方位的優(yōu)化升級。

全片量、全生態(tài)數(shù)字智慧病理科的建設(shè)很大程度上依賴于醫(yī)院管理層、病理學(xué)會以及監(jiān)管層的共同促進。如前文所述,數(shù)字化智慧病理科最終建設(shè)形態(tài)不應(yīng)該只針對部分病理切片以及單一科室的建設(shè)。僅實現(xiàn)單科室的部分病理切片升級優(yōu)化無法推動整個病理行業(yè)的數(shù)字化、智慧化發(fā)展,行業(yè)痛點依然無法得到徹底的解決。因此,要想真正意義上實現(xiàn)數(shù)字化智慧病理科建設(shè)必須依靠行業(yè)整體的力量,針對全片量以及全生態(tài)都進行改造升級。要實現(xiàn)全片量、全生態(tài)的全面覆蓋,需要非常高昂的成本投入,這并非病理科自身努力可以實現(xiàn)的目標(biāo),需要更高層級的推動與呼吁。

數(shù)字化病理科建設(shè)模塊介紹

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)包括信息化、數(shù)字化和智慧化三個方向。

建設(shè)全模塊圖,來源:瑞金醫(yī)院病理科,蛋殼研究院

1、信息化模塊

信息化是指基于信息管理系統(tǒng)對傳統(tǒng)病理科工作流程進行全面線上化升級,實現(xiàn)全流程信息化管理。信息化是數(shù)字化的基礎(chǔ)。

全流程信息化管理,來源:衡道醫(yī)學(xué)

(1)追蹤系統(tǒng):信息化建設(shè)的基礎(chǔ)

建立追蹤系統(tǒng),實現(xiàn)自動化記錄及無紙化對接,降低人工錯誤風(fēng)險。傳統(tǒng)病理實驗室缺乏追蹤系統(tǒng),組織標(biāo)本、蠟塊和玻片都是通過手寫的方式記錄,并通過紙質(zhì)記錄單進行業(yè)務(wù)交接以及保存;這種工作模式下很容易因為人工失誤導(dǎo)致記載錯誤以及記錄丟失的情況,并且無法進行追溯。信息化建設(shè)的第一步就是需要對工作全流程進行無紙化、線上化升級,其建設(shè)前提是引入追蹤系統(tǒng)。通過追蹤系統(tǒng),可以真正實現(xiàn)病理檢查全流程無紙化操作,在符合生物安全規(guī)范的同時,也大大地節(jié)省人力、耗材和儲存空間。

追蹤系統(tǒng)通過引入條形碼打印機和閱讀器,實現(xiàn)無紙化。追蹤系統(tǒng)包括條形碼和條碼閱讀器(即掃碼槍),通過機器掃及計算機自動記錄的方式進行智能化信息抓取,可以完全取代人工操作,對每個環(huán)節(jié)交付物進行線上記錄,實現(xiàn)全程無紙化的留檔和交付,避免人為誤差。并且,通過與病理PIS系統(tǒng)對接,可以實時記錄操作人員、環(huán)節(jié)用時等,方便后續(xù)進行錯誤追蹤和統(tǒng)計,實現(xiàn)工作流程監(jiān)控。這里值得注意的是,必須對從組織離體到報告出具全工作流程進行線上追蹤,組織標(biāo)本、蠟塊、物理切片等所有環(huán)節(jié)交接物均需要配備追蹤條碼,并在手術(shù)室、病理科樣本接收站、取材臺、制片室對應(yīng)配置條碼閱讀器。

數(shù)字化驅(qū)動的二維碼追蹤系統(tǒng)流程,來源:衡道醫(yī)學(xué)

(2)信息管理系統(tǒng)(PIS系統(tǒng)):實現(xiàn)科室內(nèi)部信息化

建立病理PIS系統(tǒng),實現(xiàn)無紙化運行。傳統(tǒng)病理科信息管理系統(tǒng)只能支持簡單的簽發(fā)報告功能,無法實現(xiàn)科室內(nèi)部工作流程信息化管理,樣本流傳仍是依靠人工。因此,要實現(xiàn)無紙化管理,科室PIS系統(tǒng)是必要條件。同時,信息系統(tǒng)所記錄的日常工作中產(chǎn)生的多項數(shù)據(jù)也為病理科醫(yī)療質(zhì)量控制及其持續(xù)改進提供了有效依據(jù)。

完善的病理信息管理系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜,需要囊括多個功能模塊。由于病理科操作環(huán)節(jié)復(fù)雜,因此對應(yīng)其信息化建設(shè)也會涉及到多個模塊。不同醫(yī)院工作流轉(zhuǎn)細(xì)節(jié)各異,因此在模塊設(shè)計上會存在差異,但基本模塊相差不多。根據(jù)研究院調(diào)研結(jié)果總結(jié),一個完善的病理信息管理系統(tǒng)需要包括以下幾個必備模塊。

病理信息管理系統(tǒng),來源:衡道醫(yī)學(xué),蛋殼研究院

2、數(shù)字化模塊

數(shù)字化是指基于數(shù)字切片實現(xiàn)病理診斷以及其衍生的相關(guān)數(shù)字病理的應(yīng)用。

數(shù)字化建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

(1)數(shù)字病理系統(tǒng)(DPS)

數(shù)字病理系統(tǒng),來源:江豐生物,蛋殼研究院

建立數(shù)字病理系統(tǒng),實現(xiàn)物理切片數(shù)字化。數(shù)字病理系統(tǒng)包括掃描工作站、數(shù)字診斷、存儲模塊、數(shù)字化質(zhì)控、數(shù)據(jù)安全五大模塊。

● 掃描工作站

掃描模塊包括掃描以及顯示兩個細(xì)分模塊。掃描模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理圖像的采集和處理,包括數(shù)字化掃描、圖像預(yù)處理、圖像增強、歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化等。

掃描模塊核心是掃描儀的配備。掃描儀是將物理切片轉(zhuǎn)化為數(shù)字切片的基礎(chǔ)。掃描儀的質(zhì)量決定了輸出圖片的壓縮情況,直接影響顯示成像的質(zhì)量,是數(shù)字切片能否還原模擬實體切片的第一步。

顯示模塊包括顯示器以及顯示系統(tǒng)。成像的質(zhì)量(還原度、清晰度、色差)以及閱片體驗感(系統(tǒng)流程度、操控性)除了與掃描儀的質(zhì)量有關(guān)外,還與顯示模塊有關(guān)。一方面,顯示屏決定了圖片的可視化程度,是否可以無色差、無壓縮的呈現(xiàn)。

顯示色差差距,來源:江豐生物

系統(tǒng)流暢度對比,來源:公開資料,蛋殼研究院

● 數(shù)字診斷模塊

數(shù)字病理診斷模塊主要用于支持病理醫(yī)生通過數(shù)字閱片的形式進行病理診斷。數(shù)字診斷模塊需要實現(xiàn)顯微鏡診斷下所有操作功能,包括診斷視野移動、圖像縮放、多層次展示、圖片截圖等。通過輔助個性化組件開發(fā)可以實現(xiàn)自動檢測以及優(yōu)化工作流程,包括,自動檢測物鏡放大倍數(shù)和形態(tài)校準(zhǔn)、關(guān)聯(lián)載切片標(biāo)簽數(shù)據(jù)和圖像、增強目鏡功能,實時查看注釋、數(shù)據(jù)庫管理和過濾,自動保存價值數(shù)據(jù)。

數(shù)字診斷界面展示,來源:商湯科技

● 存儲模塊

存儲模塊由各種存儲設(shè)備和控制部件及管理信息調(diào)度的軟件組成。專業(yè)數(shù)據(jù)存儲模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理圖像的存儲和管理。數(shù)字病理圖像需要按照一定的規(guī)則進行存儲,以便進行后續(xù)的訪問、處理和分析。該模塊還需要實現(xiàn)圖像檢索、篩選、比較和歸檔等功能。

軟硬件結(jié)合,實現(xiàn)病理數(shù)據(jù)永久性存儲。傳統(tǒng)病理科病理是通過物理切片進行存儲,長期會存在褪色情況,無法真正意義實現(xiàn)永久保存。實現(xiàn)切片數(shù)字化后,物理切片可以以數(shù)字圖片的形式進行永久性存儲。首先,存儲的實現(xiàn)需要有相匹配容量的存儲設(shè)備作為存儲介質(zhì)。其次,需要通過存儲系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存入和取出兩大功能,要保證未來5年數(shù)字化診斷、全院臨床、科研、教學(xué)的500-1000個切片1秒并發(fā)調(diào)閱的需求,確保存儲短時間內(nèi)不落后。再次,一定使用先進的藍光介質(zhì)確保數(shù)據(jù)存儲成本低存儲周期長,滿足國家衛(wèi)健委要求數(shù)據(jù)長期保存30年免遷移的要求,且支持?jǐn)?shù)據(jù)“隨要隨取”的快速調(diào)閱。

基于存儲功能的實現(xiàn),可以進一步建立病理數(shù)據(jù)庫以及知識庫。該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理數(shù)據(jù)和知識的管理和存儲。數(shù)字病理系統(tǒng)可以通過積累大量的數(shù)字病理數(shù)據(jù)和知識,來提高分析和診斷的準(zhǔn)確率和效率,也可以用于疾病預(yù)測和治療的研究以及教學(xué)工作的開展。

● WSI質(zhì)控模塊

WSI質(zhì)控模塊主要對切片數(shù)字化過程的質(zhì)量以及一致性進行管理和控制,提高數(shù)字化病理診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。其主要針對掃描、切片、診斷、數(shù)據(jù)四個方面進行質(zhì)控管理。

數(shù)字切片掃描質(zhì)控:掃描過程中,可能會因掃描器載玻片清潔不當(dāng)、掃描聚焦不佳、拼接方式錯誤導(dǎo)致掃描偽影,從而影響最終診斷結(jié)果。因此,需要對數(shù)字切片掃描的質(zhì)量進行評估,包括切片圖像的清晰度、分辨率、對比度等。

數(shù)字切片管理質(zhì)控:對數(shù)字切片的存儲、檢索和共享進行質(zhì)量控制,確保數(shù)字切片的完整性和可靠性。

診斷質(zhì)控:對數(shù)字化病理診斷過程進行質(zhì)量控制,包括對診斷過程中的誤診、漏診、誤判等問題進行監(jiān)控和糾正。

數(shù)據(jù)質(zhì)控:對數(shù)字化病理數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制,包括對病理報告、診斷意見、病例資料、影像資料等進行質(zhì)量監(jiān)控和糾正,確保數(shù)字化病理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

● 數(shù)據(jù)安全管理模塊

病理數(shù)據(jù)屬于患者隱私信息,一旦泄露容易造成醫(yī)療風(fēng)險,尤其是實現(xiàn)病理切片化后,數(shù)據(jù)安全性問題成為一大重點問題。因此數(shù)字病理系統(tǒng)中必須設(shè)置數(shù)據(jù)安全管理模塊來保障系統(tǒng)的安全以及對權(quán)限進行管理。通過數(shù)據(jù)加密、訪問控制、身份驗證等一系列技術(shù)來確保數(shù)據(jù)的安全和隱私;同時,通過權(quán)限管理和審計等功能,進一步確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

(2)應(yīng)用平臺

病理科可根據(jù)自身發(fā)展需求,基于數(shù)字病理系統(tǒng)進行應(yīng)用平臺的疊加。一般包括三個應(yīng)用平臺:會診平臺、教學(xué)平臺、科研平臺。

● 遠程會診平臺

通過遠程會診平臺實現(xiàn)數(shù)字病理遠程會診和交流。數(shù)字病理系統(tǒng)可以通過遠程會診和交流功能,讓醫(yī)生之間展開協(xié)作,提高診斷的準(zhǔn)確率和效率。遠程會診平臺核心是遠程會診系統(tǒng)的搭建。一個成熟的遠程會診系統(tǒng)需要包括以下8個功能模塊。

遠程會診平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

● 教學(xué)平臺

數(shù)字病理切片的出現(xiàn)徹底改變了病理學(xué)教學(xué)的模式,利用數(shù)字切片可以突破培訓(xùn)規(guī)模、地點、人員的限制。教學(xué)平臺基于教學(xué)數(shù)據(jù)庫以及遠程教學(xué)系統(tǒng)可實現(xiàn)線上教學(xué)、培訓(xùn)等功能,促進醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展。除了同樣需要用戶管理、交流協(xié)作、安全管理模塊外,還需要設(shè)置教學(xué)相關(guān)模塊,如教學(xué)課件的輸出與展示、教學(xué)任務(wù)的分配、教學(xué)成果的統(tǒng)計,還可以針對具體教學(xué)需求,設(shè)置規(guī)培測試、教學(xué)打分等。

教學(xué)平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

● 科研平臺

科研平臺基于數(shù)字病理數(shù)據(jù)庫和云計算技術(shù),為病理科研人員提供更多有效科研數(shù)據(jù),提高病理科研的效率和質(zhì)量。從科研角度來說,數(shù)據(jù)統(tǒng)計分類以及價值挖掘,是最核心的內(nèi)容??蒲衅脚_模塊設(shè)置需要注重數(shù)據(jù)相關(guān)功能的開發(fā)。

科研平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

3、智慧化模塊

AI應(yīng)用主要體現(xiàn)在4個環(huán)節(jié):制片環(huán)節(jié)、診斷環(huán)節(jié)、質(zhì)控環(huán)節(jié)、病理科研環(huán)節(jié)。

(1)制片環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

AI在數(shù)字病理制片環(huán)節(jié)的應(yīng)用依賴AI圖像分析技術(shù),可以幫助制片環(huán)節(jié)實現(xiàn)更高質(zhì)量、更高效率。應(yīng)用模塊主要包括以下幾個方面。

● 數(shù)字化標(biāo)本制備

AI可應(yīng)用于數(shù)字化標(biāo)本制備過程中的智能切片模塊,通過數(shù)字化設(shè)備對于組織標(biāo)本進行數(shù)字化掃描,提示取材的病變區(qū)域,輔助切片位置更加精確切片和標(biāo)本圖像的快速采集。

● 智能染色技術(shù)

AI可應(yīng)用于數(shù)字病理染色環(huán)節(jié)。一方面,可以通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)對染色過程進行自動化控制和智能優(yōu)化,提高數(shù)字病理圖像的染色質(zhì)量。另一方面,未來或能實現(xiàn)虛擬染色。傳統(tǒng)方式是通過化學(xué)試劑染色,存在成本高和周轉(zhuǎn)時間長的問題。根據(jù)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究團隊最新技術(shù),可以基于AI深度學(xué)習(xí)功能,對物理切片進行虛擬HER2染色。生物組織在吸收光時會產(chǎn)生自發(fā)熒光信息,通過捕獲未染色組織的自發(fā)熒光信息和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可以快速將這些無染色的自發(fā)熒光圖像轉(zhuǎn)換為虛擬組織學(xué)圖像,顯示出準(zhǔn)確的顏色和對比度。這種虛擬染色過程每個樣本只需幾分鐘,且不需要昂貴的設(shè)備或有毒化學(xué)品。僅通過一臺計算機,就可以在染色環(huán)節(jié)實現(xiàn)更快、更經(jīng)濟的完成效果。

智能染色技術(shù),來源:Journal of Cellular Physiology

● 智能病理病例錄入及歸檔

一方面,人工智能擁有病理報告的自然語言處理能力,可以自動分析和提取數(shù)字病理報告中的關(guān)鍵信息,如病理學(xué)特征、病理分級等,實現(xiàn)數(shù)字病理報告的自動化處理和整合,提高數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性和效率。另一方面,人工智能可以應(yīng)用于病例的智能識別和歸檔,根據(jù)不同的病例類型和特征對病例進行分類和整合,提高數(shù)據(jù)管理的效率和準(zhǔn)確性。

(2)診斷環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

AI病理診斷包括通用型輔助診斷以及智慧化輔助診斷。

● 通用型輔助診斷

AI技術(shù)具有圖片識別和自動分析能力,在病理診斷中,可以自動識別和定位病變區(qū)域,并且根據(jù)學(xué)習(xí)模型為病理醫(yī)生提供參考意見?,F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)部分癌種的初步篩陰,很大程度上減少了病理醫(yī)生低值工作量(約70%)。以細(xì)胞病理診斷為例,病理AI系統(tǒng)對細(xì)胞檢測后分析,可以初步篩選出陰性病例,檢出率高達99%以上,與人工水平持平,病理醫(yī)生只需要對診斷結(jié)果進行復(fù)核以及適當(dāng)控制即可以出具報告。

AI診斷界面圖,來源:商湯科技

AI病理輔助診斷一般包括以下幾個模塊。

數(shù)字病理導(dǎo)入模塊:單獨的病理輔助系統(tǒng)需要上傳數(shù)字病理圖像,因此需要配備圖像導(dǎo)入功能。若后續(xù)實現(xiàn)了掃描系統(tǒng)與AI診斷系統(tǒng)的對接,則可以通過端口實現(xiàn)自動化傳輸。

圖像AI自動處理模塊:包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、圖像分類、智能分析。AI系統(tǒng)需要對病理圖像質(zhì)量控制、歸一化、去噪、對比度增強等進行預(yù)處理。通過深度學(xué)習(xí)算法,對病理圖像的特征信息,如形態(tài)學(xué)、紋理、顏色等進行提取和分類(正常、異常圖像)。

輔助診斷模塊:通過可視化、解釋性技術(shù)和AI自動分類結(jié)果和相關(guān)的臨床信息,并對AI模型的結(jié)果進行解釋,使醫(yī)生能夠更好地理解和接受AI的診斷結(jié)果,提高醫(yī)療決策的信任度和可靠性。

診斷報告模塊:AI技術(shù)可以自動輸出結(jié)構(gòu)化報告。AI會根據(jù)分析結(jié)果,給病理醫(yī)生提供參考診斷結(jié)論。目前除了宮頸細(xì)胞學(xué)之外, AI診斷仍未獲得其他方向的三類證;因此現(xiàn)階段,病理醫(yī)生仍需要對、AI診斷結(jié)果進行人工審核,對于存疑病例進行修改后自動生成診斷報告。

● 智慧化數(shù)字病理診斷

智慧病理診斷是基于通用型AI輔助診斷系統(tǒng)的優(yōu)化升級。AI技術(shù)可以根據(jù)個體的生物特征和病理表現(xiàn)等信息,構(gòu)建針對個體的智慧化病理診斷模型,實現(xiàn)個性化輔助診斷。通過構(gòu)建智慧化病理診斷模型,可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢和治療效果,為個體化治療提供科學(xué)依據(jù),提高診療效率和質(zhì)量。

基于通用輔助診斷系統(tǒng),個性化輔助系統(tǒng)會在以下三個模塊進行優(yōu)化。

AI病理診斷迭代過程,來源:Seminars in Cancer Biology,蛋殼研究院

模型構(gòu)建和訓(xùn)練:構(gòu)建智慧化數(shù)字病理診斷模型,并通過對已有樣本的訓(xùn)練和優(yōu)化,提高模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

模型評估和優(yōu)化:對構(gòu)建好的模型進行評估和優(yōu)化,以保證模型的可靠性和泛化能力,并根據(jù)新的數(shù)據(jù)進行模型更新和迭代。

模型應(yīng)用和迭代:應(yīng)用于臨床實踐,為醫(yī)生提供輔助診斷和治療建議,同時進行自身模型、算法的優(yōu)化。

(3)質(zhì)控環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

質(zhì)控環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)全面智能化。人工智能可以識別和糾正病理診斷中的錯誤和偏差,提高準(zhǔn)確性和可靠性。利用AI進行質(zhì)控,主要體現(xiàn)在三個方面的賦能。

● 業(yè)務(wù)流程質(zhì)控

在流程質(zhì)控方面,除了可以在實際操作過程中進行實時風(fēng)險預(yù)警,還可以利用AI統(tǒng)計分析不同環(huán)節(jié)的用時情況以及完成質(zhì)量,推動后續(xù)工作方式及人員協(xié)同的優(yōu)化。例如,可以通過AI技術(shù)自動檢測并突出顯示H&E染色幻燈片圖像的模糊、不可讀區(qū)域。

AI自動檢測染色不合格區(qū)域,來源:Business Wire

● 數(shù)字化質(zhì)控

在數(shù)字化質(zhì)控方面,數(shù)字切片是數(shù)字化病理學(xué)的基礎(chǔ),數(shù)字切片的質(zhì)量直接影響到病理診斷的最終結(jié)果。AI可以對數(shù)字切片的清晰度、色彩準(zhǔn)確性、偽影、圖像失真等進行自動化的控制,保障數(shù)字切片的質(zhì)量。

● 診斷質(zhì)控

在診斷方面,在病例發(fā)送給病理醫(yī)生之前,可以用AI幫助篩查意外事件,例如組織污染、微生物污染等;在診斷結(jié)束后,還可以用AI進行復(fù)核,給出錯誤警告。

(4)科研平臺AI應(yīng)用

AI結(jié)合數(shù)字病理技術(shù)可以推動病理科研的快速發(fā)展,挖掘病理切片更多未知的價值以及應(yīng)用方向,主要體現(xiàn)以下三個功能模塊。

● 數(shù)字病理圖像分類和標(biāo)注

科研的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)庫的建立,AI可以創(chuàng)建更有價值的數(shù)據(jù)庫。傳統(tǒng)方式是進行人工分類以及標(biāo)記來完成數(shù)據(jù)庫的建立,工作量繁雜。利用人工智能技術(shù)可以自動對數(shù)字病理圖像進行分類和標(biāo)注,建立亞專科數(shù)據(jù)庫作為科研依據(jù)。

● 數(shù)字病理大數(shù)據(jù)挖掘和分析

AI可以幫助更高效的利用病理大數(shù)據(jù)。AI技術(shù)可以更高效的對數(shù)字病理大數(shù)據(jù)進行挖掘和分析,發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)字病理數(shù)據(jù)中的規(guī)律和趨勢,幫助醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)更多新的研究方向。

● 數(shù)字病理數(shù)據(jù)可視化和交互分析

AI可以提高研究分析效率??梢岳萌斯ぶ悄芗夹g(shù)對數(shù)字病理數(shù)據(jù)進行可視化和交互分析提供直觀的數(shù)字病理圖像和數(shù)據(jù)分析結(jié)果,幫助研究人員進行數(shù)字病理數(shù)據(jù)分析和研究。

AI病理數(shù)據(jù)可視化和交互分析,來源:江豐生物

分級建設(shè)方案

1、頭部大型醫(yī)院:全面建設(shè)數(shù)字化智慧病理科

(1)建設(shè)目標(biāo):更高效開展醫(yī)、教、研

根據(jù)醫(yī)院定位和職責(zé),頭部大型醫(yī)院自身應(yīng)該實現(xiàn)以信息化系統(tǒng)為基礎(chǔ)、數(shù)字病理圖像為載體、全流程質(zhì)控、AI型高效運轉(zhuǎn)的數(shù)字化病理科建設(shè),促進“醫(yī)、教、研”三頭并進。從宏觀角度來講,頭部醫(yī)院還應(yīng)該承擔(dān)全國病理科整體發(fā)展的領(lǐng)頭作用,推動建設(shè)方案以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,帶動下級醫(yī)院病理科建設(shè)。承擔(dān)國家區(qū)域醫(yī)療中心、省級區(qū)域醫(yī)療中心的三級醫(yī)院會有很多分院區(qū),在病理科醫(yī)生緊缺的情況下,分院區(qū)很難派出或招聘到病理科醫(yī)生,數(shù)字化病理是這些區(qū)域醫(yī)療中心的必然選擇。

頭部大型醫(yī)院建設(shè)目標(biāo),來源:瑞金醫(yī)院病理科,蛋殼研究院

(2)建設(shè)規(guī)劃:全面覆蓋

作為頭部大型醫(yī)院,全面數(shù)字化智慧病理科建設(shè)應(yīng)該包括3個方向:全模塊的建設(shè);全病種、全數(shù)量病理片的覆蓋;頭部醫(yī)院牽頭推動全生態(tài)的建設(shè)參與。

信息化建設(shè)應(yīng)當(dāng)覆蓋全業(yè)務(wù)環(huán)節(jié),幫助科室實現(xiàn)無紙化運行。作為頭部醫(yī)院,在信息化建設(shè)方面需要實現(xiàn)全面覆蓋病理業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。一方面,大型醫(yī)院病理量大,人工操作可能出現(xiàn)一定的錯誤率,必須通過信息化管理規(guī)范工作流程,實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化運行。另一方面,頭部醫(yī)院需要承接基層醫(yī)院向上會診的需求,實現(xiàn)全業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息化可以通過線上的方式傳輸和共享數(shù)據(jù),獲取到其他醫(yī)院的病理報告和診斷信息,為患者的診治提供更全面的信息,減少對接錯誤的風(fēng)險。

在實際建設(shè)過程中,首先需要針對病理業(yè)務(wù)相關(guān)內(nèi)容搭建內(nèi)部信息管理系統(tǒng)(PIS系統(tǒng))。PIS的搭建需要科室投入較多的時間以及人力成本。不同醫(yī)院病理科工作習(xí)慣以及運轉(zhuǎn)方式的不同,一個高效化的信息系統(tǒng)需要針對科室自身運轉(zhuǎn)的痛點進行設(shè)計,因此在進行信息系統(tǒng)搭建過程中會涉及到大量的個性化需求。整體工作量大且繁雜,要想搭建一個較為完美的信息管理系統(tǒng),這就要求科室有具體的目標(biāo)和項目規(guī)劃,同時安排病理專員全程跟進,并持續(xù)性的進行優(yōu)化和改進。

其次,除了病理業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的搭建外,要實現(xiàn)全環(huán)節(jié)信息化還需要對工作環(huán)節(jié)涉及到的多個信息系統(tǒng)進行集成,以實現(xiàn)院內(nèi)、院際的信息互聯(lián)互通。信息系統(tǒng)的集成分為三個方面:應(yīng)用系統(tǒng)集成、醫(yī)院系統(tǒng)集成、生態(tài)系統(tǒng)的集成。

系統(tǒng)集成過程中,需要不斷優(yōu)化現(xiàn)有的信息系統(tǒng),提高科室建設(shè)水平。根據(jù)調(diào)研總結(jié),針對當(dāng)前病理科信息化現(xiàn)狀,大家關(guān)注度較高的幾個子系統(tǒng)為:電子申請單系統(tǒng)、術(shù)中快速病理系統(tǒng)、病理質(zhì)控系統(tǒng)、病理教學(xué)系統(tǒng)、患者預(yù)約系統(tǒng)、患者報告系統(tǒng)等都可以針對患者、病理科及臨床科室等多方面訴求進行信息化升級,具體參考建設(shè)方案如下。

信息化系統(tǒng)集成,來源:衡道醫(yī)學(xué)

為了保障信息系統(tǒng)可靠性、運行性能,需要增設(shè)信息系統(tǒng)管理員進行全程管理。首先,管理員需要承擔(dān)系統(tǒng)安全保護功能,包括監(jiān)控、檢測和應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露等安全威脅。同時,對用戶的權(quán)限進行管理,確保用戶只能訪問他們所需的信息和功能,防止信息泄露和錯誤操作。其次,信息管理員需要保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性,監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)故障和異常情況,確保信息系統(tǒng)的運行。此外,信息系統(tǒng)管理員可以通過調(diào)整和優(yōu)化信息系統(tǒng)的配置和參數(shù),提高系統(tǒng)的性能和效率,提高用戶的使用體驗。

應(yīng)用平臺建設(shè):結(jié)合醫(yī)院未來發(fā)展規(guī)劃,分步重點性建設(shè)應(yīng)用平臺。應(yīng)用平臺運行效率和賦能與功能模塊的設(shè)計以及細(xì)節(jié)優(yōu)化有著密切關(guān)系,因此科室需要投入較大的時間以及人力成本,同時搭建多個應(yīng)用平臺難度較大。根據(jù)醫(yī)院的發(fā)展定位,對應(yīng)展開重點性建設(shè)是較為理想的方式。

除了數(shù)字化建設(shè)外,科室也要重視AI對于數(shù)字病理的應(yīng)用。

積極探索病理醫(yī)生與AI的協(xié)同模式。在數(shù)字病理AI方向,AI技術(shù)可利用強監(jiān)督學(xué)習(xí)及弱監(jiān)督學(xué)習(xí)建立算法模型對WSI進行分析;對于宮頸細(xì)胞學(xué)這類具有高重復(fù)性、一致性的常規(guī)病理診斷準(zhǔn)確率高,對于疑難病理的分析尚不能達到實際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。對AI進行合理的定位以及工作分配,實現(xiàn)人工與AI的協(xié)調(diào)診斷,可以提高工作效率。根據(jù)調(diào)研結(jié)果及技術(shù)現(xiàn)狀,中短期內(nèi),AI作為病理醫(yī)生的輔助工具是較為理想的模式??梢岳肁I進行一輪初診,排除陰性病例(定期進行人工抽查確保其診斷安全性),病理醫(yī)生針對陽性病例進行重點審核。

AI應(yīng)用的需要針對科室情況,進行個性化訓(xùn)練升級。在數(shù)字病理方向,考慮到行業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)性,無法進行AI模型的自主主動學(xué)習(xí)訓(xùn)練。每一個病理AI模型必須經(jīng)過使用醫(yī)生嚴(yán)格的驗證和評價后,才可以使用。訓(xùn)練得到一個成熟穩(wěn)定的病理AI模型需要涉及到兩個方面。

AI學(xué)習(xí)方式對比,來源:Modern Pathology,蛋殼研究院

● 通過病理醫(yī)生優(yōu)化診斷模型:病理醫(yī)生可以為AI系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確、更全面的標(biāo)注信息,從而提高AI診斷算法的準(zhǔn)確性。

● 建立內(nèi)部專業(yè)數(shù)據(jù)庫:為了提高AI病理診斷的準(zhǔn)確性和精度, 于AI訓(xùn)練的數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確和完整,以最 限度地提 可預(yù)測性和實 性。因此,對于頭部醫(yī)院病理科,應(yīng)該建立內(nèi)部病理大數(shù)據(jù)庫,并形成亞??谱訑?shù)據(jù)集。

病理數(shù)據(jù)庫展示,來源:衡道醫(yī)學(xué)

AI產(chǎn)品仍在處于發(fā)展、完善階段,要想實現(xiàn)更多病種病理診斷的AI應(yīng)用,需要科室與產(chǎn)業(yè)端共同努力推進。病理醫(yī)生和病理AI廠商應(yīng)該積極地開展交流和合作。一方面,兩者共同探討病理診斷方向及AI方向的最新技術(shù)和應(yīng)用方法,從而推動病理AI領(lǐng)域整體的進步;另一方面,AI產(chǎn)品應(yīng)用風(fēng)險以及資金投入也是實踐運用中需要重點關(guān)注的問題;同時,為了實現(xiàn)更多病種的合規(guī)應(yīng)用以及持續(xù)性的產(chǎn)品優(yōu)化,科室應(yīng)與產(chǎn)業(yè)方展開密切合作,推動AI產(chǎn)品的獲批以及相關(guān)物價的落地,實現(xiàn)更安全,持續(xù)性的應(yīng)用。

除了內(nèi)容模塊以及流程的全面覆蓋,頭部醫(yī)院在實現(xiàn)數(shù)字化病理科建設(shè)的過程中,還應(yīng)該實現(xiàn)全片量病理切片的數(shù)字化。全片量數(shù)字化最大的價值是為開展智慧化建設(shè)蓄力,數(shù)字化建設(shè)情況會很大程度上影響智慧化建設(shè)的難度和進度。作為頭部醫(yī)院,遠期發(fā)展實現(xiàn)智慧化建設(shè)是毋庸置疑的,全掃全存將更完整呈現(xiàn)病理數(shù)據(jù)庫,為后續(xù)展開不同亞??撇±鞟I算法模型的探索,提供數(shù)據(jù)的真正價值。

堅持??茲u進的原則,逐步推動全片量數(shù)字化??紤]到建設(shè)的時間節(jié)點、資金預(yù)算、技術(shù)要求等方面,為了確保建設(shè)的有序推進,科室需要制定合理的掃片方案?,F(xiàn)階段,受限于技術(shù)的發(fā)展情況,實現(xiàn)全片量數(shù)字化硬件端采購成本過高,并且持續(xù)性的存儲成本壓力逐漸上升,可能會對病理科的正常運行造成較大影響。根據(jù)調(diào)研結(jié)果總結(jié),科室應(yīng)該尊重循序漸進的掃片原則,從單一亞專科病種開始,重點專科深入,實現(xiàn)科室降本增效以及賦能科研。參考原則如下:

● 參考病種優(yōu)先級:評估數(shù)字化技術(shù)在不同病種中的應(yīng)用價值。應(yīng)優(yōu)先選擇高發(fā)、高死亡率或重要臨床價值的病種,例如,宮頸TCT篩查、乳腺篩查、消化道腫瘤和肺癌篩查等。這些病種的數(shù)字化病理科應(yīng)用可以提高診斷效率和準(zhǔn)確度,有助于提高臨床診療的周期及水平。

● 評估可行性:數(shù)字化智慧轉(zhuǎn)型中,科室會面臨一定周期的適應(yīng)期。為了縮短過渡期,需要對流程可行性、操作簡便性、成本效益等方面進行評估。建議先從AI應(yīng)用成熟、樣本面積小、診斷難度小的樣本入手,可以更快的實現(xiàn)單一亞??迫繑?shù)字化流轉(zhuǎn)。

● 結(jié)合建設(shè)目標(biāo):需要根據(jù)科室發(fā)展目標(biāo),是否存在特色??苹ㄔO(shè)需求,選擇日常診療需求更為迫切以及科研重點覆蓋的病種優(yōu)先實現(xiàn)數(shù)字化。

作為三級醫(yī)院,擁有更強的建設(shè)能力,需要承擔(dān)帶動以及幫助下級醫(yī)院數(shù)字化智慧病理科建設(shè)的職責(zé)。作為牽頭中心,除了輸出經(jīng)驗證技術(shù)完備的、成熟的一體化數(shù)字化智慧病理科解決方案,同時也將承載培養(yǎng)、調(diào)度適應(yīng)新工作模式下病理行業(yè)的人員的任務(wù)。首先,三級醫(yī)院病理科自身需要建立輻射意識,對基層醫(yī)院可采取實質(zhì)性的幫扶措施,促進優(yōu)質(zhì)資源下沉。

(3)建設(shè)軌跡:平行交叉建設(shè)

① 分階段建設(shè)

分階段交叉建設(shè)是落地的關(guān)鍵。對于三級醫(yī)院來說,數(shù)字化智慧病理科建設(shè)是一個長周期建設(shè)項目,預(yù)計需要3-5年的建設(shè)周期。根據(jù)建設(shè)目標(biāo),分階段建設(shè),不同建設(shè)階段之間呈現(xiàn)并行、交叉建設(shè)是貼近實際的有效方案。

根據(jù)不同醫(yī)院的運行情況,不同階段的建設(shè)重心也存在差異,整體建設(shè)路徑大致分為兩類。對于病理切片量大、需要承擔(dān)區(qū)域重點醫(yī)療功能的醫(yī)院來說,其病理診療壓力大、醫(yī)療資源緊缺、并且往往以多院區(qū)、多中心的形式覆蓋區(qū)域診療需求,對于數(shù)字化的需求更為強烈;對于??漆t(yī)院來說,由于需要對特定病種進行深入研究,因此建立數(shù)據(jù)庫具有巨大的價值。爭對以上兩種類型的醫(yī)院,建議將建設(shè)重點優(yōu)先放在數(shù)字化的全面覆蓋,并適時進行AI應(yīng)用需求的探索。

數(shù)字化為重心建設(shè)路徑圖,來源:蛋殼研究院

對于大型綜合型三甲醫(yī)院,其工作量包括常規(guī)切片及疑難切片,AI可以有效地幫助這類醫(yī)院解決很大一部分診斷壓力,建設(shè)性價比更高;同時,可結(jié)合院內(nèi)科研重心,通過AI更快速的賦能病理研究的進度,挖掘新的方向。因此,這類醫(yī)院前期適合數(shù)字化、智慧化兩頭并進式建設(shè),后期實現(xiàn)全量級、全生態(tài)的建設(shè)。

數(shù)字智慧化為重心建設(shè)路徑圖,來源:蛋殼研究院

② 并行式建設(shè)

醫(yī)院根據(jù)建設(shè)需求,以并行式建設(shè)的方式推動落地。在資金有限的情況下,首先應(yīng)該覆蓋基礎(chǔ)性建設(shè),包括追蹤系統(tǒng)搭建、PIS系統(tǒng)的建設(shè)與運行、質(zhì)控系統(tǒng)設(shè)計與運行、系統(tǒng)對接、掃描儀采購、專業(yè)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備建設(shè)。同時,根據(jù)醫(yī)院自身的偏好和需求,對科研教育應(yīng)用平臺、生態(tài)鏈信息互聯(lián)互通、智能化制片、AI輔助診斷系統(tǒng)、AI質(zhì)控系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)庫搭建、多中心建設(shè)、臨床-病理聯(lián)盟等工作進行優(yōu)先級排序,同步與基礎(chǔ)性建設(shè)并行展開建設(shè)。

建設(shè)內(nèi)容規(guī)劃表,來源:蛋殼研究院

2、市縣級醫(yī)院建設(shè):背靠頭部,打牢地基,實現(xiàn)數(shù)字化聯(lián)動

(1)建設(shè)目標(biāo):滿足市縣級醫(yī)療需求

覆蓋更多市縣級醫(yī)療需求,分擔(dān)頭部醫(yī)院的就診壓力。根據(jù)分級診療制度,市縣級醫(yī)院要最大程度的滿足當(dāng)?shù)厝嗣竦牟±碓\斷需求,減少常規(guī)病例會診的情況?;诙ㄎ?,在病理檢查方面,市縣級醫(yī)院病理科需要完成患者常規(guī)病理檢查,對于疑難病例,通過遠程會診的方式盡可能實現(xiàn)患者就近就診的需求。同時,市縣級醫(yī)院病理科需要積極參與學(xué)術(shù)交流和培訓(xùn)活動,提高病理醫(yī)師的專業(yè)技能和知識水平,提升整個醫(yī)療機構(gòu)的病理學(xué)服務(wù)水平。因此,市縣級醫(yī)院的核心數(shù)字化建設(shè)目標(biāo)分為兩個方面:開展高質(zhì)量遠程會診、實現(xiàn)病理醫(yī)生更便捷、有效的學(xué)習(xí)路徑。

(2)建設(shè)規(guī)劃:滿足基礎(chǔ)需求建設(shè)

① 數(shù)字化建設(shè)

對于市縣級醫(yī)院來說,建設(shè)數(shù)字化病理科可以幫助臨床工作的展開。市縣級醫(yī)院數(shù)字病理科的建設(shè)存在必要性。部分醫(yī)院由于缺乏病理科或者病理科規(guī)模較小,部分疑難病例無法給出準(zhǔn)確的病理診斷結(jié)果,進而無法對患者展開后續(xù)的治療,導(dǎo)致了很大一部分患者的流失,例如癌癥的診療,其難點主要在于癌種具體類型的判定以及治療方案的確定。大部分市級醫(yī)院具備一定程度腫瘤治療能力,可以對患者進行放化療等手段。進行數(shù)字化病理科的建設(shè)后,病理科可以通過遠程會診的方式明確病理診斷,促使臨床開展更多病種的治療,有效增加臨床端的收益,促進醫(yī)院的正向運行。

一體化是市縣級病理科實現(xiàn)數(shù)字化最具經(jīng)濟性價比的建設(shè)方式。市縣級醫(yī)院IT經(jīng)費有限、IT維護能力較弱,建議要通過一體化的方式來解決市縣醫(yī)院病理數(shù)字化。一體化的方式需要集成數(shù)字切片掃描儀、病理信息系統(tǒng)、病理AI輔助診斷系統(tǒng)、數(shù)字化病理閱片系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程病理系統(tǒng)等快速幫助市縣醫(yī)院快速實現(xiàn)數(shù)字化。

對于市縣級醫(yī)院來說,傳統(tǒng)病理+數(shù)字病理會是長期共存的模式??紤]到市縣級醫(yī)院建設(shè)能力問題,科室應(yīng)根據(jù)實際情況進行選擇性建設(shè),遵循先從簡化的、針對性的方面入手原則。市縣級醫(yī)院可仍采用傳統(tǒng)的病理學(xué)診斷方法,輔以數(shù)字化技術(shù),逐步推進數(shù)字化病理科建設(shè),以滿足市縣級醫(yī)院的需要。

信息化是基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容,科室信息化升級是必要投入。一方面,下級醫(yī)院需要實現(xiàn)與上級醫(yī)院的對接,不同病理科之間可能采用不同的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn),信息管理系統(tǒng)可以統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn),確保信息的互通和共享。另一方面,信息管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)顯示自動化處理和傳輸,提高信息傳遞效率。同時市縣級醫(yī)院病理醫(yī)生經(jīng)驗相對少,容易出現(xiàn)操作不規(guī)范的情況,所以市縣級病理科更需要借助信息化系統(tǒng)對病理樣本制作質(zhì)量、檢測結(jié)果質(zhì)量以及診斷結(jié)果質(zhì)量等進行全過程監(jiān)控和評估,加強最終報告出具的可靠性。

在信息化建設(shè)中,科室需要有重心地對工作環(huán)節(jié)展開無紙信息化升級,然后進一步實現(xiàn)全流程信息化。建議優(yōu)先升級的環(huán)節(jié)包括:追蹤系統(tǒng)、線上管理系統(tǒng)、質(zhì)控系統(tǒng)。詳細(xì)模塊建設(shè)方案可參考信息化建設(shè)相關(guān)內(nèi)容。

對接上級醫(yī)院教學(xué)平臺,從本質(zhì)上解決人才問題。市縣級醫(yī)院可以通過參與學(xué)術(shù)交流以及教學(xué)課程等方式,提高自身的診斷水平。進行數(shù)字化升級后,對接頭部醫(yī)院的線上教學(xué)平臺,加強了與頭部醫(yī)院病理醫(yī)生的交流互動。

能力充足的情況下,進一步搭建病理數(shù)據(jù)庫??剖铱梢葬槍δ承└甙l(fā)疾病或者常見病進行數(shù)字化記錄,為后續(xù)全面開展數(shù)字化做準(zhǔn)備。

對于市縣級醫(yī)院來說,智慧病理科建設(shè)價值主要體現(xiàn)在質(zhì)控方面。市縣級醫(yī)院病理科的規(guī)模較小,且隨著遠程診斷的需要,病理切片的制片質(zhì)量需要提高重視,所以病理質(zhì)控的工作顯得尤為重要;相比較診斷,AI在質(zhì)控環(huán)節(jié)的應(yīng)用更有價值。目前病理科可以通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)質(zhì)控,但仍然需要依賴于質(zhì)控管理員,并人為干預(yù)。進行AI質(zhì)控后,既可以實現(xiàn)實時質(zhì)控提示,還可以節(jié)約人力成本。目前,AI質(zhì)控系統(tǒng)尚未完全實現(xiàn)實際應(yīng)用,但已有科室進行逐步相關(guān)探索且進行布局。

3、醫(yī)聯(lián)體病理中心:因地制宜

(1)建設(shè)目標(biāo):實現(xiàn)合理資源配置

病理中心化可以有效減少人力資源投入及基礎(chǔ)運營成本;其建設(shè)目標(biāo)是構(gòu)建并輸出一體化數(shù)字病理科解決方案,實現(xiàn)在數(shù)字化與人工智能賦能下,轉(zhuǎn)化為最佳的病例承載量、最有效的人力資源配置,同時將大中心的醫(yī)療資源平等分配。

(2)建設(shè)方式:因地制宜

病理中心的建設(shè)需要根據(jù)區(qū)域的情況實現(xiàn)因地制宜的方案。主要分類兩類病理中心的建設(shè)。

① 非獨立病理中心

對于大城市(省級以上)來說,頭部三甲醫(yī)院病理科具有較強的病理診斷和運營能力,不需要單獨成立病理中心。依托三甲醫(yī)院進行病理中心建設(shè),輻射下級醫(yī)院是主要的趨勢。這類病理中心一般需要分功能進行建設(shè),在不同的三級醫(yī)院設(shè)立不同的功能中心,部分能力較強的頭部醫(yī)院可以承擔(dān)多個功能;分散式中心建設(shè)可以對整體區(qū)域病理科發(fā)展形成一定的制約和平衡,促進醫(yī)療機構(gòu)之間的協(xié)作和協(xié)同發(fā)展。根據(jù)功能,一般分為4類非獨立性中心:會診中心、質(zhì)控中心、教學(xué)中心、科研中心;針對各自承擔(dān)中心的功能,科室需考慮是否專注于某一功能,對相對應(yīng)用板塊進行重點性建設(shè)。

② 獨立病理中心

對于部分市縣級醫(yī)院來說,頭部醫(yī)院病理科能力相對薄弱,并且較為分散,無法單獨運行一個病理中心。對于這類地區(qū),集中建設(shè)獨立性病理科是較為理想的建設(shè)模式。通過資源的整合、集中多方力量,可以實現(xiàn)規(guī)?;б妫瑥亩档瓦\行成本,提高效益,實現(xiàn)降本增效的目的。目前,寧波市已經(jīng)實現(xiàn)了獨立病理中心的運行模式,根據(jù)目前運行現(xiàn)狀,既有效覆蓋了全市常規(guī)病理量診斷,并且對于疑難病理的診斷能力媲美頭部醫(yī)院病理科,其建設(shè)成效證實了獨立式病理中心運行的可行性。

獨立式病理中心內(nèi)部展示,來源:寧波市臨床病理診斷中心

獨立病理中心的模式可以進行全國性的推廣以及復(fù)制,但需要注意以下幾點:第一,需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進行可行性判斷,包括區(qū)域病理切片總量、地區(qū)各醫(yī)院病理科建設(shè)情況、區(qū)域醫(yī)療板塊發(fā)展規(guī)劃。第二,前期建設(shè)過程中,需要政府層面給予支撐和引導(dǎo)。建設(shè)初期,投入較大,并且涉及到不同部分的整合與協(xié)作,對于市縣級病理科來說,單憑自身實力很難實現(xiàn)基礎(chǔ)建設(shè)以及初期運轉(zhuǎn)。第三,積極需求頭部醫(yī)院病理科合作,通過優(yōu)質(zhì)資源下沉的方式,加速建設(shè)速度,減少前期試錯成本。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請聯(lián)系原著作權(quán)人。

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數(shù)字化智慧病理科建設(shè)白皮書:病理科數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型進行時

隨著信息化技術(shù)的升級,數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)給病理科業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化帶來了希望。

圖片來源:pexels-Pixabay

文|動脈網(wǎng)

迄今為止,病理診斷仍被認(rèn)為是疾病最可靠的診斷,病理診斷被譽為疾病診斷的金指標(biāo)。如何提高病理科的運營效率,如何保證乃至提高病理診斷的含金量,在滿足臨床不斷增長診斷需求的同時,尚需跟上時代步伐,滿足對疾病更加精準(zhǔn)診斷的需求,這是病理科需要思考和解決的現(xiàn)實及與時俱進的問題。

截至2021年世界范圍內(nèi)已有數(shù)十家病理中心及實驗室實現(xiàn)了診斷全面數(shù)字化,在洶涌而來的醫(yī)療數(shù)字化浪潮下,國內(nèi)病理科要想跟上時代的步伐,必須把數(shù)字化建設(shè)視為一道“必答題”,而非傳統(tǒng)概念中的“選答題”。

蛋殼研究院經(jīng)過廣泛深入的調(diào)研,和對國內(nèi)外文獻的梳理,推出《數(shù)字化智慧病理科建設(shè)白皮書》,為病理科數(shù)字化、智慧化建設(shè)提供了較為全面的解答,對病理行業(yè)的發(fā)展是一次有益的探索和嘗試。本白皮書不僅是數(shù)字化智慧病理科建設(shè)的年鑒,更是匯聚中國醫(yī)院數(shù)字化智慧病理科建設(shè)經(jīng)驗的重要載體。

基于此,本白皮書將著重回答以下幾個問題:

1、病理科的重要性、現(xiàn)有發(fā)展困境及其未來的破局之道

2、數(shù)字化病理科、智慧化病理科、數(shù)字化智慧病理科定義及其建設(shè)價值

3、國內(nèi)不同類型病理科室數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型建設(shè)指南

4、病理科如何攜手產(chǎn)業(yè)端,加速數(shù)字化智慧病理科的建設(shè)落地

5、國內(nèi)優(yōu)秀病理科室成功建設(shè)經(jīng)驗介紹

6、數(shù)字化智慧病理科未來發(fā)展形態(tài)及方向

相比檢驗、影像科,我國病理科自動化水平相對弱勢。一方面,我國病理科設(shè)備少、自動化水平較低。相較于檢驗科和影像科,病理科設(shè)備配置數(shù)量、種類均明顯少于檢驗、影像科室;病理流程的多環(huán)節(jié)對醫(yī)技人員的專業(yè)要求較高,自動化的設(shè)備數(shù)量較少,使得科室整體運轉(zhuǎn)的自動化程度較低。另一方面,由于病理科的自動化水平較低,病理科診斷時間長。常規(guī)的病理檢測所需時間為3-5天,如果有較為疑難的疾病,加做免疫組化或分子檢測,所需的診斷時間更長達7-10天。相比之下,檢驗、影像科室的檢驗項目大部分當(dāng)天內(nèi)即可完成。近兩年,受精準(zhǔn)診療需求的推動,病理科受重視程度不斷提高,三甲醫(yī)院多已建設(shè)分子病理實驗室,擴大了病理科的規(guī)模。

隨著信息化技術(shù)的升級,數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)給病理科業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化帶來了希望。將物理切片數(shù)字化,使得病理醫(yī)生能夠通過顯示器閱片,同時也會打破會診切片傳輸過程中的時空限制。而且,數(shù)字化將流程和記錄工作無紙化,提高了病理科的運營效率;集成的數(shù)字化系統(tǒng)將記錄和歸檔工作電子化,實現(xiàn)全流程的信息追溯并優(yōu)化后續(xù)的歸檔管理效率。AI技術(shù)的出現(xiàn)為病理科的質(zhì)控及診斷再添一翼。首先,AI通過自動檢測數(shù)字切片圖像中的異常和錯誤,來幫助病理醫(yī)生進行智能質(zhì)控,確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。其次,AI能夠輔助醫(yī)生進行診斷,自動排陰篩查,降低醫(yī)生工作量。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)指南:分級建設(shè)是核心主旨

數(shù)字病理是一種基于圖像的動態(tài)環(huán)境,能夠采集、管理和解釋從數(shù)字化切片生成的病理信息。通俗來講,是指通過掃描技術(shù)對病理數(shù)據(jù)進行數(shù)字化采集(將傳統(tǒng)病理的物理切片轉(zhuǎn)換成高分辨率數(shù)字圖像),醫(yī)生通過數(shù)字化切片生成的信息進行病理診斷以及病理數(shù)據(jù)管理。數(shù)字病理是數(shù)字成像技術(shù)(又稱計算機成像技術(shù))在病理學(xué)領(lǐng)域的成功實踐,包括臨床和非臨床兩方面的應(yīng)用。臨床應(yīng)用:包括通過數(shù)字病理圖像進行日常病理學(xué)診斷以及開展遠程病理診斷。非臨床應(yīng)用:包括科研和教學(xué)。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)包括工作流程的升級以及多方共同推進建設(shè)落地。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)全景圖,來源:蛋殼研究院

在實現(xiàn)數(shù)字化工作流程之前,傳統(tǒng)病理科主要是依靠人工操作、顯微鏡診斷來實現(xiàn)科室運轉(zhuǎn)。數(shù)字病理、AI技術(shù)的出現(xiàn)為傳統(tǒng)病理工作模式帶來了創(chuàng)新范式,主要體現(xiàn)在以下幾個環(huán)節(jié)。

工作流程對比圖,來源:商湯科技

科室全流程運轉(zhuǎn):依托數(shù)字信息系統(tǒng),優(yōu)化科室協(xié)同效率和工作流程管理。病理科工作流程分為標(biāo)本送檢、登記、取材、制片(脫水、包埋、切片、染色)、診斷、報告出具、歸檔。傳統(tǒng)工作流程的運轉(zhuǎn)依賴人工操作以及實物載體(紙質(zhì)記錄、物理切片等),通過建立全流程信息管理系統(tǒng)以及標(biāo)本追蹤系統(tǒng),可以實現(xiàn)全工作流程無紙化、質(zhì)控管理精細(xì)化。

閱片環(huán)節(jié):結(jié)合數(shù)字掃描技術(shù),實現(xiàn)數(shù)字化閱片。傳統(tǒng)病理閱片需要進行人工分片后,醫(yī)生通過顯微鏡對物理切片進行分級審閱。傳統(tǒng)的模式下,醫(yī)生審片等待時間長,并且受限于實驗室和顯微鏡。進行數(shù)字化升級后,通過數(shù)字掃描儀,實體切片以掃描圖片的形式在電腦端呈現(xiàn),并且通過信息化的系統(tǒng)實現(xiàn)實時的分配。一方面,病理醫(yī)生不再需要依賴顯微鏡,工作地點或能散布至臨床科室,加強與臨床端的溝通與合作。另一方面,以系統(tǒng)取代人工分片,可以極大程度節(jié)約醫(yī)生的工作時間,從而提高工作效率。

閱片流程對比,來源:Journal of Digital Imaging,蛋殼研究院

診斷環(huán)節(jié):通過數(shù)字圖像實現(xiàn)遠程應(yīng)用拓展,引入人工智能技術(shù)減少病理醫(yī)生重復(fù)性工作。實現(xiàn)切片數(shù)字化后,其圖像文件經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸從而實現(xiàn)遠距離病理診斷,突破了時空限制,延伸了數(shù)字病理的應(yīng)用范圍,可以實現(xiàn)更多醫(yī)生參與疑難病例的共同決策。另外,對于常規(guī)病理切片的診斷來說,大部分常規(guī)切片難度較小,但是切片量往往較大、具有高度重復(fù)性,因此很容易造型診斷醫(yī)生的疲勞,難以體現(xiàn)病理醫(yī)生的真正價值。通過AI技術(shù)深度學(xué)習(xí)能力,可以輔助病理醫(yī)生決策和診斷,減少醫(yī)生的重復(fù)性工作。

歸檔環(huán)節(jié):數(shù)字化存儲技術(shù)可幫助科室建立數(shù)字病理圖書館,賦能教學(xué)及科研。未實現(xiàn)數(shù)字病理流程之前,傳統(tǒng)的病理歸檔是通過建立檔案室,對物理切片及蠟塊進行統(tǒng)一管理。隨著時間流逝,容易出現(xiàn)玻片褪色等問題,并且實物切片很難對有價值病例進行大規(guī)模分享,限制了進一步的應(yīng)用拓展。通過數(shù)字化升級后,病理切片可以通過數(shù)字圖像的方式永久性存儲,并且通過網(wǎng)絡(luò)可以進行無上限的分享,打造更有價值的知識共享平臺。

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)不僅僅是病理科自身的建設(shè),更需要醫(yī)院整體生態(tài)系統(tǒng)的配合以及產(chǎn)業(yè)端的聯(lián)合推進。

參與主體及參與環(huán)節(jié)進度圖,來源:蛋殼研究院

全模塊、全流程數(shù)字智慧病理科室的建設(shè)不僅需要依靠病理科自身的努力,還需要院方管理層、行政部門、信息科、臨床科室以及產(chǎn)業(yè)端的共同參與。全流程數(shù)字智慧病理科建設(shè)涉及到多個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的改造,科室自身不僅需要對空間、人員配置等方面進行合理規(guī)劃,還需要配置相應(yīng)的數(shù)字化、智慧化設(shè)備以及系統(tǒng),定制新的工作流程;單靠科室的力量無法解決全方位的優(yōu)化升級。

全片量、全生態(tài)數(shù)字智慧病理科的建設(shè)很大程度上依賴于醫(yī)院管理層、病理學(xué)會以及監(jiān)管層的共同促進。如前文所述,數(shù)字化智慧病理科最終建設(shè)形態(tài)不應(yīng)該只針對部分病理切片以及單一科室的建設(shè)。僅實現(xiàn)單科室的部分病理切片升級優(yōu)化無法推動整個病理行業(yè)的數(shù)字化、智慧化發(fā)展,行業(yè)痛點依然無法得到徹底的解決。因此,要想真正意義上實現(xiàn)數(shù)字化智慧病理科建設(shè)必須依靠行業(yè)整體的力量,針對全片量以及全生態(tài)都進行改造升級。要實現(xiàn)全片量、全生態(tài)的全面覆蓋,需要非常高昂的成本投入,這并非病理科自身努力可以實現(xiàn)的目標(biāo),需要更高層級的推動與呼吁。

數(shù)字化病理科建設(shè)模塊介紹

數(shù)字化智慧病理科建設(shè)包括信息化、數(shù)字化和智慧化三個方向。

建設(shè)全模塊圖,來源:瑞金醫(yī)院病理科,蛋殼研究院

1、信息化模塊

信息化是指基于信息管理系統(tǒng)對傳統(tǒng)病理科工作流程進行全面線上化升級,實現(xiàn)全流程信息化管理。信息化是數(shù)字化的基礎(chǔ)。

全流程信息化管理,來源:衡道醫(yī)學(xué)

(1)追蹤系統(tǒng):信息化建設(shè)的基礎(chǔ)

建立追蹤系統(tǒng),實現(xiàn)自動化記錄及無紙化對接,降低人工錯誤風(fēng)險。傳統(tǒng)病理實驗室缺乏追蹤系統(tǒng),組織標(biāo)本、蠟塊和玻片都是通過手寫的方式記錄,并通過紙質(zhì)記錄單進行業(yè)務(wù)交接以及保存;這種工作模式下很容易因為人工失誤導(dǎo)致記載錯誤以及記錄丟失的情況,并且無法進行追溯。信息化建設(shè)的第一步就是需要對工作全流程進行無紙化、線上化升級,其建設(shè)前提是引入追蹤系統(tǒng)。通過追蹤系統(tǒng),可以真正實現(xiàn)病理檢查全流程無紙化操作,在符合生物安全規(guī)范的同時,也大大地節(jié)省人力、耗材和儲存空間。

追蹤系統(tǒng)通過引入條形碼打印機和閱讀器,實現(xiàn)無紙化。追蹤系統(tǒng)包括條形碼和條碼閱讀器(即掃碼槍),通過機器掃及計算機自動記錄的方式進行智能化信息抓取,可以完全取代人工操作,對每個環(huán)節(jié)交付物進行線上記錄,實現(xiàn)全程無紙化的留檔和交付,避免人為誤差。并且,通過與病理PIS系統(tǒng)對接,可以實時記錄操作人員、環(huán)節(jié)用時等,方便后續(xù)進行錯誤追蹤和統(tǒng)計,實現(xiàn)工作流程監(jiān)控。這里值得注意的是,必須對從組織離體到報告出具全工作流程進行線上追蹤,組織標(biāo)本、蠟塊、物理切片等所有環(huán)節(jié)交接物均需要配備追蹤條碼,并在手術(shù)室、病理科樣本接收站、取材臺、制片室對應(yīng)配置條碼閱讀器。

數(shù)字化驅(qū)動的二維碼追蹤系統(tǒng)流程,來源:衡道醫(yī)學(xué)

(2)信息管理系統(tǒng)(PIS系統(tǒng)):實現(xiàn)科室內(nèi)部信息化

建立病理PIS系統(tǒng),實現(xiàn)無紙化運行。傳統(tǒng)病理科信息管理系統(tǒng)只能支持簡單的簽發(fā)報告功能,無法實現(xiàn)科室內(nèi)部工作流程信息化管理,樣本流傳仍是依靠人工。因此,要實現(xiàn)無紙化管理,科室PIS系統(tǒng)是必要條件。同時,信息系統(tǒng)所記錄的日常工作中產(chǎn)生的多項數(shù)據(jù)也為病理科醫(yī)療質(zhì)量控制及其持續(xù)改進提供了有效依據(jù)。

完善的病理信息管理系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜,需要囊括多個功能模塊。由于病理科操作環(huán)節(jié)復(fù)雜,因此對應(yīng)其信息化建設(shè)也會涉及到多個模塊。不同醫(yī)院工作流轉(zhuǎn)細(xì)節(jié)各異,因此在模塊設(shè)計上會存在差異,但基本模塊相差不多。根據(jù)研究院調(diào)研結(jié)果總結(jié),一個完善的病理信息管理系統(tǒng)需要包括以下幾個必備模塊。

病理信息管理系統(tǒng),來源:衡道醫(yī)學(xué),蛋殼研究院

2、數(shù)字化模塊

數(shù)字化是指基于數(shù)字切片實現(xiàn)病理診斷以及其衍生的相關(guān)數(shù)字病理的應(yīng)用。

數(shù)字化建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

(1)數(shù)字病理系統(tǒng)(DPS)

數(shù)字病理系統(tǒng),來源:江豐生物,蛋殼研究院

建立數(shù)字病理系統(tǒng),實現(xiàn)物理切片數(shù)字化。數(shù)字病理系統(tǒng)包括掃描工作站、數(shù)字診斷、存儲模塊、數(shù)字化質(zhì)控、數(shù)據(jù)安全五大模塊。

● 掃描工作站

掃描模塊包括掃描以及顯示兩個細(xì)分模塊。掃描模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理圖像的采集和處理,包括數(shù)字化掃描、圖像預(yù)處理、圖像增強、歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化等。

掃描模塊核心是掃描儀的配備。掃描儀是將物理切片轉(zhuǎn)化為數(shù)字切片的基礎(chǔ)。掃描儀的質(zhì)量決定了輸出圖片的壓縮情況,直接影響顯示成像的質(zhì)量,是數(shù)字切片能否還原模擬實體切片的第一步。

顯示模塊包括顯示器以及顯示系統(tǒng)。成像的質(zhì)量(還原度、清晰度、色差)以及閱片體驗感(系統(tǒng)流程度、操控性)除了與掃描儀的質(zhì)量有關(guān)外,還與顯示模塊有關(guān)。一方面,顯示屏決定了圖片的可視化程度,是否可以無色差、無壓縮的呈現(xiàn)。

顯示色差差距,來源:江豐生物

系統(tǒng)流暢度對比,來源:公開資料,蛋殼研究院

● 數(shù)字診斷模塊

數(shù)字病理診斷模塊主要用于支持病理醫(yī)生通過數(shù)字閱片的形式進行病理診斷。數(shù)字診斷模塊需要實現(xiàn)顯微鏡診斷下所有操作功能,包括診斷視野移動、圖像縮放、多層次展示、圖片截圖等。通過輔助個性化組件開發(fā)可以實現(xiàn)自動檢測以及優(yōu)化工作流程,包括,自動檢測物鏡放大倍數(shù)和形態(tài)校準(zhǔn)、關(guān)聯(lián)載切片標(biāo)簽數(shù)據(jù)和圖像、增強目鏡功能,實時查看注釋、數(shù)據(jù)庫管理和過濾,自動保存價值數(shù)據(jù)。

數(shù)字診斷界面展示,來源:商湯科技

● 存儲模塊

存儲模塊由各種存儲設(shè)備和控制部件及管理信息調(diào)度的軟件組成。專業(yè)數(shù)據(jù)存儲模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理圖像的存儲和管理。數(shù)字病理圖像需要按照一定的規(guī)則進行存儲,以便進行后續(xù)的訪問、處理和分析。該模塊還需要實現(xiàn)圖像檢索、篩選、比較和歸檔等功能。

軟硬件結(jié)合,實現(xiàn)病理數(shù)據(jù)永久性存儲。傳統(tǒng)病理科病理是通過物理切片進行存儲,長期會存在褪色情況,無法真正意義實現(xiàn)永久保存。實現(xiàn)切片數(shù)字化后,物理切片可以以數(shù)字圖片的形式進行永久性存儲。首先,存儲的實現(xiàn)需要有相匹配容量的存儲設(shè)備作為存儲介質(zhì)。其次,需要通過存儲系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存入和取出兩大功能,要保證未來5年數(shù)字化診斷、全院臨床、科研、教學(xué)的500-1000個切片1秒并發(fā)調(diào)閱的需求,確保存儲短時間內(nèi)不落后。再次,一定使用先進的藍光介質(zhì)確保數(shù)據(jù)存儲成本低存儲周期長,滿足國家衛(wèi)健委要求數(shù)據(jù)長期保存30年免遷移的要求,且支持?jǐn)?shù)據(jù)“隨要隨取”的快速調(diào)閱。

基于存儲功能的實現(xiàn),可以進一步建立病理數(shù)據(jù)庫以及知識庫。該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)字病理數(shù)據(jù)和知識的管理和存儲。數(shù)字病理系統(tǒng)可以通過積累大量的數(shù)字病理數(shù)據(jù)和知識,來提高分析和診斷的準(zhǔn)確率和效率,也可以用于疾病預(yù)測和治療的研究以及教學(xué)工作的開展。

● WSI質(zhì)控模塊

WSI質(zhì)控模塊主要對切片數(shù)字化過程的質(zhì)量以及一致性進行管理和控制,提高數(shù)字化病理診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。其主要針對掃描、切片、診斷、數(shù)據(jù)四個方面進行質(zhì)控管理。

數(shù)字切片掃描質(zhì)控:掃描過程中,可能會因掃描器載玻片清潔不當(dāng)、掃描聚焦不佳、拼接方式錯誤導(dǎo)致掃描偽影,從而影響最終診斷結(jié)果。因此,需要對數(shù)字切片掃描的質(zhì)量進行評估,包括切片圖像的清晰度、分辨率、對比度等。

數(shù)字切片管理質(zhì)控:對數(shù)字切片的存儲、檢索和共享進行質(zhì)量控制,確保數(shù)字切片的完整性和可靠性。

診斷質(zhì)控:對數(shù)字化病理診斷過程進行質(zhì)量控制,包括對診斷過程中的誤診、漏診、誤判等問題進行監(jiān)控和糾正。

數(shù)據(jù)質(zhì)控:對數(shù)字化病理數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制,包括對病理報告、診斷意見、病例資料、影像資料等進行質(zhì)量監(jiān)控和糾正,確保數(shù)字化病理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

● 數(shù)據(jù)安全管理模塊

病理數(shù)據(jù)屬于患者隱私信息,一旦泄露容易造成醫(yī)療風(fēng)險,尤其是實現(xiàn)病理切片化后,數(shù)據(jù)安全性問題成為一大重點問題。因此數(shù)字病理系統(tǒng)中必須設(shè)置數(shù)據(jù)安全管理模塊來保障系統(tǒng)的安全以及對權(quán)限進行管理。通過數(shù)據(jù)加密、訪問控制、身份驗證等一系列技術(shù)來確保數(shù)據(jù)的安全和隱私;同時,通過權(quán)限管理和審計等功能,進一步確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

(2)應(yīng)用平臺

病理科可根據(jù)自身發(fā)展需求,基于數(shù)字病理系統(tǒng)進行應(yīng)用平臺的疊加。一般包括三個應(yīng)用平臺:會診平臺、教學(xué)平臺、科研平臺。

● 遠程會診平臺

通過遠程會診平臺實現(xiàn)數(shù)字病理遠程會診和交流。數(shù)字病理系統(tǒng)可以通過遠程會診和交流功能,讓醫(yī)生之間展開協(xié)作,提高診斷的準(zhǔn)確率和效率。遠程會診平臺核心是遠程會診系統(tǒng)的搭建。一個成熟的遠程會診系統(tǒng)需要包括以下8個功能模塊。

遠程會診平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

● 教學(xué)平臺

數(shù)字病理切片的出現(xiàn)徹底改變了病理學(xué)教學(xué)的模式,利用數(shù)字切片可以突破培訓(xùn)規(guī)模、地點、人員的限制。教學(xué)平臺基于教學(xué)數(shù)據(jù)庫以及遠程教學(xué)系統(tǒng)可實現(xiàn)線上教學(xué)、培訓(xùn)等功能,促進醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展。除了同樣需要用戶管理、交流協(xié)作、安全管理模塊外,還需要設(shè)置教學(xué)相關(guān)模塊,如教學(xué)課件的輸出與展示、教學(xué)任務(wù)的分配、教學(xué)成果的統(tǒng)計,還可以針對具體教學(xué)需求,設(shè)置規(guī)培測試、教學(xué)打分等。

教學(xué)平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

● 科研平臺

科研平臺基于數(shù)字病理數(shù)據(jù)庫和云計算技術(shù),為病理科研人員提供更多有效科研數(shù)據(jù),提高病理科研的效率和質(zhì)量。從科研角度來說,數(shù)據(jù)統(tǒng)計分類以及價值挖掘,是最核心的內(nèi)容??蒲衅脚_模塊設(shè)置需要注重數(shù)據(jù)相關(guān)功能的開發(fā)。

科研平臺建設(shè)模塊圖,來源:蛋殼研究院

3、智慧化模塊

AI應(yīng)用主要體現(xiàn)在4個環(huán)節(jié):制片環(huán)節(jié)、診斷環(huán)節(jié)、質(zhì)控環(huán)節(jié)、病理科研環(huán)節(jié)。

(1)制片環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

AI在數(shù)字病理制片環(huán)節(jié)的應(yīng)用依賴AI圖像分析技術(shù),可以幫助制片環(huán)節(jié)實現(xiàn)更高質(zhì)量、更高效率。應(yīng)用模塊主要包括以下幾個方面。

● 數(shù)字化標(biāo)本制備

AI可應(yīng)用于數(shù)字化標(biāo)本制備過程中的智能切片模塊,通過數(shù)字化設(shè)備對于組織標(biāo)本進行數(shù)字化掃描,提示取材的病變區(qū)域,輔助切片位置更加精確切片和標(biāo)本圖像的快速采集。

● 智能染色技術(shù)

AI可應(yīng)用于數(shù)字病理染色環(huán)節(jié)。一方面,可以通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)對染色過程進行自動化控制和智能優(yōu)化,提高數(shù)字病理圖像的染色質(zhì)量。另一方面,未來或能實現(xiàn)虛擬染色。傳統(tǒng)方式是通過化學(xué)試劑染色,存在成本高和周轉(zhuǎn)時間長的問題。根據(jù)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究團隊最新技術(shù),可以基于AI深度學(xué)習(xí)功能,對物理切片進行虛擬HER2染色。生物組織在吸收光時會產(chǎn)生自發(fā)熒光信息,通過捕獲未染色組織的自發(fā)熒光信息和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可以快速將這些無染色的自發(fā)熒光圖像轉(zhuǎn)換為虛擬組織學(xué)圖像,顯示出準(zhǔn)確的顏色和對比度。這種虛擬染色過程每個樣本只需幾分鐘,且不需要昂貴的設(shè)備或有毒化學(xué)品。僅通過一臺計算機,就可以在染色環(huán)節(jié)實現(xiàn)更快、更經(jīng)濟的完成效果。

智能染色技術(shù),來源:Journal of Cellular Physiology

● 智能病理病例錄入及歸檔

一方面,人工智能擁有病理報告的自然語言處理能力,可以自動分析和提取數(shù)字病理報告中的關(guān)鍵信息,如病理學(xué)特征、病理分級等,實現(xiàn)數(shù)字病理報告的自動化處理和整合,提高數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性和效率。另一方面,人工智能可以應(yīng)用于病例的智能識別和歸檔,根據(jù)不同的病例類型和特征對病例進行分類和整合,提高數(shù)據(jù)管理的效率和準(zhǔn)確性。

(2)診斷環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

AI病理診斷包括通用型輔助診斷以及智慧化輔助診斷。

● 通用型輔助診斷

AI技術(shù)具有圖片識別和自動分析能力,在病理診斷中,可以自動識別和定位病變區(qū)域,并且根據(jù)學(xué)習(xí)模型為病理醫(yī)生提供參考意見?,F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)部分癌種的初步篩陰,很大程度上減少了病理醫(yī)生低值工作量(約70%)。以細(xì)胞病理診斷為例,病理AI系統(tǒng)對細(xì)胞檢測后分析,可以初步篩選出陰性病例,檢出率高達99%以上,與人工水平持平,病理醫(yī)生只需要對診斷結(jié)果進行復(fù)核以及適當(dāng)控制即可以出具報告。

AI診斷界面圖,來源:商湯科技

AI病理輔助診斷一般包括以下幾個模塊。

數(shù)字病理導(dǎo)入模塊:單獨的病理輔助系統(tǒng)需要上傳數(shù)字病理圖像,因此需要配備圖像導(dǎo)入功能。若后續(xù)實現(xiàn)了掃描系統(tǒng)與AI診斷系統(tǒng)的對接,則可以通過端口實現(xiàn)自動化傳輸。

圖像AI自動處理模塊:包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、圖像分類、智能分析。AI系統(tǒng)需要對病理圖像質(zhì)量控制、歸一化、去噪、對比度增強等進行預(yù)處理。通過深度學(xué)習(xí)算法,對病理圖像的特征信息,如形態(tài)學(xué)、紋理、顏色等進行提取和分類(正常、異常圖像)。

輔助診斷模塊:通過可視化、解釋性技術(shù)和AI自動分類結(jié)果和相關(guān)的臨床信息,并對AI模型的結(jié)果進行解釋,使醫(yī)生能夠更好地理解和接受AI的診斷結(jié)果,提高醫(yī)療決策的信任度和可靠性。

診斷報告模塊:AI技術(shù)可以自動輸出結(jié)構(gòu)化報告。AI會根據(jù)分析結(jié)果,給病理醫(yī)生提供參考診斷結(jié)論。目前除了宮頸細(xì)胞學(xué)之外, AI診斷仍未獲得其他方向的三類證;因此現(xiàn)階段,病理醫(yī)生仍需要對、AI診斷結(jié)果進行人工審核,對于存疑病例進行修改后自動生成診斷報告。

● 智慧化數(shù)字病理診斷

智慧病理診斷是基于通用型AI輔助診斷系統(tǒng)的優(yōu)化升級。AI技術(shù)可以根據(jù)個體的生物特征和病理表現(xiàn)等信息,構(gòu)建針對個體的智慧化病理診斷模型,實現(xiàn)個性化輔助診斷。通過構(gòu)建智慧化病理診斷模型,可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢和治療效果,為個體化治療提供科學(xué)依據(jù),提高診療效率和質(zhì)量。

基于通用輔助診斷系統(tǒng),個性化輔助系統(tǒng)會在以下三個模塊進行優(yōu)化。

AI病理診斷迭代過程,來源:Seminars in Cancer Biology,蛋殼研究院

模型構(gòu)建和訓(xùn)練:構(gòu)建智慧化數(shù)字病理診斷模型,并通過對已有樣本的訓(xùn)練和優(yōu)化,提高模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

模型評估和優(yōu)化:對構(gòu)建好的模型進行評估和優(yōu)化,以保證模型的可靠性和泛化能力,并根據(jù)新的數(shù)據(jù)進行模型更新和迭代。

模型應(yīng)用和迭代:應(yīng)用于臨床實踐,為醫(yī)生提供輔助診斷和治療建議,同時進行自身模型、算法的優(yōu)化。

(3)質(zhì)控環(huán)節(jié)AI應(yīng)用

質(zhì)控環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)全面智能化。人工智能可以識別和糾正病理診斷中的錯誤和偏差,提高準(zhǔn)確性和可靠性。利用AI進行質(zhì)控,主要體現(xiàn)在三個方面的賦能。

● 業(yè)務(wù)流程質(zhì)控

在流程質(zhì)控方面,除了可以在實際操作過程中進行實時風(fēng)險預(yù)警,還可以利用AI統(tǒng)計分析不同環(huán)節(jié)的用時情況以及完成質(zhì)量,推動后續(xù)工作方式及人員協(xié)同的優(yōu)化。例如,可以通過AI技術(shù)自動檢測并突出顯示H&E染色幻燈片圖像的模糊、不可讀區(qū)域。

AI自動檢測染色不合格區(qū)域,來源:Business Wire

● 數(shù)字化質(zhì)控

在數(shù)字化質(zhì)控方面,數(shù)字切片是數(shù)字化病理學(xué)的基礎(chǔ),數(shù)字切片的質(zhì)量直接影響到病理診斷的最終結(jié)果。AI可以對數(shù)字切片的清晰度、色彩準(zhǔn)確性、偽影、圖像失真等進行自動化的控制,保障數(shù)字切片的質(zhì)量。

● 診斷質(zhì)控

在診斷方面,在病例發(fā)送給病理醫(yī)生之前,可以用AI幫助篩查意外事件,例如組織污染、微生物污染等;在診斷結(jié)束后,還可以用AI進行復(fù)核,給出錯誤警告。

(4)科研平臺AI應(yīng)用

AI結(jié)合數(shù)字病理技術(shù)可以推動病理科研的快速發(fā)展,挖掘病理切片更多未知的價值以及應(yīng)用方向,主要體現(xiàn)以下三個功能模塊。

● 數(shù)字病理圖像分類和標(biāo)注

科研的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)庫的建立,AI可以創(chuàng)建更有價值的數(shù)據(jù)庫。傳統(tǒng)方式是進行人工分類以及標(biāo)記來完成數(shù)據(jù)庫的建立,工作量繁雜。利用人工智能技術(shù)可以自動對數(shù)字病理圖像進行分類和標(biāo)注,建立亞??茢?shù)據(jù)庫作為科研依據(jù)。

● 數(shù)字病理大數(shù)據(jù)挖掘和分析

AI可以幫助更高效的利用病理大數(shù)據(jù)。AI技術(shù)可以更高效的對數(shù)字病理大數(shù)據(jù)進行挖掘和分析,發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)字病理數(shù)據(jù)中的規(guī)律和趨勢,幫助醫(yī)學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)更多新的研究方向。

● 數(shù)字病理數(shù)據(jù)可視化和交互分析

AI可以提高研究分析效率??梢岳萌斯ぶ悄芗夹g(shù)對數(shù)字病理數(shù)據(jù)進行可視化和交互分析提供直觀的數(shù)字病理圖像和數(shù)據(jù)分析結(jié)果,幫助研究人員進行數(shù)字病理數(shù)據(jù)分析和研究。

AI病理數(shù)據(jù)可視化和交互分析,來源:江豐生物

分級建設(shè)方案

1、頭部大型醫(yī)院:全面建設(shè)數(shù)字化智慧病理科

(1)建設(shè)目標(biāo):更高效開展醫(yī)、教、研

根據(jù)醫(yī)院定位和職責(zé),頭部大型醫(yī)院自身應(yīng)該實現(xiàn)以信息化系統(tǒng)為基礎(chǔ)、數(shù)字病理圖像為載體、全流程質(zhì)控、AI型高效運轉(zhuǎn)的數(shù)字化病理科建設(shè),促進“醫(yī)、教、研”三頭并進。從宏觀角度來講,頭部醫(yī)院還應(yīng)該承擔(dān)全國病理科整體發(fā)展的領(lǐng)頭作用,推動建設(shè)方案以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,帶動下級醫(yī)院病理科建設(shè)。承擔(dān)國家區(qū)域醫(yī)療中心、省級區(qū)域醫(yī)療中心的三級醫(yī)院會有很多分院區(qū),在病理科醫(yī)生緊缺的情況下,分院區(qū)很難派出或招聘到病理科醫(yī)生,數(shù)字化病理是這些區(qū)域醫(yī)療中心的必然選擇。

頭部大型醫(yī)院建設(shè)目標(biāo),來源:瑞金醫(yī)院病理科,蛋殼研究院

(2)建設(shè)規(guī)劃:全面覆蓋

作為頭部大型醫(yī)院,全面數(shù)字化智慧病理科建設(shè)應(yīng)該包括3個方向:全模塊的建設(shè);全病種、全數(shù)量病理片的覆蓋;頭部醫(yī)院牽頭推動全生態(tài)的建設(shè)參與。

信息化建設(shè)應(yīng)當(dāng)覆蓋全業(yè)務(wù)環(huán)節(jié),幫助科室實現(xiàn)無紙化運行。作為頭部醫(yī)院,在信息化建設(shè)方面需要實現(xiàn)全面覆蓋病理業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。一方面,大型醫(yī)院病理量大,人工操作可能出現(xiàn)一定的錯誤率,必須通過信息化管理規(guī)范工作流程,實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化運行。另一方面,頭部醫(yī)院需要承接基層醫(yī)院向上會診的需求,實現(xiàn)全業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息化可以通過線上的方式傳輸和共享數(shù)據(jù),獲取到其他醫(yī)院的病理報告和診斷信息,為患者的診治提供更全面的信息,減少對接錯誤的風(fēng)險。

在實際建設(shè)過程中,首先需要針對病理業(yè)務(wù)相關(guān)內(nèi)容搭建內(nèi)部信息管理系統(tǒng)(PIS系統(tǒng))。PIS的搭建需要科室投入較多的時間以及人力成本。不同醫(yī)院病理科工作習(xí)慣以及運轉(zhuǎn)方式的不同,一個高效化的信息系統(tǒng)需要針對科室自身運轉(zhuǎn)的痛點進行設(shè)計,因此在進行信息系統(tǒng)搭建過程中會涉及到大量的個性化需求。整體工作量大且繁雜,要想搭建一個較為完美的信息管理系統(tǒng),這就要求科室有具體的目標(biāo)和項目規(guī)劃,同時安排病理專員全程跟進,并持續(xù)性的進行優(yōu)化和改進。

其次,除了病理業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的搭建外,要實現(xiàn)全環(huán)節(jié)信息化還需要對工作環(huán)節(jié)涉及到的多個信息系統(tǒng)進行集成,以實現(xiàn)院內(nèi)、院際的信息互聯(lián)互通。信息系統(tǒng)的集成分為三個方面:應(yīng)用系統(tǒng)集成、醫(yī)院系統(tǒng)集成、生態(tài)系統(tǒng)的集成。

系統(tǒng)集成過程中,需要不斷優(yōu)化現(xiàn)有的信息系統(tǒng),提高科室建設(shè)水平。根據(jù)調(diào)研總結(jié),針對當(dāng)前病理科信息化現(xiàn)狀,大家關(guān)注度較高的幾個子系統(tǒng)為:電子申請單系統(tǒng)、術(shù)中快速病理系統(tǒng)、病理質(zhì)控系統(tǒng)、病理教學(xué)系統(tǒng)、患者預(yù)約系統(tǒng)、患者報告系統(tǒng)等都可以針對患者、病理科及臨床科室等多方面訴求進行信息化升級,具體參考建設(shè)方案如下。

信息化系統(tǒng)集成,來源:衡道醫(yī)學(xué)

為了保障信息系統(tǒng)可靠性、運行性能,需要增設(shè)信息系統(tǒng)管理員進行全程管理。首先,管理員需要承擔(dān)系統(tǒng)安全保護功能,包括監(jiān)控、檢測和應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露等安全威脅。同時,對用戶的權(quán)限進行管理,確保用戶只能訪問他們所需的信息和功能,防止信息泄露和錯誤操作。其次,信息管理員需要保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性,監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)故障和異常情況,確保信息系統(tǒng)的運行。此外,信息系統(tǒng)管理員可以通過調(diào)整和優(yōu)化信息系統(tǒng)的配置和參數(shù),提高系統(tǒng)的性能和效率,提高用戶的使用體驗。

應(yīng)用平臺建設(shè):結(jié)合醫(yī)院未來發(fā)展規(guī)劃,分步重點性建設(shè)應(yīng)用平臺。應(yīng)用平臺運行效率和賦能與功能模塊的設(shè)計以及細(xì)節(jié)優(yōu)化有著密切關(guān)系,因此科室需要投入較大的時間以及人力成本,同時搭建多個應(yīng)用平臺難度較大。根據(jù)醫(yī)院的發(fā)展定位,對應(yīng)展開重點性建設(shè)是較為理想的方式。

除了數(shù)字化建設(shè)外,科室也要重視AI對于數(shù)字病理的應(yīng)用。

積極探索病理醫(yī)生與AI的協(xié)同模式。在數(shù)字病理AI方向,AI技術(shù)可利用強監(jiān)督學(xué)習(xí)及弱監(jiān)督學(xué)習(xí)建立算法模型對WSI進行分析;對于宮頸細(xì)胞學(xué)這類具有高重復(fù)性、一致性的常規(guī)病理診斷準(zhǔn)確率高,對于疑難病理的分析尚不能達到實際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。對AI進行合理的定位以及工作分配,實現(xiàn)人工與AI的協(xié)調(diào)診斷,可以提高工作效率。根據(jù)調(diào)研結(jié)果及技術(shù)現(xiàn)狀,中短期內(nèi),AI作為病理醫(yī)生的輔助工具是較為理想的模式。可以利用AI進行一輪初診,排除陰性病例(定期進行人工抽查確保其診斷安全性),病理醫(yī)生針對陽性病例進行重點審核。

AI應(yīng)用的需要針對科室情況,進行個性化訓(xùn)練升級。在數(shù)字病理方向,考慮到行業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)性,無法進行AI模型的自主主動學(xué)習(xí)訓(xùn)練。每一個病理AI模型必須經(jīng)過使用醫(yī)生嚴(yán)格的驗證和評價后,才可以使用。訓(xùn)練得到一個成熟穩(wěn)定的病理AI模型需要涉及到兩個方面。

AI學(xué)習(xí)方式對比,來源:Modern Pathology,蛋殼研究院

● 通過病理醫(yī)生優(yōu)化診斷模型:病理醫(yī)生可以為AI系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確、更全面的標(biāo)注信息,從而提高AI診斷算法的準(zhǔn)確性。

● 建立內(nèi)部專業(yè)數(shù)據(jù)庫:為了提高AI病理診斷的準(zhǔn)確性和精度, 于AI訓(xùn)練的數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確和完整,以最 限度地提 可預(yù)測性和實 性。因此,對于頭部醫(yī)院病理科,應(yīng)該建立內(nèi)部病理大數(shù)據(jù)庫,并形成亞??谱訑?shù)據(jù)集。

病理數(shù)據(jù)庫展示,來源:衡道醫(yī)學(xué)

AI產(chǎn)品仍在處于發(fā)展、完善階段,要想實現(xiàn)更多病種病理診斷的AI應(yīng)用,需要科室與產(chǎn)業(yè)端共同努力推進。病理醫(yī)生和病理AI廠商應(yīng)該積極地開展交流和合作。一方面,兩者共同探討病理診斷方向及AI方向的最新技術(shù)和應(yīng)用方法,從而推動病理AI領(lǐng)域整體的進步;另一方面,AI產(chǎn)品應(yīng)用風(fēng)險以及資金投入也是實踐運用中需要重點關(guān)注的問題;同時,為了實現(xiàn)更多病種的合規(guī)應(yīng)用以及持續(xù)性的產(chǎn)品優(yōu)化,科室應(yīng)與產(chǎn)業(yè)方展開密切合作,推動AI產(chǎn)品的獲批以及相關(guān)物價的落地,實現(xiàn)更安全,持續(xù)性的應(yīng)用。

除了內(nèi)容模塊以及流程的全面覆蓋,頭部醫(yī)院在實現(xiàn)數(shù)字化病理科建設(shè)的過程中,還應(yīng)該實現(xiàn)全片量病理切片的數(shù)字化。全片量數(shù)字化最大的價值是為開展智慧化建設(shè)蓄力,數(shù)字化建設(shè)情況會很大程度上影響智慧化建設(shè)的難度和進度。作為頭部醫(yī)院,遠期發(fā)展實現(xiàn)智慧化建設(shè)是毋庸置疑的,全掃全存將更完整呈現(xiàn)病理數(shù)據(jù)庫,為后續(xù)展開不同亞專科病理AI算法模型的探索,提供數(shù)據(jù)的真正價值。

堅持??茲u進的原則,逐步推動全片量數(shù)字化。考慮到建設(shè)的時間節(jié)點、資金預(yù)算、技術(shù)要求等方面,為了確保建設(shè)的有序推進,科室需要制定合理的掃片方案。現(xiàn)階段,受限于技術(shù)的發(fā)展情況,實現(xiàn)全片量數(shù)字化硬件端采購成本過高,并且持續(xù)性的存儲成本壓力逐漸上升,可能會對病理科的正常運行造成較大影響。根據(jù)調(diào)研結(jié)果總結(jié),科室應(yīng)該尊重循序漸進的掃片原則,從單一亞??撇》N開始,重點??粕钊?,實現(xiàn)科室降本增效以及賦能科研。參考原則如下:

● 參考病種優(yōu)先級:評估數(shù)字化技術(shù)在不同病種中的應(yīng)用價值。應(yīng)優(yōu)先選擇高發(fā)、高死亡率或重要臨床價值的病種,例如,宮頸TCT篩查、乳腺篩查、消化道腫瘤和肺癌篩查等。這些病種的數(shù)字化病理科應(yīng)用可以提高診斷效率和準(zhǔn)確度,有助于提高臨床診療的周期及水平。

● 評估可行性:數(shù)字化智慧轉(zhuǎn)型中,科室會面臨一定周期的適應(yīng)期。為了縮短過渡期,需要對流程可行性、操作簡便性、成本效益等方面進行評估。建議先從AI應(yīng)用成熟、樣本面積小、診斷難度小的樣本入手,可以更快的實現(xiàn)單一亞??迫繑?shù)字化流轉(zhuǎn)。

● 結(jié)合建設(shè)目標(biāo):需要根據(jù)科室發(fā)展目標(biāo),是否存在特色專科化建設(shè)需求,選擇日常診療需求更為迫切以及科研重點覆蓋的病種優(yōu)先實現(xiàn)數(shù)字化。

作為三級醫(yī)院,擁有更強的建設(shè)能力,需要承擔(dān)帶動以及幫助下級醫(yī)院數(shù)字化智慧病理科建設(shè)的職責(zé)。作為牽頭中心,除了輸出經(jīng)驗證技術(shù)完備的、成熟的一體化數(shù)字化智慧病理科解決方案,同時也將承載培養(yǎng)、調(diào)度適應(yīng)新工作模式下病理行業(yè)的人員的任務(wù)。首先,三級醫(yī)院病理科自身需要建立輻射意識,對基層醫(yī)院可采取實質(zhì)性的幫扶措施,促進優(yōu)質(zhì)資源下沉。

(3)建設(shè)軌跡:平行交叉建設(shè)

① 分階段建設(shè)

分階段交叉建設(shè)是落地的關(guān)鍵。對于三級醫(yī)院來說,數(shù)字化智慧病理科建設(shè)是一個長周期建設(shè)項目,預(yù)計需要3-5年的建設(shè)周期。根據(jù)建設(shè)目標(biāo),分階段建設(shè),不同建設(shè)階段之間呈現(xiàn)并行、交叉建設(shè)是貼近實際的有效方案。

根據(jù)不同醫(yī)院的運行情況,不同階段的建設(shè)重心也存在差異,整體建設(shè)路徑大致分為兩類。對于病理切片量大、需要承擔(dān)區(qū)域重點醫(yī)療功能的醫(yī)院來說,其病理診療壓力大、醫(yī)療資源緊缺、并且往往以多院區(qū)、多中心的形式覆蓋區(qū)域診療需求,對于數(shù)字化的需求更為強烈;對于??漆t(yī)院來說,由于需要對特定病種進行深入研究,因此建立數(shù)據(jù)庫具有巨大的價值。爭對以上兩種類型的醫(yī)院,建議將建設(shè)重點優(yōu)先放在數(shù)字化的全面覆蓋,并適時進行AI應(yīng)用需求的探索。

數(shù)字化為重心建設(shè)路徑圖,來源:蛋殼研究院

對于大型綜合型三甲醫(yī)院,其工作量包括常規(guī)切片及疑難切片,AI可以有效地幫助這類醫(yī)院解決很大一部分診斷壓力,建設(shè)性價比更高;同時,可結(jié)合院內(nèi)科研重心,通過AI更快速的賦能病理研究的進度,挖掘新的方向。因此,這類醫(yī)院前期適合數(shù)字化、智慧化兩頭并進式建設(shè),后期實現(xiàn)全量級、全生態(tài)的建設(shè)。

數(shù)字智慧化為重心建設(shè)路徑圖,來源:蛋殼研究院

② 并行式建設(shè)

醫(yī)院根據(jù)建設(shè)需求,以并行式建設(shè)的方式推動落地。在資金有限的情況下,首先應(yīng)該覆蓋基礎(chǔ)性建設(shè),包括追蹤系統(tǒng)搭建、PIS系統(tǒng)的建設(shè)與運行、質(zhì)控系統(tǒng)設(shè)計與運行、系統(tǒng)對接、掃描儀采購、專業(yè)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備建設(shè)。同時,根據(jù)醫(yī)院自身的偏好和需求,對科研教育應(yīng)用平臺、生態(tài)鏈信息互聯(lián)互通、智能化制片、AI輔助診斷系統(tǒng)、AI質(zhì)控系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)庫搭建、多中心建設(shè)、臨床-病理聯(lián)盟等工作進行優(yōu)先級排序,同步與基礎(chǔ)性建設(shè)并行展開建設(shè)。

建設(shè)內(nèi)容規(guī)劃表,來源:蛋殼研究院

2、市縣級醫(yī)院建設(shè):背靠頭部,打牢地基,實現(xiàn)數(shù)字化聯(lián)動

(1)建設(shè)目標(biāo):滿足市縣級醫(yī)療需求

覆蓋更多市縣級醫(yī)療需求,分擔(dān)頭部醫(yī)院的就診壓力。根據(jù)分級診療制度,市縣級醫(yī)院要最大程度的滿足當(dāng)?shù)厝嗣竦牟±碓\斷需求,減少常規(guī)病例會診的情況。基于定位,在病理檢查方面,市縣級醫(yī)院病理科需要完成患者常規(guī)病理檢查,對于疑難病例,通過遠程會診的方式盡可能實現(xiàn)患者就近就診的需求。同時,市縣級醫(yī)院病理科需要積極參與學(xué)術(shù)交流和培訓(xùn)活動,提高病理醫(yī)師的專業(yè)技能和知識水平,提升整個醫(yī)療機構(gòu)的病理學(xué)服務(wù)水平。因此,市縣級醫(yī)院的核心數(shù)字化建設(shè)目標(biāo)分為兩個方面:開展高質(zhì)量遠程會診、實現(xiàn)病理醫(yī)生更便捷、有效的學(xué)習(xí)路徑。

(2)建設(shè)規(guī)劃:滿足基礎(chǔ)需求建設(shè)

① 數(shù)字化建設(shè)

對于市縣級醫(yī)院來說,建設(shè)數(shù)字化病理科可以幫助臨床工作的展開。市縣級醫(yī)院數(shù)字病理科的建設(shè)存在必要性。部分醫(yī)院由于缺乏病理科或者病理科規(guī)模較小,部分疑難病例無法給出準(zhǔn)確的病理診斷結(jié)果,進而無法對患者展開后續(xù)的治療,導(dǎo)致了很大一部分患者的流失,例如癌癥的診療,其難點主要在于癌種具體類型的判定以及治療方案的確定。大部分市級醫(yī)院具備一定程度腫瘤治療能力,可以對患者進行放化療等手段。進行數(shù)字化病理科的建設(shè)后,病理科可以通過遠程會診的方式明確病理診斷,促使臨床開展更多病種的治療,有效增加臨床端的收益,促進醫(yī)院的正向運行。

一體化是市縣級病理科實現(xiàn)數(shù)字化最具經(jīng)濟性價比的建設(shè)方式。市縣級醫(yī)院IT經(jīng)費有限、IT維護能力較弱,建議要通過一體化的方式來解決市縣醫(yī)院病理數(shù)字化。一體化的方式需要集成數(shù)字切片掃描儀、病理信息系統(tǒng)、病理AI輔助診斷系統(tǒng)、數(shù)字化病理閱片系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程病理系統(tǒng)等快速幫助市縣醫(yī)院快速實現(xiàn)數(shù)字化。

對于市縣級醫(yī)院來說,傳統(tǒng)病理+數(shù)字病理會是長期共存的模式??紤]到市縣級醫(yī)院建設(shè)能力問題,科室應(yīng)根據(jù)實際情況進行選擇性建設(shè),遵循先從簡化的、針對性的方面入手原則。市縣級醫(yī)院可仍采用傳統(tǒng)的病理學(xué)診斷方法,輔以數(shù)字化技術(shù),逐步推進數(shù)字化病理科建設(shè),以滿足市縣級醫(yī)院的需要。

信息化是基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容,科室信息化升級是必要投入。一方面,下級醫(yī)院需要實現(xiàn)與上級醫(yī)院的對接,不同病理科之間可能采用不同的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn),信息管理系統(tǒng)可以統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn),確保信息的互通和共享。另一方面,信息管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)顯示自動化處理和傳輸,提高信息傳遞效率。同時市縣級醫(yī)院病理醫(yī)生經(jīng)驗相對少,容易出現(xiàn)操作不規(guī)范的情況,所以市縣級病理科更需要借助信息化系統(tǒng)對病理樣本制作質(zhì)量、檢測結(jié)果質(zhì)量以及診斷結(jié)果質(zhì)量等進行全過程監(jiān)控和評估,加強最終報告出具的可靠性。

在信息化建設(shè)中,科室需要有重心地對工作環(huán)節(jié)展開無紙信息化升級,然后進一步實現(xiàn)全流程信息化。建議優(yōu)先升級的環(huán)節(jié)包括:追蹤系統(tǒng)、線上管理系統(tǒng)、質(zhì)控系統(tǒng)。詳細(xì)模塊建設(shè)方案可參考信息化建設(shè)相關(guān)內(nèi)容。

對接上級醫(yī)院教學(xué)平臺,從本質(zhì)上解決人才問題。市縣級醫(yī)院可以通過參與學(xué)術(shù)交流以及教學(xué)課程等方式,提高自身的診斷水平。進行數(shù)字化升級后,對接頭部醫(yī)院的線上教學(xué)平臺,加強了與頭部醫(yī)院病理醫(yī)生的交流互動。

能力充足的情況下,進一步搭建病理數(shù)據(jù)庫??剖铱梢葬槍δ承└甙l(fā)疾病或者常見病進行數(shù)字化記錄,為后續(xù)全面開展數(shù)字化做準(zhǔn)備。

對于市縣級醫(yī)院來說,智慧病理科建設(shè)價值主要體現(xiàn)在質(zhì)控方面。市縣級醫(yī)院病理科的規(guī)模較小,且隨著遠程診斷的需要,病理切片的制片質(zhì)量需要提高重視,所以病理質(zhì)控的工作顯得尤為重要;相比較診斷,AI在質(zhì)控環(huán)節(jié)的應(yīng)用更有價值。目前病理科可以通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)質(zhì)控,但仍然需要依賴于質(zhì)控管理員,并人為干預(yù)。進行AI質(zhì)控后,既可以實現(xiàn)實時質(zhì)控提示,還可以節(jié)約人力成本。目前,AI質(zhì)控系統(tǒng)尚未完全實現(xiàn)實際應(yīng)用,但已有科室進行逐步相關(guān)探索且進行布局。

3、醫(yī)聯(lián)體病理中心:因地制宜

(1)建設(shè)目標(biāo):實現(xiàn)合理資源配置

病理中心化可以有效減少人力資源投入及基礎(chǔ)運營成本;其建設(shè)目標(biāo)是構(gòu)建并輸出一體化數(shù)字病理科解決方案,實現(xiàn)在數(shù)字化與人工智能賦能下,轉(zhuǎn)化為最佳的病例承載量、最有效的人力資源配置,同時將大中心的醫(yī)療資源平等分配。

(2)建設(shè)方式:因地制宜

病理中心的建設(shè)需要根據(jù)區(qū)域的情況實現(xiàn)因地制宜的方案。主要分類兩類病理中心的建設(shè)。

① 非獨立病理中心

對于大城市(省級以上)來說,頭部三甲醫(yī)院病理科具有較強的病理診斷和運營能力,不需要單獨成立病理中心。依托三甲醫(yī)院進行病理中心建設(shè),輻射下級醫(yī)院是主要的趨勢。這類病理中心一般需要分功能進行建設(shè),在不同的三級醫(yī)院設(shè)立不同的功能中心,部分能力較強的頭部醫(yī)院可以承擔(dān)多個功能;分散式中心建設(shè)可以對整體區(qū)域病理科發(fā)展形成一定的制約和平衡,促進醫(yī)療機構(gòu)之間的協(xié)作和協(xié)同發(fā)展。根據(jù)功能,一般分為4類非獨立性中心:會診中心、質(zhì)控中心、教學(xué)中心、科研中心;針對各自承擔(dān)中心的功能,科室需考慮是否專注于某一功能,對相對應(yīng)用板塊進行重點性建設(shè)。

② 獨立病理中心

對于部分市縣級醫(yī)院來說,頭部醫(yī)院病理科能力相對薄弱,并且較為分散,無法單獨運行一個病理中心。對于這類地區(qū),集中建設(shè)獨立性病理科是較為理想的建設(shè)模式。通過資源的整合、集中多方力量,可以實現(xiàn)規(guī)?;б妫瑥亩档瓦\行成本,提高效益,實現(xiàn)降本增效的目的。目前,寧波市已經(jīng)實現(xiàn)了獨立病理中心的運行模式,根據(jù)目前運行現(xiàn)狀,既有效覆蓋了全市常規(guī)病理量診斷,并且對于疑難病理的診斷能力媲美頭部醫(yī)院病理科,其建設(shè)成效證實了獨立式病理中心運行的可行性。

獨立式病理中心內(nèi)部展示,來源:寧波市臨床病理診斷中心

獨立病理中心的模式可以進行全國性的推廣以及復(fù)制,但需要注意以下幾點:第一,需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進行可行性判斷,包括區(qū)域病理切片總量、地區(qū)各醫(yī)院病理科建設(shè)情況、區(qū)域醫(yī)療板塊發(fā)展規(guī)劃。第二,前期建設(shè)過程中,需要政府層面給予支撐和引導(dǎo)。建設(shè)初期,投入較大,并且涉及到不同部分的整合與協(xié)作,對于市縣級病理科來說,單憑自身實力很難實現(xiàn)基礎(chǔ)建設(shè)以及初期運轉(zhuǎn)。第三,積極需求頭部醫(yī)院病理科合作,通過優(yōu)質(zhì)資源下沉的方式,加速建設(shè)速度,減少前期試錯成本。

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