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数智病理诊断的技术流程与应用场景
近年所谓“数智病理诊断”,正在取代病理学人工智能诊断、计算病理学或数字病理学诊断等概念,它把病理图像数字化与病理诊断智能化结合起来,即利用人工智能(AI)技术,对数字化后的病理切片即全切片数字图像(WSI)进行分析、解释和辅助诊断。它正在改变传统病理诊断的工作流程,被誉为病理诊断技术领域的“一次革命”。对此,以上短文已做简要介绍,觉得意犹未尽,再来呱噪一下。
一、数智病理诊断的技术流程可以概括为以下几个步骤:
1. 切片数字化:首先,通过高分辨率扫描仪将传统的病理切片图像转化为高分辨率的WSI。一张WSI往往非常大(可达数十个G),分辨率极高(例如 100,000 x 50,000 像素)。
2. 图像预处理:对数字化图像进行颜色归一化、降噪、组织区域检测等操作,以消除因染色、扫描设备不同带来的差异,并聚焦于有组织的区域。
3. AI模型分析与推理:这是数智病理诊断的核心环节。深度学习模型(最常用的是卷积神经网络CNN等)会对图像进行逐块分析,包括细胞核分割与分类(区分正常细胞、癌细胞及其种类、淋巴细胞等),病理特征提取(量化人眼难以察觉的微观特征,如细胞核的形状、大小、染色质分布、细胞排列方式等),然后基于提取的海量特征,最终给出诊断预测,例如病变的分类(良性或恶性、原位癌或浸润性癌、癌症的类型等)、对肿瘤进行恶性程度分级(如Gleason评分用于前列腺癌等)、发现微转移灶、预测某些分子标志物等。
4. 结果可视化:AI将分析结果以热图、标注框等形式叠加在原始图像上,提示病理医生关注可疑区域,并提供客观的量化数据(如肿瘤细胞百分比、淋巴细胞浸润密度等)。
5. 复核和签发:诊断医师根据AI分析提供的初步诊断,进行分析和评估,复核AI诊断,进行必要的修正,签发正式诊断报告。
二、 主要优势与应用场景
AI诊断并不能取代病理医生,而是作为一个强大的“超级助手”,其优势主要在于提升病理诊断效率与速度,提高诊断的一致性与客观性,并可能发现肉眼难以察觉的镜下特征,也可赋能远程医疗,解决基层医院病理科的诊断难题。
其典型应用场景包括:子宫颈癌的细胞学筛查,乳腺癌、前列腺癌、肺癌、胃癌、结直肠癌等常见癌种的诊断和分级,通过某些指标的分析预测相关癌症的疗效、复发或转移风险、生存期等。
当前,数智病理诊断还在不断研发和完善过程中,病理图像数据的数量和质量、病理典型图像的标注精细化与一致性、病理模型的可解释性与可信任性、AI诊断工具与病理科现有的诊断工作流程(如LIS/HIS系统等)的无缝链接、AI诊断产品的合法性与质量控制体系等,都有些问题需要探索和完善。数智诊断在日常病理诊断实践中的推广应用还需要持续努力。
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