计算机图像处理系统在病理学教学及临床诊断中的应用
作者：张桂珍 赵世光 薄立华 崔亚南 刘霆 徐辉
单位：张桂珍 薄立华 崔亚南 刘霆 徐辉(白求恩医大第三临床学院中心研究室 吉林 长春130031)；赵世光(吉林省委干部保健室)
关键词：病理学教学；定理病理学；体视学；图象分析；远程病理
白求恩医科大学学报000224
〔中图分类号〕 R319 〔文献标识码〕 A
〔文章编号〕 0253-3707(2000)02-0171-03
科学理论的创新与技术方法的进步，往往是一对孪生姐妹，就病理学科的形成与发展而言，尸体解剖奠定了器官病理学的基础，光学显微镜的问世创立了细胞病理学体系，电子显微镜的发明，引起了超微结构病理学的革命，免疫细胞化学技术的进步使得免疫病理学异军突起；分子生物学技术的日新月异正在引起分子与基因病理学边缘学科的形成。
, http://www.100md.com
作为20世纪的科学技术的重要突破点之一，计算机及其网络技术的应用与发展已经深入到社会实践和个人生活的方方面面，并以其惊人的速度广泛渗透于各个学科，带来多学科的发展与创新，这是计算机及其网络技术本身的高科技含量必然引起的根本性变化。但自然科学不同分支学科之间，又有它内在的规律和特点，计算机图像处理系统的诞生是计算机技术与形态影像为主的学科结合形成的特殊产物。
在病理学科内如何高效率而有机地将计算机图像处理系统技术应用病理学教学与临床诊断中，更好地适应于计算机及网络时代的要求，这是对广大病理学工作者的挑战，也是近年来定量病理学技术得到长足进展的原因。狭义的定量病理学技术主要指将数学方法引入病理学观察与研究过程，实现由传统病理学定性观察到定量研究的转变。由于近年来定量形态技术已由单纯的组织细胞形态辐射及多领域的应用，广义的定量病理技术已包括DNA含量分析、染色体分析、电泳结果分析、X线片的图像分析等〔1～5〕。新兴学科的兴起，边缘交叉学科的不断涌现，使从事形态定量研究队伍早已不是病理学工作者的专利，也不是单纯形态学科研究者的优势，而成为几乎包括所有生物医学领域各学科共用的方法学，这里仅就如何应用计算机及其网络技术深化与创新病理学教学与临床诊断工作，作一回顾。
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1 体视学定量分析技术在病理学教学中的应用
病理学科主要特点之一为描述病变组织细胞形态结构的学科体系。传统的灌输式教学方法中，教师绞尽脑汁尽量使自己的语言描述生动、逼真，以使学生加深对病变组织细胞特点的认识，但“百闻不如一见”，传统的教学方式毕竟有它的局限性。欧美一些国家已经改变了传统病理学教学模式，代之以计算机图像分析系统为主体的多媒体教学为主，已成功地运用于病理学的全部教学环节，基本上废除了讲大课及观察标本的实习课，他们的主要做法：①将多本优秀病理学教科书及各章节教学用的典型大体和显微镜样本图像存入微机或VCD盘中。学生自己应用微机图像系统就可以同步进行理论与实践的学习过程，收到了立体教学的效果。②为了帮助学生理解、熟悉、掌握不同章节的内容，将各章节的思考题、考试题、临床病例讨论及图像和参考文献也同步输入微机，学生利用教学计算机就可以高效率地地自学、熟悉理论，认识标本，进行思考，浏览文献并进行病例讨论。③利用制作的多媒体病理教学软件优势将原有静态的图像变成动感图像，将原有二维图像变成立体三维图像，典型病变图像生动地展现在学生面前，收到了传统病理教学方法不可能达到的教学效果〔6〕。
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在实施病理学传统教学方式向计算机及其网络技术转变的过程中，往往考虑到计算机图像能否代替真正的大体标本和图像本身，实质上不应将这两者放在完全对立的位置来考虑，将计算机及网络技术引入病理学教学领域，这是深化病理学教学改革的必要措施和发展病理学教学的必然趋势，但并不完全排除必要的大体标本，显微镜、尸体解剖实习课。我国存在一支优秀的病理学科教学队伍，他们长期坚持在病理课教学第一线，积累了丰富的教学经验，如将这些宝贵的经验与多媒体教学等现代化技术手段结合起来，不是锦上添花吗?
2 图像分析管理系统在病理诊断学中的应用进展远程病理
远程病理(telepathology)是远程医学活动(telemedicine)的一个分支，它是在远程医学活动的基础上发展形成的，远程医学活动已有了近30年的发展历史，目前已纳入国际医学互联网，被称为国际医学信息高速公路。远程病理会诊是于1987年由美国Rush医学院病理科Weistein首先提出的，目前在欧美各国已较普遍地开展。
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远程病理会诊的专家不是直接在显微镜下观察病理切片，而是在电视监视器上观察通过医学信息高速公路从异地病理科传递过来的彩色病理图像进行会诊，提出诊断意见，回输入给申请会诊的病理科。远程病理会诊系统主要由三部分组成〔7〕。①基层医院病理科：为申请远程病理会诊的基层单位。任何有条件配置图像采集设备，包括标准的光学显微镜，装有高质量的彩色电视照相机(摄像机)，连接到装有数字图像采集板的计算机上，可以采集高清晰度彩色病理图像的基层医院病理科，都可以加入到远程病理会诊系统。②专家会诊工作站：一般建立在大医院病理科。工作站除了配置光学显微镜及两个监视器外，必须由具有丰富诊断经验的优秀病理学专家组成专家会诊组，通过对电视监视器上显示的申请会诊单位传来的图像进行会诊，提出病理诊断，传输给申请会诊的基层单位。③远距离图像传输线路：用于联接基层医院病理科与专家会诊工作站，可用专用的或普通电话线〔9〕。
远程病理的应用范围，主要包括：①术中冰冻切片会诊：任何与工作站联网的基层医院病理科，可迅速从会诊专家得到诊断意见。②疑难病例会诊：这是长期以来一直困扰基层医院病理工作者的难题，有了远程会诊网络，不仅解决了疑难诊断，而且有利于提高基层医院的病理诊断水平。③大体标本图像的传输：为了提高诊断正确率，有时将大体标本图像与显微图像一起传输，为会诊提供较全面、翔实的资料，以提高会诊的正确率和精确性。④读片讨论资料的传输：对诊断有争议的病例，通过地区性定期读片讨论仍无一致意见的病例，可请远程会诊工作站的专家会诊，取得诊断方面的共识。⑤电镜超微结构图像的传输：细胞亚微结构的改变错综复杂，受不同因素影响使得正确评估超微结构的病变存在多方面的阻力，主要原因之一缺乏统一判别标准。远程病理的建立，使超微结构图像观察有机会得到对超微结构病理有专长的专家指示。⑥充分利用网络病理资料：目前，internet网上许多网站均接受病理切片图像，如http:∥www.tumorboard.com,被称为：“世界上最大的病理切片库”，切片图像通常作为E-mail的附件发给主页作者，如果你想参考其它病理学家意见，可同时“抄送”给他们一份，主页上有这些专家的E-mail地址及简单的个人专长介绍。在E-mail正文中介绍病人病史、标本的大体形态及镜下组织学特点的描述等。一些国外站点提供病理学或肿瘤学讲义，还有一些站点提供(专科)病理医师的培训课程，另有一些站点，放有大量病理切片图像及每例诊断要点的文字说明〔8,9〕。
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我国在北京已建立了远程病理一级会诊工作站，会诊专家目前由10多名有丰富病理诊断经验的专家组成，并在全国范围内建立了28个二级会诊工作站。目前已会诊了近百例疑难病例，未发现有误诊的病例。
为了有效地运用远程病理的功能，配置一套高质量的图像分析系统是至关重要的。对于用户来说，除了性能良好的硬件系统外，建立在体视学基础上，充分考虑图像处理过程多方面的影响因素，将误差减小到最低限度。
〔作者简介〕 张桂珍(1955-)，女，吉林省德惠县人，教授，医学博士，1995年赴日本爱知医科大学留学，主要从事微量营养素与胰岛、心肌细胞保护的研究。
〔参考文献〕
〔1〕Ottesen Gl,Christense IJ,Larsen JK,et al.DNA plodidy analysis in breast carcinoma〔J〕.Anal Quant Cytol Histol,1997,19:413～422.
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〔2〕Bacus JW.Bacus JV. A method of correcting DNA plodity measurements in tissue sections〔J〕.Mod Pathol,1994,7:652～664.
〔3〕申洪，沈忠英.实用生物体视学技术〔M〕.广州：中山大学出版社，1991.26～34.
〔4〕申洪，陆药丹，黄宗义，等.大肠腺癌腺瘤亚型细胞来源分类方法探讨〔J〕.临床与实验病理学杂志.1994，10(1)：38～40.
〔5〕王国英，李从信，刘伊丽，等.同步等负荷运动心电图二维超声心动图及心肌灌注断层显像对冠心病的诊断价值〔J〕.中华物理医学杂志，1996，18(3)：138～140.
〔6〕刘彦访，杨守军.适应信息时代发展信息病理学〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.1～2.
〔7〕纪小龙.中国病理现状与远程病理〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.3～6.
〔8〕卢朝晖.如何使用网络病理资源〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.6～7.
〔9〕施华强.病理图像远程传输和会诊探讨〔C〕.第八届中国体视学与图像分析学术会议论文集.西安：中国体视学会.1999.21～24.
〔收稿日期〕 1999-06-30, http://www.100md.com
单位：张桂珍 薄立华 崔亚南 刘霆 徐辉(白求恩医大第三临床学院中心研究室 吉林 长春130031)；赵世光(吉林省委干部保健室)
关键词：病理学教学；定理病理学；体视学；图象分析；远程病理
白求恩医科大学学报000224
〔中图分类号〕 R319 〔文献标识码〕 A
〔文章编号〕 0253-3707(2000)02-0171-03
科学理论的创新与技术方法的进步，往往是一对孪生姐妹，就病理学科的形成与发展而言，尸体解剖奠定了器官病理学的基础，光学显微镜的问世创立了细胞病理学体系，电子显微镜的发明，引起了超微结构病理学的革命，免疫细胞化学技术的进步使得免疫病理学异军突起；分子生物学技术的日新月异正在引起分子与基因病理学边缘学科的形成。
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作为20世纪的科学技术的重要突破点之一，计算机及其网络技术的应用与发展已经深入到社会实践和个人生活的方方面面，并以其惊人的速度广泛渗透于各个学科，带来多学科的发展与创新，这是计算机及其网络技术本身的高科技含量必然引起的根本性变化。但自然科学不同分支学科之间，又有它内在的规律和特点，计算机图像处理系统的诞生是计算机技术与形态影像为主的学科结合形成的特殊产物。
在病理学科内如何高效率而有机地将计算机图像处理系统技术应用病理学教学与临床诊断中，更好地适应于计算机及网络时代的要求，这是对广大病理学工作者的挑战，也是近年来定量病理学技术得到长足进展的原因。狭义的定量病理学技术主要指将数学方法引入病理学观察与研究过程，实现由传统病理学定性观察到定量研究的转变。由于近年来定量形态技术已由单纯的组织细胞形态辐射及多领域的应用，广义的定量病理技术已包括DNA含量分析、染色体分析、电泳结果分析、X线片的图像分析等〔1～5〕。新兴学科的兴起，边缘交叉学科的不断涌现，使从事形态定量研究队伍早已不是病理学工作者的专利，也不是单纯形态学科研究者的优势，而成为几乎包括所有生物医学领域各学科共用的方法学，这里仅就如何应用计算机及其网络技术深化与创新病理学教学与临床诊断工作，作一回顾。
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1 体视学定量分析技术在病理学教学中的应用
病理学科主要特点之一为描述病变组织细胞形态结构的学科体系。传统的灌输式教学方法中，教师绞尽脑汁尽量使自己的语言描述生动、逼真，以使学生加深对病变组织细胞特点的认识，但“百闻不如一见”，传统的教学方式毕竟有它的局限性。欧美一些国家已经改变了传统病理学教学模式，代之以计算机图像分析系统为主体的多媒体教学为主，已成功地运用于病理学的全部教学环节，基本上废除了讲大课及观察标本的实习课，他们的主要做法：①将多本优秀病理学教科书及各章节教学用的典型大体和显微镜样本图像存入微机或VCD盘中。学生自己应用微机图像系统就可以同步进行理论与实践的学习过程，收到了立体教学的效果。②为了帮助学生理解、熟悉、掌握不同章节的内容，将各章节的思考题、考试题、临床病例讨论及图像和参考文献也同步输入微机，学生利用教学计算机就可以高效率地地自学、熟悉理论，认识标本，进行思考，浏览文献并进行病例讨论。③利用制作的多媒体病理教学软件优势将原有静态的图像变成动感图像，将原有二维图像变成立体三维图像，典型病变图像生动地展现在学生面前，收到了传统病理教学方法不可能达到的教学效果〔6〕。
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在实施病理学传统教学方式向计算机及其网络技术转变的过程中，往往考虑到计算机图像能否代替真正的大体标本和图像本身，实质上不应将这两者放在完全对立的位置来考虑，将计算机及网络技术引入病理学教学领域，这是深化病理学教学改革的必要措施和发展病理学教学的必然趋势，但并不完全排除必要的大体标本，显微镜、尸体解剖实习课。我国存在一支优秀的病理学科教学队伍，他们长期坚持在病理课教学第一线，积累了丰富的教学经验，如将这些宝贵的经验与多媒体教学等现代化技术手段结合起来，不是锦上添花吗?
2 图像分析管理系统在病理诊断学中的应用进展远程病理
远程病理(telepathology)是远程医学活动(telemedicine)的一个分支，它是在远程医学活动的基础上发展形成的，远程医学活动已有了近30年的发展历史，目前已纳入国际医学互联网，被称为国际医学信息高速公路。远程病理会诊是于1987年由美国Rush医学院病理科Weistein首先提出的，目前在欧美各国已较普遍地开展。
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远程病理会诊的专家不是直接在显微镜下观察病理切片，而是在电视监视器上观察通过医学信息高速公路从异地病理科传递过来的彩色病理图像进行会诊，提出诊断意见，回输入给申请会诊的病理科。远程病理会诊系统主要由三部分组成〔7〕。①基层医院病理科：为申请远程病理会诊的基层单位。任何有条件配置图像采集设备，包括标准的光学显微镜，装有高质量的彩色电视照相机(摄像机)，连接到装有数字图像采集板的计算机上，可以采集高清晰度彩色病理图像的基层医院病理科，都可以加入到远程病理会诊系统。②专家会诊工作站：一般建立在大医院病理科。工作站除了配置光学显微镜及两个监视器外，必须由具有丰富诊断经验的优秀病理学专家组成专家会诊组，通过对电视监视器上显示的申请会诊单位传来的图像进行会诊，提出病理诊断，传输给申请会诊的基层单位。③远距离图像传输线路：用于联接基层医院病理科与专家会诊工作站，可用专用的或普通电话线〔9〕。
远程病理的应用范围，主要包括：①术中冰冻切片会诊：任何与工作站联网的基层医院病理科，可迅速从会诊专家得到诊断意见。②疑难病例会诊：这是长期以来一直困扰基层医院病理工作者的难题，有了远程会诊网络，不仅解决了疑难诊断，而且有利于提高基层医院的病理诊断水平。③大体标本图像的传输：为了提高诊断正确率，有时将大体标本图像与显微图像一起传输，为会诊提供较全面、翔实的资料，以提高会诊的正确率和精确性。④读片讨论资料的传输：对诊断有争议的病例，通过地区性定期读片讨论仍无一致意见的病例，可请远程会诊工作站的专家会诊，取得诊断方面的共识。⑤电镜超微结构图像的传输：细胞亚微结构的改变错综复杂，受不同因素影响使得正确评估超微结构的病变存在多方面的阻力，主要原因之一缺乏统一判别标准。远程病理的建立，使超微结构图像观察有机会得到对超微结构病理有专长的专家指示。⑥充分利用网络病理资料：目前，internet网上许多网站均接受病理切片图像，如http:∥www.tumorboard.com,被称为：“世界上最大的病理切片库”，切片图像通常作为E-mail的附件发给主页作者，如果你想参考其它病理学家意见，可同时“抄送”给他们一份，主页上有这些专家的E-mail地址及简单的个人专长介绍。在E-mail正文中介绍病人病史、标本的大体形态及镜下组织学特点的描述等。一些国外站点提供病理学或肿瘤学讲义，还有一些站点提供(专科)病理医师的培训课程，另有一些站点，放有大量病理切片图像及每例诊断要点的文字说明〔8,9〕。
, 百拇医药
我国在北京已建立了远程病理一级会诊工作站，会诊专家目前由10多名有丰富病理诊断经验的专家组成，并在全国范围内建立了28个二级会诊工作站。目前已会诊了近百例疑难病例，未发现有误诊的病例。
为了有效地运用远程病理的功能，配置一套高质量的图像分析系统是至关重要的。对于用户来说，除了性能良好的硬件系统外，建立在体视学基础上，充分考虑图像处理过程多方面的影响因素，将误差减小到最低限度。
〔作者简介〕 张桂珍(1955-)，女，吉林省德惠县人，教授，医学博士，1995年赴日本爱知医科大学留学，主要从事微量营养素与胰岛、心肌细胞保护的研究。
〔参考文献〕
〔1〕Ottesen Gl,Christense IJ,Larsen JK,et al.DNA plodidy analysis in breast carcinoma〔J〕.Anal Quant Cytol Histol,1997,19:413～422.
, 百拇医药
〔2〕Bacus JW.Bacus JV. A method of correcting DNA plodity measurements in tissue sections〔J〕.Mod Pathol,1994,7:652～664.
〔3〕申洪，沈忠英.实用生物体视学技术〔M〕.广州：中山大学出版社，1991.26～34.
〔4〕申洪，陆药丹，黄宗义，等.大肠腺癌腺瘤亚型细胞来源分类方法探讨〔J〕.临床与实验病理学杂志.1994，10(1)：38～40.
〔5〕王国英，李从信，刘伊丽，等.同步等负荷运动心电图二维超声心动图及心肌灌注断层显像对冠心病的诊断价值〔J〕.中华物理医学杂志，1996，18(3)：138～140.
〔6〕刘彦访，杨守军.适应信息时代发展信息病理学〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.1～2.
〔7〕纪小龙.中国病理现状与远程病理〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.3～6.
〔8〕卢朝晖.如何使用网络病理资源〔C〕.全国定量病理学术会议论文集.西安：中国生物医学体视学会.1998.6～7.
〔9〕施华强.病理图像远程传输和会诊探讨〔C〕.第八届中国体视学与图像分析学术会议论文集.西安：中国体视学会.1999.21～24.
〔收稿日期〕 1999-06-30, http://www.100md.com