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【读者来稿】“基于数字切片的病理诊断管理系统”的构建思考

来源:HIT专家网    作者:南京国际医院(筹)信息中心 徐慧慰

病理信息系统被称为计算机辅助的病理系统、病理计算机系统或病理自动化系统,广义上属于实验室信息系统(Laboratory Information System,LIS),适用于临床检验科室;从狭义上理解,可以仅指病理信息系统(Pathology Information System,PIS) 。[1]

作为医疗临床辅助信息系统,病理信息系统是医院开展门诊、手术、住院诊疗业务重要的专科信息系统,是为临床医生提供诊断依据、为病理科进行病理质量控制和科室管理的重要信息工具。围绕病理检查的工作流程,病理信息系统的功能通常包括:病理检查申请、标本登记、取材管理、切片管理、图文报告管理、特检管理、病理图像管理、病理档案管理和辅助科室管理等。

近年来,随着技术的进步,病理信息系统也在与时俱进地同步发展。在南京国际医院的筹建过程中,笔者参与了“基于数字切片的病理诊断管理系统”的构建工作,现将部分思考总结如下,供同行参考。

传统病理科业务流程的主要问题

过去,病理业务中的切片和诊断工作主要存在以下问题。

1.病理切片的图像数字化程度低

病理学的实践,主要依靠病理医生在光学显微镜下对经过染色的组织切片图像进行分析和诊断。在传统的病理科工作流程中,患者的切片图像不容易被检索,并与之前的诊断进行对比。同时,玻璃切片存在易碎、易褪色等问题,不利于病例研究和医学教育。

2.图像处理技术和格式标准不统一

用于病理诊断的图像对质量和性能的要求很高,一个数字图像扫描后的容量一般在2—3GB。目前JPEG 2000提供了医学影像级别的图像质量,但是不能支持图像展示的快速缩放和平移等要求。同时,各厂商的病理信息系统与切片扫描等设备遵循的标准并不统一,导致病理与临床之间的协同与互操作性较差,影响了医院临床的诊断效率。

3.效率提升受限于工作流程和网络条件

病理诊断医生通常只能在院内工作站上浏览病理图像,形成初步诊疗意见,并提交上级医生阅片复核。一旦病理诊断医生或者上级医生因各种原因未能在岗,就会影响临床出具诊断报告的效率。在术中或疑难病理病例需会诊讨论时,也经常受限于医院内部专有网络的限制。

利用数字化技术优化病理业务流程

数字化技术的进步,为传统病理业务的流程优化带来了机会。图1是基于数字切片的病理业务流程优化情况。

图1 基于数字切片的病理业务流程优化

所谓数字切片,也即“虚拟切片”,是指通过数字切片扫描仪将组织标本进行数字化扫描、存储、编辑和显示,包含了玻璃切片上的所有病变信息,是对玻璃组织学切片的数字化过程与结果。其中,数字切片扫描仪由带物镜的显微镜、光源、机器人切片技术、全视野数字切片图像(Whole Slide Images,WSI)处理软件、计算机硬件及可视化软件组成,具有图像质量高、扫描效率快、支持批量处理、操作便捷等特点。

从图1中可以看到,引入数字切片后,病理医生不用直接接触样本,降低了切片分发出错的风险,提升了工作环境安全水平;减少了将切片与文件、病例进行匹配的时间,搜索特定病例的时间等,提升了病理医生的工作效率。

更重要的是,引入数字切片后,使得现代化智慧型医院提供数字化、差异化、特色化的病理诊断服务成为可能。区别于医院现有的病理诊断服务方式,病理医生的工作地点与时间不再受到限制,病理诊断资源能得到高效、有计划的发挥与利用。对于患者而言,能更方便地获得精细化的病理诊断及实时交互式的会诊服务。

同时,基于大数据平台的数字切片库也将成为病理教学的新工具。基层医生或者医学院学生可同步浏览全视野数字切片、标注病变部位,相比在传统显微镜下的学习更加清晰明了、互动性强,同时有利于医院提升科研水平,为人工智能技术和医疗健康大数据应用积累数据基础。

如何构建基于数字切片的病理诊断系统

在医院整体信息系统应用架构中,病理信息系统与HIS、EMR医护工作站、PACS以及医院信息集成平台有着紧密联系。

构建基于数字切片的病理诊断系统,应遵循《病理科建设与管理指南(试行)》《病理专业医疗质量控制指标》《临床技术操作规范 病理学分册》《电子病历系统功能规范(试行)》以及医疗信息交换标准HL7等标准、规范,满足三级医院评审标准全国医院信息化建设标准与规范医院信息互联互通标准化成熟度测评的要求。

图2是笔者所在医院构建的基于数字切片的病理诊断管理系统架构图。下面简单介绍一下我们在系统构建时的一些考虑。

图2 基于数字切片的病理诊断管理系统架构图

从系统业务架构上,应构建病理图像管理平台和诊断浏览客户端,将采集的数字图像和患者病历信息通过医院信息集成平台传输到病理图像管理平台。病理医生可通过诊断浏览器登录系统,进行患者病例分类,查看当天病例、审核病例、会诊病例、随访病例等诊断病例,也可以查看组织编号、科室编号和医疗服务请求的每日列表,按偏好对该列表进行排序。系统支持追溯病理医生在各个病例和部位所观察到的结果。

从系统技术架构上,采用医疗中台的微服务架构,应支持工作流程和IT基础架构的集成,支持全视野数字切片图像(WSI)的管理以及与病理报告系统的集成(包括切片条码集成和相关报告图像集成等)。应采用工作流、消息处理、事务控制、模板应用、质量控制、电子签名、权限管理、辅助决策等核心组件,以及会诊、医嘱、报告、费用等公共接口,实现病理信息的互联互通、交互共享。

IT基础架构上,服务器及存储系统是影响数据管理质量最关键的因素。医院应结合自身的病理业务规模,以及IT基础架构的性能和容量,设计具备弹性又具有扩展性的数据管理方案。系统需要支持多台扫描仪的在线存储,在归档容量存储方面,可根据医院实际情况,选择最为经济实惠的存储方案,同时建议采取具有自动数据转移的归档策略。

在网络安全上,应通过安全的专用虚拟网络和用户授权,实现病理医生远程工作的数据安全性,同时保证高质量的病理图像数据的传输和读取性能。系统应具备审计跟踪和归档功能。

用户操作体验上,应考虑人体工程学的设计,系统可通过USB、蓝牙等接口协议,与触摸板、3D鼠标以及Space Navigator等各种类型的辅助诊断输入设备进行连接。

引用:[1]李向红,徐朗,薛万国.病理信息学[J].中华病理学杂志,2006(01):53-55.

【作者简介】

徐慧慰,南京国际医院(筹)高级信息经理,病案信息技术士,中国非公立医疗机构协会信息专业委员会委员。2010年起在HIT公司担任软件项目经理,组织过三级医院临床信息系统、基层卫生信息系统、养老机构信息系统的开发和实施。2015年起在非公立医疗机构担任信息经理,负责互联网家庭医生项目的规划设计、国际诊所的信息化筹建及运维管理。

【征稿】

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【责任编辑:秦勉】

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