人工智能及数字病理在地市级医院的应用与发展

赵 猛，赵雪利，张志勇

（1.华北理工大学，河北唐山063000；2.唐山市工人医院，河北唐山063000）

0 引言

2019年1月，由国家癌症中心发布的最新一期全国癌症统计数据［1］显示，2015年全国恶性肿瘤发病约392.9万人，这意味着，平均每天超过1万人被确诊为癌症，每分钟有7.5人被确诊为癌症。然而，卫生服务需求与医疗卫生资源之间的矛盾使得传统医疗手段和看病模式不能满足社会发展的需要以及人民对更优质医疗资源的向往。而对于更多的面对人民群众的地市级医院来讲，资源与需求的矛盾尤为显著，相对应的肿瘤相关科室的人员及硬件设施的缺乏，将对疾病的及时准确诊断造成一定的影响，并可能因此造成医患矛盾的加深。

而大数据和云计算支撑的人工智能［2-3］（Artificial Intelligence，AI）的快速发展，则可能成为解决这一矛盾的核心问题。数字病理是近些年兴起的一种新型病理技术手段，通过高清扫描仪可以将普通的病理切片转换成数字形式，并利用网络进行传输，从而实现病例的远程会诊，以及切片的数字化保存。而随着人工智能系统向医疗行业的进军，病理切片的数字化形式为利用人工智能进行辅助诊断以及诊断奠定了基础。国内一流医院病理科普遍开展人工智能技术与数字病理的结合，以减轻科室工作量，将更多的时间用于疑难病例的诊断与教学工作的推进。

1 基层医院病理科的现状

相对其他临床科室，病理科的发展不仅受限于医院本身的不重视，同样来自于人民群众对病理事业的不了解，更突出体现在病理人才的缺乏以及相应硬件设施的不完全。

众所周知，医疗资源分布不均匀是我国新医改目前面临的重要难题之一［4］。对于基层医院病理科来说，其中包括病理人才的缺乏以及相关仪器设备的欠缺。目前，病理科工作广泛开展于二级医院，但在大多数地区仍存在工作用房不足、人才配置不合理、科研层次低等问题［5］。相对于医院来说，病理科属于医技科室，但由于历史以及医疗水平等原因我国病理科并未受到医院管理层的重视，而往往成为检验科的附属，因此病理科的内部设置往往受到当地医院检验科的控制，其工作空间多数小于检验科，抑或部分医院仅设置病理科临时工作地址，而缺乏独立科室的存在。相对于狭小的工作空间，导致病理科的大部分临床工作很难开展，如免疫组织化学染色技术、术中冰冻技术以及外院远程会诊等，而已开展的常规病理工作在不同级别医院间的差距仍较大，不仅体现在病理诊断水平，同时也反映了其临床对病理标本的处理不够规范以及基层病理科部分设备老化等问题。值得一提的是，虽然我国拥有国际一流的病理专家、学者，但他们一般就职于部分一线城市三甲医院，而我国近些年一直进行的下乡活动，虽然多数是医院的青年骨干，但是限于基层硬件设施的条件，支援计划仍是一项亟须推进的项目，未来或许可以允许更多的基层医师去高水平的病理科进行学习，并带回更为先进的理念。值得一提的是由于近期疫情的影响，病理专业在部分医疗企业的支持下，广泛开展了网络会议、网络探讨，并积极举办网络病理学习班，这将大大有利于基层及初级病理医生的进步，有利于病理专业的发展，同时解决了部分基层医院由于地域和时间问题难以随时学习的问题。

此外，关于人才的储备以及配置问题在基层医院病理科仍尤为尖锐。大部分基层医院的病理人才或仅为接受过病理学教育的临床医学学生（可喜的是，目前部分院校采取了灵活教学模式，有利于病理人才的培养），这将限制科室的科研发展，尤其是在基层医院病理科缺少强大学科带头人的前提下。另外，基层医院病理人员缺乏培训和技能上升空间仍是限制基层病理科发展的重要因素之一。同样基于这一点，由部分企业所形成的地方医疗服务集团在大力网集地市级医院病理科优秀人才，在这种背景下，形成了由公益性的医院向私立的企业医院的医师分流；而私立医院的“高档环境”，也使得大量患者涌向了私立医院。这将减少公立医院的标本数量，因此可能导致医院病理科的培养及科室经济出现危机。

2 人工智能及数字病理的应用及发展

人工智能（AI）的传说可以追溯到古埃及，随着人们对机器智能的逐渐开发利用，尤其是在1941年以来电子计算机的发展，人们逐渐可以在现实中利用科学技术创造出机器智能，而“人工智能”一词最初是在1956年DARTMOUTH学会上提出。自此，研究者们发展了众多理论和原理，人工智能也开始进入到日常生活。目前，人工智能已经在机器翻译、智能控制、专家系统、机器人学、语言和图像理解、遗传编程机器人工厂、自动程序设计、航天应用、庞大的信息处理、储存与管理，执行化合生命体无法执行的或复杂或规模庞大的任务等方面表现出优异的成绩，为人们的日常生活带来了日新月异的变化。而临床医学的进步同样一直离不开科学技术的更新，同样得益于人工智能的快速发展，从达·芬奇手臂的外科进步，到CT等影像图片的自动化分析，可以说人工智能已经在医学领域得到了长足的进步。

目前，人工智能在病理方面的研究进展主要表现在数字病理上，大多数三级医院已经开始使用数字化病理扫描仪对常规病理切片进行处理，这项技术的进步可以使得病理工作人员实现远程会诊以及临床病理资料的数字化保存，需要指出的是，该技术对于切片的染色以及封化处理要求较高，将对病理技术人员提出一个新的要求。而对于大部分地市级医院而言，技术人员的要求普遍较低，部分技术人员甚至处于无证上岗状态，而对于部分二级医院，出于种种原因，病理科内部人员的配置或更为不合理，可能出现整个科室没有诊断与技术之分，临床病理医师全权负责组织的取材、脱水、包埋、切片、染色以及封片过程。但是可以发现国际水平的病理科技术人员，尤其是在美国等发达国家和地区，病理科技术人员却是一种高级职业，相当多的医院甚至共享一位优秀的技术人员，而在国内，同样也有一批由研究生组成的技术人员队伍，他们可以在完成本职工作的基础上，进行一定的技术创新，并以文献的形式表现出来。故而，在人工智能时代背景的要求下，技术的创新利用，必须要求技术人员进行深一步地学习以适应这一时代的要求。而对于部分县一级医院，人工智能的进一步发展，或将进一步加快目前私有医疗集团对基层病理科的托管。

数字病理的优势在于其可以将数字化切片直接进行分析，目前在胃癌，乳腺癌以及胆管癌等领域均已取得一定的成果［6］。其在病理分析中的广泛应用不但可以提升病理诊断的准确度、减轻病理医师负担，还能为患者提供个性化的治疗意见和疾病预后判断，类似于CT智能系统的基因分析，可以减少患者的经济负担，同样为临床的进一步处理争取了时间。但就目前而言，病理方面的人工智能依然处于研发阶段，虽然部分技术已经逐渐应用于临床，如图片的组合和病变的筛检工作，但进一步的病理诊断以及与临床信息的进一步符合仍需人工进行下一步的处理，部分人工智能的诊断结果往往作为人工的辅助验证。

虽然现在仍有些许不足之处，但随着大数据信息的进一步录入，以及信息的深度整合，人工智能技术必将给医疗行业带来一次深远意义的改革。

3 地市级医院与数字病理的结合与展望

针对目前地市级医院的人才短缺以及设备不足问题，数字病理的出现似乎可以做到完美地解决，但现实的处理过程中可能仍需进一步的磨合，例如数字病理扫描仪的规范化使用以及相应设备的购买，传统技术人员的技术更新问题，以及更为严峻的基层工作形势，数字病理的进一步发展是否会取代基层病理医师的工作？需要指出的是，由于目前的临床病理样本数量不足、具体疾病分类标记水平参差不齐，使得依托于大数量，高质量的算法训练不足，必将影响其准确率和实用性，因而无法完全满足临床应用的需求。而拥有大型设备的公司企业似乎也不能做到公益支持病理事业的发展。目前，大多数综合性大学开始进行“医工联合”，将传统医疗行业与现代工科技术相结合，利用现代高速进步的科学技术，反哺医疗，为人民群众的健康保驾护航。数字病理的出现固然离不开病理科大量标本和临床信息的基础，但具体的硬件扫描设备以及文件传输能力却需要理工科人才来设计完成；同样，扫描图片的对比以及癌灶的识别也需要软件专家的编程处理。只有各行联合，才能最终实现数字病理的人工智能。此外，经济条件对于较小的医院进行知识创新必然是一种阻碍，而对于某些企业而言，创新是发展的一种方式，故而对于一般地市级医院病理科来说，不妨与第三方医疗机构或企业进行合作，以利于医院自身的发展和科研能力的提升。

相信随着病理事业的发展于人工智能技术的进步，在地市级医院的病理工作者将会逐渐实现智能化，新医改的分级诊疗方式或将依赖地市级医院与人工智能的结合而更加满足人们的需求。