数字化病理技术在病理学实验室中的应用

邓学田(综述)，李忠武，周立新(审校)

(1.河北省保定市第二中心医院病理科，河北 涿州 072750；2.北京肿瘤医院病理科，北京 100036)

·综述·

数字化病理技术在病理学实验室中的应用

邓学田1(综述)，李忠武2，周立新2(审校)

(1.河北省保定市第二中心医院病理科，河北 涿州 072750；2.北京肿瘤医院病理科，北京 100036)

病理学,临床；显微切片术；数字化病理，质量控制

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.03.045

通过光学显微镜观察玻璃切片是常规病理学和细胞学的基本技术[1]。数字病理是随着全切片扫描(whole slide imagimg,WSI)应用而生的新技术，为病理界带来了日新月异的变化，该技术可以在短时间内获得高清图像，可以提供高清数字切片，目前已广泛应用于临床诊断、科研、教学以及远程会诊中，必将对于病理实验室技术产生非常深远的影响[2-4]。现以本科室应用的Aperio Scanscope为例，就其中重要方面做简要综述。

1 常规病理切片的质量控制

常规病理切片主要关注的是切片的完整性、染色的对比度、背景深浅以及染色杂质的有无。对于切片的清晰度难以作出客观评价，而且也缺乏客观的指标评价切片的整体效果，我们在实际工作中发现，切片经扫描后，只有CO-EFFICEFACTOR在95%以上才能评价为优质切片，而CO-EFFICEFACTOR在70%以下，基本上应归属为不合格切片，因为切片若放大至400倍时图像会模糊不清，细胞核结构难以辨别。此时，需要重新切片或重新经二甲苯等有机溶剂处理切片。这些细微的差别在普通光学显微镜下很难观察的到，但是应用数字化病理全切片扫描技术可以轻松地完成上述工作。所以，数字化病理技术为病理实验室提供了很好的质控标准。

2 组织芯片的质量控制及结果评判

组织芯片因其大规模、高通量、标准化等优点在科研中得到大范围的推广和应用。但是在实际工作中，经常会遇到组织脱片后，在常规光镜下核对比较困难的情况，合理应用数字化病理切片扫描技术，根据组织芯片制作草图，可以较容易地查找到脱失的组织，以备下一步进行弥补(图1A)。此外，在判读免疫组织化学结果时，经常会遇到上述同样的问题，缺失的组织难以核对，而且结果判读也需要参考组织芯片制作草图，费时费力，且容易出错，而应用数字扫描技术，所有问题都能迎刃而解(图1B)，可以清楚看到哪些组织有缺失(脱片)，哪些组织阳性表达及阴性表达，结果一目了然。

3 免疫组织化学结果的定量及质量控制

乳腺癌和胃癌是严重影响人类健康的疾病[5-8]。随着分子病理学及靶向药物研发的迅猛发展，给这两种疾病特别是晚期患者的治疗带来了新的希望。准确判读原癌基因人类表皮生长因子受体2(human epidermalgrowth factor receptor-2,HER-2)免疫组织化学结果，对于筛选出真正可以从曲妥珠单抗治疗获益的乳腺癌及胃癌患者意义重大。

美国临床肿瘤协会(American Society of Clinical Oncology,ASCO)/美国病理学家协会(College of American Pathologists,CAP)2007年关于乳腺癌指南中，对于乳腺癌HER-2免疫组织化学表达的判读做了明确规定[9]。美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)2011胃癌指南中，关于胃癌HER-2免疫组织化学评判也有明确规定[10-11]。尽管如此，观察者之间主观差异也会直接影响到结果判读以及后续可能涉及的靶向治疗。

应用APERIO SCANSCOPE系统，首先可以筛选出阳性表达的组织(图2A)，通过系统ANALYSIS功能，对待评估组织内的某个区域进行分析(图2B)，分析结果显现于相应的表格中，可以直接读出+++，++，+，-表达的比例，评价结果更为客观、可靠。此种评估方法对于精确判断在光学显微镜下判断为++的病例尤为重要。国外多项研究[12-15]均证明，数字病理技术对于免疫组织化学结果的评估更为客观可靠。

4 显色原位杂交(chromogenic in situ hybridization,CISH)中的应用

CISH属于原位杂交方法中的一种，利用其与免疫组织化学酶放大相似的工作原理，可以在普通光镜的亮视野下直接进行观察，且具有经济实用、方便快捷的特点，在乳腺癌检测中，与荧光素原味杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)不一致率<1%，2种方法检测结果差异并无统计学意义[15-19]。

我们在实际工作中发现，利用Aperio Scanscope系统制作的扫描切片，可以快速识别病例有无扩增。CISH结果判断，无扩增，在选定的区域内，大部分肿瘤细胞(>50%)清楚地显示有1～5个单个信号颗粒。有扩增的情况稍显复杂，在选定的计数区域内，大部分肿瘤细胞(>50%)清楚地显示>5个单个信号颗粒，或在选定的计数区域内，>50%的肿瘤细胞中出现大簇团信号，在选定的计数区域内，大部分肿瘤细胞(>50%)清楚地显示多个信号颗粒和大簇团信号相混合，或在选定的计数区域内，大部分肿瘤细胞(>50%)中出现小簇团信号，可将小簇团信号记录成5个点，将大簇团信号记录成10个点。交界性，具有4～6个基因拷贝的病例，当计数30个肿瘤细胞之后，如果信号颗粒的平均数在4～6个之间，则应当再计数30个总共60个肿瘤细胞。根据60个肿瘤细胞的信号平均值作出判断，如仍不确定，应当重复实验，重新计数。简言之，无扩增，1～5个信号颗粒/肿瘤细胞核；有扩增，>5个信号颗粒，或簇团信号>50%肿瘤细胞核。此种情况下，数字化扫描切片可以清楚显示阳性扩增地簇团状信号(图3)。

5 其他方面的应用

近来，有研究[20]报道，全切片扫描技术应用于宫颈液基细胞学涂片，可以大大提高切片的清晰度，对于p16和Ki67标记后切片同样适用。在数据储存方面，数字扫描技术与传统病理资料库相比，可以节省大量的空间、人力和物力，随着大容量硬盘的广泛应用，这一优势更为彰显。在传统的病理教学中，罕见的教学切片无法得到良好保存，存在脱片、老化、丢失现象，而数字化切片可以人手一张[21]，大大提高了教学效果。目前Aperio公司已经开发出可以用于扫描荧光染色切片的扫描系统，这为将来的科学研究及实验室诊断带来了更为深远的影响，如切片可以不用显微镜而在个人计算机上进行阅读并作诊断，可以方便在网络上传输阅读并请专家会诊，使跨区域的远程会诊成为现实[22]，我们期待数字化病理为病理界带来更多的惊喜。(本文图见封三)

[1]AL-JANABI S,HUISMAN A,NAP M,et al.Whole slide images as a platform for initial diagnostics in histopathology in a medium-sized routine laboratory[J].J Clin Pathol,2012,65(12):1107-1111.

[2]WEINSTEIN RS,GRAHAM AR,RIAHTER LC,et al.Overview of telepathology,virtual microscopy,and whole slide imaging: prospects for the future[J].Hum Pathol，2009，40(8):1057-1069.

[3]AL-JANABI S,HUISMAM A,VAN DIEST PJ.Digital pathology: current status and future perspectives[J].Histopathology,2012，61(1):1-9.

[4]GAVRIELIDES MA,GALLAS BD,LENZ P,et al.Observer variability in the interpretation of HER2/neu immunohistochemical expression with unaided and computer-aided digital microscopy[J].Arch Pathol Lab Med,2011，135(2):233-242.

[5]郭德超，安慧敏，孙广正，等.乳腺癌组织中NF-κB和Galectin-3的表达及意义[J].河北医科大学学报，2012,33(3):275-278.

[6]陈萌.人类乳腺癌抗雌激素药物耐药基因与他莫昔芬耐药关联性的研究进展[J].河北医科大学学报，2013,34(5):612-614.

[7]贾楠,刘月平,李勇.胃癌组织Pokemon和P14ARF表达率及其在临床生物学行为中的意义[J].河北医科大学学报，2012,33(3):263-267.

[8]郝英杰，羡鲜,李勇，等.基质金属蛋白酶2的表达及其与胃癌临床生物学行为和预后的关系[J].河北医科大学学报，2013,34(6):621-625.

[9]SHAH SS,KETTERLING RP,GOETZ MP,et al.Impact of American Society of Clinical Oncology/College of American Pathologists guideline recommendations on HER2 interpretation in breast cancer[J].Human Pathology,2010,41(1):103-106.

[10]BANG YJ,VAN CUTSEM E,FEYEREISLOVA A,et al.Trastuzumab in combination with chemotherapy versus chemotherapy alone for treatment of HER2-positive advanced gastric or gastro-oesophageal junction cancer (ToGA): a phase 3,open-label,randomised controlled trial[J].Lancet,2010,376(9742):687-697.

[11] AJANI JA,BENTREM DJ,BESH S,et al.Gastric cancer,version 2.2013: featured updates to the NCCN Guidelines [J].J Natl Compr Canc Netw，2013,11(5):531-546.

[12] KEAY T,CONWARY CM,O′FLAHERTY N,et al.Reproducibility in the automated quantitative assessment of HER2/neu for breast cancer[J].J Pathol Inform，2013,4:19.

[13]KOTHARI S,PHAN JH,STOKES TH,et al.Pathology imaging informatics for quantitative analysis of whole-slide images[J].J Am Med Inform Assoc，2013,20(6):1099-1108.

[15]KRÜGER JM,THOMAS M,KOM R,et al.Detection of truncated HER2 forms in formalin-fixed,paraffin-embedded breast cancer tissue captures heterogeneity and is not affected by HER2-targeted therapy[J].Am J Pathol，2013,183(2):336-343.

[16]AMOULD L,ROGR P,MACGROGAN G,et al,Accuracy of Her2 status determination on breast core-needle biopsies (immunohistochemistry,FISH,CISH and SISH vs FISH) [J].Mord Pathol,2012,25(5):675-682.

[17]AUMAYR K,SuUSANI M,HORVAT R.P16INK4A immunohistochemistry for detection of human papilloma virus-associated penile squamous cell carcinoma is superior to in-situ hybridization[J].Int J Immunopathol Pharmacol，2013,26(3):611-620.

[18]JACGUEMIER J,SPYRATOS F,ESTEMI B,et al.SISH/CISH or qPCR as alternative techniques to FISH for determination of HER2 amplification status on breast tumors core needle biopsies: a multicenter experience based on 840 cases[J].BMC Cancer，2013,13:351.

[19]LIN RJ,LUBPAIREE T,LIU KY,et al.Cyclin D1 overexpression is associated with poor prognosis in oropharyngeal cancer[J].Otolaryngol Head Neck Surg，2013,42(1):2-7.

[20]LAHRMANN B,VALOUS NA,EISENMANN U.Semantic focusing allows fully automated single-layer slide scanning of cervical cytology slides[J].PLoS One，2013,8(4):e61441.

[21]蔡永萍，江燕.探讨数字化病理在病理教学中的应用[J].现代医药卫生，2012,28(18)：2849-2850.

[22]王仪.数字化病理切片在病理远程会诊中的应用体会[J].中国社区医师：医学专业，2013,15(5)：246.

2013-06-26；

2013-11-05

邓学田(1959-)，男，河北高碑店人，河北省保定市第二中心医院主治医师，从事临床病理学诊断研究。

R361.3

A

1007-3205(2014)03-0370-03

许卓文)