梁 莉

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院病理科，廣州 510515 E-mail：2159878@qq.com

宮頸癌是威脅女性健康的第二大惡性腫瘤[1]。中國(guó)是宮頸癌高發(fā)地區(qū)，近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)宮頸癌防治工作的開(kāi)展，我國(guó)宮頸癌的世界占比有所下降，但新發(fā)和病死例數(shù)仍不斷升高[2]。早期對(duì)適齡女性進(jìn)行篩查可有效降低其發(fā)病率和死亡率，研究表明，宮頸液基細(xì)胞學(xué)和人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)檢測(cè)是宮頸癌的主要篩查方法[3]。自2009年起，我國(guó)已將宮頸癌篩查納入國(guó)家基本公共衛(wèi)生服務(wù)項(xiàng)目，然而，由于我國(guó)注冊(cè)在案的病理醫(yī)生缺乏，而有經(jīng)驗(yàn)的細(xì)胞學(xué)病理醫(yī)生更是匱乏，導(dǎo)致目前宮頸癌篩查診斷主觀性較強(qiáng)、準(zhǔn)確率偏低，且篩查覆蓋率僅為25%，遠(yuǎn)未達(dá)到國(guó)家疾病防治要求的80%覆蓋率[4]。

隨著人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)病理科的數(shù)字化建設(shè)逐漸開(kāi)展，為人工智能在病理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了發(fā)展條件和適宜土壤。傳統(tǒng)病理切片經(jīng)過(guò)全自動(dòng)數(shù)字掃描和拼接后，可生成記錄玻片內(nèi)所有信息的全視野數(shù)字圖像(whole slide image，WSI)，這為人工智能在病理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)材料。由于宮頸液基細(xì)胞學(xué)篩查的社會(huì)價(jià)值巨大且應(yīng)用市場(chǎng)廣闊，目前已成為國(guó)內(nèi)人工智能技術(shù)在病理領(lǐng)域備受關(guān)注的研發(fā)熱點(diǎn)之一[5-8]，也為解決宮頸癌篩查困境提供了新的途徑。建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字病理圖像數(shù)據(jù)庫(kù)是人工智能模型有效診斷的前提條件，目前尚缺乏相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為促進(jìn)宮頸液基細(xì)胞學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字切片圖像資源庫(kù)的建立以及人工智能輔助診斷產(chǎn)品的研發(fā)和廣泛應(yīng)用，有必要為相關(guān)數(shù)字病理圖像的采集和質(zhì)量評(píng)估制訂相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，經(jīng)眾多相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜曳磸?fù)討論，國(guó)內(nèi)第一部數(shù)字病理行業(yè)共識(shí)——《宮頸液基細(xì)胞學(xué)的數(shù)字病理圖像采集與圖像質(zhì)量控制中國(guó)專(zhuān)家共識(shí)》(下文簡(jiǎn)稱(chēng)“共識(shí)”)于2021年形成并發(fā)表[9]。本文基于該共識(shí)中的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解讀，并對(duì)未來(lái)發(fā)展作一展望。

1 從共識(shí)看宮頸液基細(xì)胞學(xué)染色制片的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題

共識(shí)指出，在進(jìn)行宮頸液基細(xì)胞學(xué)WSI采集前，應(yīng)對(duì)涂片進(jìn)行初步評(píng)估和質(zhì)控，質(zhì)量良好的涂片應(yīng)滿(mǎn)足4個(gè)條件：(1)細(xì)胞制片滿(mǎn)意；(2)細(xì)胞玻片完好或無(wú)明顯破損，能有效完成圖像完整采集；(3)圖像無(wú)明顯褪色，細(xì)胞染色鮮亮，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核結(jié)構(gòu)特征清晰可見(jiàn)；(4)玻片封片劑不宜過(guò)多、過(guò)少或有氣泡。建議臨床直接對(duì)條碼編號(hào)或采用二維碼識(shí)別途徑，核對(duì)玻片與病例信息，然后采集相應(yīng)的數(shù)字病理圖像。需注意的是，雖然目前我國(guó)病理領(lǐng)域在取材和制片的規(guī)范性、重要性方面都有了普遍共識(shí)，但在染色方面仍缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，染色本身極易受時(shí)間、溫度、壓力、pH值的影響。由于各醫(yī)療機(jī)構(gòu)病理科的細(xì)胞學(xué)制片方式多有不同，有的采用沉降式，有的采用膜式，染色方法也多不同，因此共識(shí)中并未對(duì)細(xì)胞學(xué)制片方式和染色方法作出限制和特別說(shuō)明。有研究顯示，人工智能模型對(duì)細(xì)胞學(xué)沉降式或膜式制片方式及染色方法的特異度和靈敏度存在一定差別，且無(wú)論是病理科醫(yī)生、人工智能模型還是二者結(jié)合進(jìn)行宮頸液基細(xì)胞學(xué)診斷時(shí)，不同的制片方式對(duì)閱片時(shí)間也存在一定程度的影響[10]。因此，應(yīng)充分重視對(duì)細(xì)胞學(xué)涂片的質(zhì)量控制、人員培訓(xùn)和后期檢查的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，以提高細(xì)胞制片的滿(mǎn)意度。此外，為提高人工智能模型在不同醫(yī)院的泛化性，讓不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)適應(yīng)未來(lái)人工智能輔助病理醫(yī)生進(jìn)行宮頸液基細(xì)胞學(xué)診斷的工作模式，建議產(chǎn)品研發(fā)單位提供細(xì)胞制片和染色方法上的標(biāo)準(zhǔn)化選擇方案，或采用自動(dòng)化染色制片技術(shù)和儀器，以滿(mǎn)足高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字病理圖像的采集要求。

2 從共識(shí)看數(shù)字化掃描儀的參數(shù)配置

共識(shí)對(duì)于宮頸液基細(xì)胞學(xué)WSI的采集，從數(shù)字化掃描儀的掃描倍數(shù)、聚焦模型、多層融合功能和圖像壓縮格式等方面提出了建議和要求，同時(shí)為掃描圖像成像質(zhì)量缺陷提供了解決方法。根據(jù)共識(shí)，在實(shí)際工作中，數(shù)字化掃描儀的選擇應(yīng)注意以下方面：

(1)掃描圖像倍數(shù)的選擇：共識(shí)建議采用40倍掃描倍數(shù)，以獲得富含更多信息的病理圖像，滿(mǎn)足臨床及科研需求。實(shí)際工作中，數(shù)字化病理成像系統(tǒng)的圖像放大問(wèn)題較復(fù)雜，數(shù)字化圖像的查看與傳統(tǒng)顯微鏡成像之間存在差異，各廠商之間的“40倍”實(shí)際成像效果差異也較大。因此，還可采取能夠在不同系統(tǒng)之間進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示圖像質(zhì)量，如微米/像素的分辨率，可能更適合用于表示數(shù)字圖像特征。數(shù)字病理成像設(shè)備分辨率的標(biāo)準(zhǔn)較明確，日本和美國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均認(rèn)為20倍物鏡拍攝要能分辨0.5 μm/pixel，40倍物鏡拍攝要能分辨0.25 μm/piexl。根據(jù)以上行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為了獲得高質(zhì)量的數(shù)字圖像，推薦40倍物鏡掃描分辨率≤0.25 μm/pixel。

(2)多層掃描融合功能的選擇：共識(shí)指出，由于制片技術(shù)的限制，玻片上的細(xì)胞可能存在重疊現(xiàn)象，此種情況要求玻片掃描所使用的數(shù)字化掃描儀應(yīng)具備多層掃描功能，以便進(jìn)行多層圖像融合，防止信息遺漏，使得數(shù)字化圖像成像更接近鏡下成像。

(3)高性能圖像壓縮格式的訴求：共識(shí)對(duì)于圖像壓縮和存儲(chǔ)格式給出了要求。病理學(xué)數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保存，由此每年會(huì)產(chǎn)生PB級(jí)的數(shù)據(jù)，圖像壓縮對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本和圖像傳輸成本的影響極大。現(xiàn)有病理切片掃描儀采用JPEG、JPEG 2000這種常規(guī)壓縮方式，40倍物鏡掃描的玻片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大小通常在幾百兆到2 GB之間，導(dǎo)致每年新增數(shù)據(jù)巨大，因此需要病理切片掃描儀的廠商采用新型的圖像壓縮算法提高壓縮效率，從而能夠大幅降低全科病理數(shù)字化建設(shè)的投入成本，加快病理科數(shù)字化、智能化進(jìn)程。

3 從共識(shí)看病理科醫(yī)生能力升級(jí)問(wèn)題

共識(shí)提出，宮頸液基細(xì)胞學(xué)WSI采集完成后，還需從圖像清晰度、掃描范圍、噪聲等方面對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行可信度評(píng)估，可信度良好的數(shù)字病理圖像才能進(jìn)行儲(chǔ)存并應(yīng)用于臨床診斷及科研工作。雖然數(shù)字病理圖像和人工智能病理診斷的應(yīng)用可為病理醫(yī)生帶來(lái)便捷的工作方式、更高的工作效率和診斷準(zhǔn)確率，但同時(shí)也對(duì)病理醫(yī)生提出了更多要求：(1)對(duì)于習(xí)慣傳統(tǒng)顯微鏡下閱片的醫(yī)生，應(yīng)培養(yǎng)數(shù)字化閱片的工作方式。病理醫(yī)生通過(guò)數(shù)字化閱片能完成大多數(shù)細(xì)胞學(xué)病例的診斷，但對(duì)于疑難病例、有爭(zhēng)議的病例或重疊細(xì)胞等病變區(qū)域，還應(yīng)保留數(shù)字閱片結(jié)合鏡下觀察的方式進(jìn)行診斷。(2)數(shù)字智能化閱片將給細(xì)胞病理醫(yī)生帶來(lái)角色上的轉(zhuǎn)變。細(xì)胞病理醫(yī)生可從細(xì)胞學(xué)陰性篩查的海量、重復(fù)工作解脫出來(lái)，把主要精力放在陽(yáng)性片的復(fù)診上，不斷提升專(zhuān)業(yè)技能。(3)病理數(shù)字圖像的不斷積累將為病理醫(yī)生提供重要的大數(shù)據(jù)資源，病理醫(yī)生應(yīng)充分利用該類(lèi)資源，不斷提升數(shù)字病理和智能病理相關(guān)科研及轉(zhuǎn)化應(yīng)用能力。

4 人工智能在病理診斷領(lǐng)域的應(yīng)用前景

我國(guó)人工智能病理診斷領(lǐng)域正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，宮頸液基細(xì)胞學(xué)篩查是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。2022年1月18日，國(guó)家衛(wèi)生健康委正式印發(fā)《宮頸癌篩查工作方案》，完善了篩查服務(wù)內(nèi)容，提出“積極運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)提高基層篩查能力”，為人工智能輔助宮頸細(xì)胞學(xué)篩查提供了政策上的支持[11]。目前已有相關(guān)產(chǎn)品獲批二類(lèi)醫(yī)療器械注冊(cè)證，相信其推廣應(yīng)用將極大改善基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)宮頸細(xì)胞學(xué)篩查能力，助力“健康中國(guó)”政策。隨著全國(guó)病理科數(shù)字化進(jìn)程的加快和數(shù)據(jù)積累，以及人工智能算法在病理領(lǐng)域的探索應(yīng)用，除宮頸液基細(xì)胞學(xué)篩查的人工智能產(chǎn)品外，其他細(xì)胞學(xué)以及組織病理診斷的人工智能產(chǎn)品將會(huì)不斷推陳出新。此外，數(shù)字病理圖像與影像圖像、組學(xué)信息等跨尺度、多模態(tài)的智能整合診斷也日益受到關(guān)注。人工智能病理領(lǐng)域的研發(fā)應(yīng)不斷創(chuàng)新、完善，努力提高診斷質(zhì)量，拓展應(yīng)用范圍。人工智能技術(shù)在疾病診斷、預(yù)測(cè)疾病演進(jìn)和結(jié)局、建議治療方案和評(píng)估治療反應(yīng)等“下一代診斷病理”領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V闊的應(yīng)用前景。未來(lái)的智慧化病理發(fā)展，需要病理從業(yè)人員、人工智能技術(shù)專(zhuān)家以及多學(xué)科醫(yī)學(xué)專(zhuān)家等共同參與，促進(jìn)病理人工智能發(fā)展進(jìn)程，推進(jìn)病理人工智能項(xiàng)目規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

利益沖突：作者聲明不存在利益沖突