生物病理切片
您當前的位置 : 首 頁 > 新聞中心 > 技術資訊

數字病理切片系統可視化數據使用說明

2020-06-15 15:13:40

數字病理切片(digital slide of pathology)又稱虛擬病理切片(virtualslide of pathology),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.它將傳統的玻璃病理切片通過全自動顯微鏡或光學放大系統掃描采集得到高分辨數字圖像,再應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應用于病理學的各個領域.


病理切片


一、數字病理切片系統簡介與主要產品

1.數字病理切片系統簡介:數字病理切片系統的應用最早始于1985年,20世紀90年代在美國開始被應用于商業領域,從2000年開始在醫學院校逐步取代傳統顯微鏡.此后,美國以及全世界范圍內有50%的醫學院校都已經或正在籌備引進數字病理切片系統.數字病理切片系統主要由數字切片掃描裝置和數據處理軟件構成.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采集成像.顯微掃描平臺自動按照切片XY軸方向掃描移動,并在Z軸方向自動聚焦.然后,由掃描控制軟件在光學放大裝置有效放大的基礎上利用程控掃描方式采集高分辨數字圖像,圖像壓縮與存儲軟件將圖像自動進行無縫拼接處理,制作生成整張全視野的數字化切片(whole slide image).再將這些數據存儲在一定介質中建立起數字病理切片庫.隨后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的放大或縮小,以及在任意方向移動以瀏覽和分析處理,就好比在操作一臺真實的光學顯微鏡一樣.

2.數字病理切片系統的主要產品:日前已研發成功并應用成熟的數字病理切片系統產品主要有美國Aperio公司的數字化病理學影像管理分析系統Aperio ScanScope-Digital Pathology Solutions,日本濱松光子學株式會社研發生產的數字切片掃描裝置NanoZoomer Digital Pathology,麥克奧迪實業集團有限公司的數字切片掃描系統Motic BA600-4,日本奧林巴斯公司(Olympus)的DotSlide全景智能化掃描數字切片系統,山東易創電子有限公司的顯微數字切片系統,北京優納科技有限公司的賽睿系列(Precice)全自動數字切片掃描系統等.每個系統都具備數字切片系統基本的特性,并隨著技術創新的不斷應用而發展迅速,各具優勢.


二、國內外數字病理切片系統的研究及應用現狀

1.數字病理切片系統的主要應用領域:由于數字病理切片系統可使病理資源數字化、網絡化,實現了可視化數據的儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理,因此在病理的各個領域得到廣泛應用.它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咨詢、科研成果的分析與交流、病理??漆t師的培訓、建立常規和疑難病例的可視化資源數據庫、圖像的標準化分析和統計分析等諸多工作中.

2.國內外的研究與應用現狀:如今,國外在數字病理切片系統的應用上已達到較高的水平,例如澳大利亞新南威爾士大學早在2004年就成功地將數字切片系統應用于病理學教學與考試的累積性評估.國外的數字病理切片系統在遠程會診和遠程切片分析方面也得到了廣泛應用,例如德國已實現利用數字病理系統進行乳腺癌遠程診斷.在國內,目前也已有多所高校、醫院及其他科研機構建立起了數字病理切片系統的可視化數據庫.諸多大學采用麥克奧迪實業集團有限公司、日本濱松光子學株式會社等的數字病理切片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字切片網絡教學平臺;國內許多大型醫院的病理科和中心實驗室也已建成數字切片庫,用于遠程病理會診,并嘗試性地開展聯合診斷.今后,數字病理切片系統在各個領域將會有更多、更廣泛的應用.


三、數字病理切片系統的優勢

 與傳統的病理切片相比,數字病理切片系統具備許多無可比擬的優勢.

1.易于保存與管理.利用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,并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.應用者可隨時隨地對顯微切片的任何區域進行不同放大倍率的瀏覽(2×、4×、10×、20×、40×、100×),資料傳輸不必受時間和空間的約束.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,這與普通計算機圖片縮放只改變圖像大小而無法改變分辨率有本質的區別.

3.為教學與遠程會診提供便利.該系統能在鼠標操縱下選擇切片的任意位置完成無極變倍連續縮放瀏覽,并提供切片全景導航,使高倍鏡下的圖像與低倍鏡下的位置形成良好對應,還能實現切片的定量分析和標注等后期處理

4.高速、高效、高通量.采用先進技術的數字切片系統可達到高通量切片掃描,如日本濱松光子學株式會社的系統可一次性全自動掃描210張切片,大大提高了工作效率.

5.進一步提升分辨率和清晰度.在20×和40×模式下每像素均可達到0.2μm水平,并具備了圖像高保真的特點.

6.實現了熒光切片的掃描.只需外加相應的熒光光源和更換濾光鏡就能掃描熒光切片,克服了玻璃熒光切片易褪色、不宜長久保存的缺點.


 四、對數據應用的思考與展望

 1.對新技術與新發展的思考:盡管數字病理切片系統在國內各個領域方興未艾,但要建立起更加科學完善的數字病理切片系統的可視化數據庫,使其更加廣泛并迅速地發展起來,以達到國際先進的水平,還需要對系統的應用進行更深一步的挖掘和思考.(1)實現廣義上的共享.被轉化成可視化數據庫的切片資料可實現病理資源的共享,但僅限于同一種數字病理切片系統內部的資源共享,即狹義的共享.目前已被廣泛應用的Motic、Aperio、NanoZoomer等幾大數字切片系統分別以自身的系統運行,分析和處理軟件的界面和工作平臺各不相同,圖片格式也不一致.而國內外各個科研和醫療單位義使用不同的數字病理切片系統,在需要交流可視化數據庫和收集不同單位的資源用于診斷分析時,就造成了無法共享的不便.所以,為了實現真正意義上的廣義資源共享,應建立起一個指定的集中管理中心,使數字病理切片系統由單機向聯網轉化,使不同供應方的數據統一化、網絡化、用戶化,圖片格式標準化,提供多供應方共享交互服務,以網絡為橋梁,跨越供應方與用戶方在時間和空間上的距離,將可視化數據延伸到網絡所覆蓋的任何一個場所,使全球用戶都能通過網絡瀏覽并分析處理來自不同系統的可視化數據.我國學者幾年前就提出過建立中國數字病理資源庫的設想,實現優質資源的共建共享也是教育部"211"重點工程"大學數字圖書館國際合作計劃(CADAL)"的目標之一.(2)優化備份與存儲.每一個可視化數據庫在交互共享和傳輸的同時都要在集中管理中心進行備份和存儲,而經過無縫拼接得到的圖像等可視化文件有數百Mb乃至幾個Gb之大,而系統的空間有限,為適應數字病理切片日益增長的共享需求,就需要優化備份和存儲技術.用于備份的可視化數據一般要經過壓縮,既要能顯著縮小圖像文件的體積,又要保持圖像信息的真實性.即不能損傷圖像的細節、比例、可縮放性、光度、色度等圖像質量.因此,需要開發新的圖像壓縮技術,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,以達到緩沖的目的.此外還可開發容量更大、可靠性更好的儲存介質,將這些可視化數據保存.(3)提高數據的傳輸速度.數字病理切片系統采集到的可視化數據對分辨率要求較高,所占存儲空間巨大,在交互共享時由于受到圖像壓縮、計算機性能和網絡寬帶等多種因素的制約,可視化數據的傳輸速度不盡如人意,一般的依靠互聯網的傳輸方式無法滿足需要.日本濱松光子學株式會社的實驗結果顯示,直接用千兆網線對接兩臺電腦,傳輸數據大小在300-500Mb,需時約為2-4S.如果是通過互聯網傳輸,則速度會有所下降,具體情況視網絡情況而定.數據傳輸速度受到限制也是目前國內許多地區難以普及遠程病理診斷的主要原因之一.因此,提高可視化數據的傳輸速度勢在必行.我們寄希望于計算機和網絡技術的發展,尋求更加簡便快捷的數據傳輸方式,以彌補當前計算機存儲空間和網絡通訊技術所帶來的數據傳輸的速度缺陷.屆時,數字病理切片系統的應用必將得到進一步的發展.(4)完善數據庫的檢索功能.包含大量信息的病理資源可視化數據庫在應用和瀏覽時必須具備良好的檢索功能,以幫助用戶從繁雜的數據中快速方便地找到目標資源.現在一般的數字病理切片數據庫都配備有高級檢索工具,數據可按日期、特征、疾病、癥狀、解剖部位、圖像類型等進行布爾檢索.然而,受到廣泛重視的模式識別技術又為可視化數據的計算機輔助叢配查找提供了更完善的空間.模式識別技術是一種基于數據庫中各種圖像內容的檢索系統,即基于圖像可視屬性的檢索技術,它是由圖像分析軟件自動抽取圖像顏色、形狀、紋理等特征,建立特征索引庫,用戶只需將所要查找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,相信這種技術的應用會使數字病理切片系統可視化數據庫的檢索功能更加完善并且人性化.

2.對數字病理切片系統前景的展望:數字病理切片系統在病理學教學、臨床診斷以及科研領域將會占據越來越重要的位置,它的出現和應用會使數字病理學發展成為一門獨立的學科.本文提到的針對應用方面的問題和不足也推動著數字病理這門學科的不斷發展.目前,國際上已成立了數字病理學會(Digital Pathology Association),并多次舉辦了學術年會,討論了諸如冷凍切片的掃描、傳統熒光定量顯微鏡與數字化切片的比較、生物標志物在腫瘤臨床發展上的數字優勢等問題,也開展了大量關于網絡合作與共享數字切片、實現數字病理信息管理的工作,對促進數字病理學科的發展起到了重要作用.鑒于數字病理的發展趨勢,建議成立中國數字病理學會,承辦相關專業期刊,開展專家討論制度,整合中國的數字病理資源,使數字病理切片系統得到更好的挖掘與應用,為數字病理學科的發展提供一個更廣闊的平臺.


標簽

上一篇:沒有了

最近瀏覽:

久久这里只精品国产99re66加勒比,免费av一区二区三区,女人和男人啪视频在线观看