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病理科全面數(shù)字化診斷及管理建設(shè)之路——不僅僅是掃描儀

2021-09-03 09:38:58
中國(guó)醫(yī)療設(shè)備 2021年8期
關(guān)鍵詞:病理科飛利浦掃描儀

病理作為公認(rèn)的診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”,在疾病的診斷、治療乃至預(yù)后中具有舉足輕重的作用。病理臨床診斷的全面數(shù)字化,即常規(guī)使用數(shù)字切片進(jìn)行診斷,由于可以避免傳統(tǒng)玻璃切片在分發(fā)、共享等環(huán)節(jié)的諸多不便,可以將重要的一手病理信息即時(shí)高效地分享給臨床科室,故可以大幅提升醫(yī)院整理診療和科研的質(zhì)量和效率。

以2017年FDA首次批準(zhǔn)飛利浦的數(shù)字病理解決方案可用于臨床診斷作為標(biāo)志,病理臨床診斷的數(shù)字化時(shí)代已經(jīng)開(kāi)啟。目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)有LabPON、新加坡總醫(yī)院等幾十家病理中心或者實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了診斷的全數(shù)字化。我國(guó)的病理數(shù)字化也有多年的發(fā)展歷史,遠(yuǎn)程會(huì)診是早期數(shù)字化進(jìn)程的主要推動(dòng)力,新一波的浪潮則是由AI來(lái)引領(lǐng)的。目前很多醫(yī)院的病理科都有了或高端或低端的數(shù)字切片掃描儀,然而尚無(wú)一家全數(shù)字化的病理科,掃描儀的使用率也并不高。

圖1 荷蘭東部病理中心Lab PON的病理醫(yī)生常規(guī)在飛利浦?jǐn)?shù)字病理系統(tǒng)上進(jìn)行臨床診斷

1 數(shù)字化的實(shí)質(zhì)是工作流再造

探究我國(guó)醫(yī)院病理數(shù)字化不成功的原因,其中之一就是誤把購(gòu)置掃描儀等同于數(shù)字化。而正如新加坡總醫(yī)院在總結(jié)其病理數(shù)字化成功經(jīng)驗(yàn)時(shí)指出的,病理科臨床診斷數(shù)字化的核心其實(shí)是工作流程的數(shù)字化,數(shù)字化改造即是工作流程的重造。這其實(shí)很容易理解:醫(yī)生已經(jīng)疲于應(yīng)付繁重的臨床工作,如果切片的數(shù)字化沒(méi)有融入工作流程中去,則意味著醫(yī)生和技術(shù)員需要花費(fèi)額外的時(shí)間精力來(lái)去特意數(shù)字化切片,這顯然是難以持續(xù)的;而如果數(shù)字化工作流替代了傳統(tǒng)工作流,切片的數(shù)字化就是默認(rèn)的動(dòng)作,而且無(wú)須分發(fā)和整理切片,比原有的工作模式更大幅地節(jié)約了人力和時(shí)間。所以,以工作流程的再造作為整個(gè)項(xiàng)目的核心,讓科室切實(shí)感受到數(shù)字化的優(yōu)勢(shì),才能破除現(xiàn)有的阻力,真正地實(shí)現(xiàn)病理科的數(shù)字化,從而惠及整個(gè)醫(yī)院的臨床和科研。

2 穩(wěn)定可靠是第一要?jiǎng)?wù)

掃描儀是實(shí)現(xiàn)病理切片數(shù)字化的第一步。目前市場(chǎng)上掃描儀種類(lèi)繁多,應(yīng)如何挑選呢?從工作流程的角度出發(fā)則可以看到,掃描儀的穩(wěn)定可靠則是應(yīng)首要考慮的,而非常規(guī)思路中的功能性和各參數(shù)。首先,一個(gè)大中型病理科的日切片量高達(dá)1000~2000張,如此大量的切片,如果經(jīng)常發(fā)生卡片、對(duì)焦不準(zhǔn)等因素需要手動(dòng)重掃,則會(huì)需要有人經(jīng)常性的盯在掃描儀旁,不僅沒(méi)有解放人手,反而大大加重了技術(shù)員的工作負(fù)擔(dān)。同時(shí),由于手術(shù)安排等因素,很多科室切片都要到下午才能制作完成,由此,無(wú)人值守的通宵掃描就變得非常重要,這也要求掃描儀必須穩(wěn)定可靠。同理,多層掃描、熒光掃描等功能由于需要額外設(shè)置,甚至要醫(yī)生瀏覽切片后再重新掃描,無(wú)法融入臨床工作流程,且需要此功能的切片類(lèi)型較少,所以臨床中往往很少使用。而支持特殊尺寸切片掃描的掃描儀要么需要手工操作,要么因?yàn)樘厥獾臋C(jī)械結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致故障率高,也不適用于臨床診斷。

為了滿足臨床高流通量的需求,根據(jù)科室的切片數(shù)量,往往需要多臺(tái)掃描儀同時(shí)工作。掃描儀的存儲(chǔ)量過(guò)低,則需要人手不停地添加和取出切片;而存儲(chǔ)量太大,由于掃描仍是逐張切片進(jìn)行的,則大量切片白白堆積在掃描儀中。對(duì)全自動(dòng)掃描儀而言,掃描速度也是影響流通量的指標(biāo)。全自動(dòng)掃描儀的掃描包含了機(jī)械臂取片、預(yù)掃、校準(zhǔn)、對(duì)焦、逐行精細(xì)掃描、放回切片等一系列動(dòng)作。由于尚無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各廠家標(biāo)稱的掃描時(shí)間包含的步驟不同,且實(shí)際掃描時(shí)間更多由切片組織大小決定,故比較參數(shù)意義不大。但是如果將卡片、掃描失敗重掃等因素考慮在內(nèi),則會(huì)發(fā)現(xiàn),還是掃描儀的首次掃描成功率對(duì)整體流通量的影響更大。

圖2 以色列Maccabi醫(yī)療集團(tuán)的病理中心,應(yīng)用飛利浦?jǐn)?shù)字病理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)診斷數(shù)字化后大幅提升了工作效率與工作環(huán)境(右圖可見(jiàn)其使用多臺(tái)飛利浦UFS極速掃描儀并行工作)

所以綜合考慮,高穩(wěn)定性的、存儲(chǔ)量在300張切片左右的全自動(dòng)高速掃描儀是適用于臨床數(shù)字化的主力機(jī)型,包括熒光在內(nèi)的其他切片的掃描可以用一臺(tái)低通量多功能掃描儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 完整的IT系統(tǒng)是核心

我國(guó)醫(yī)院早期病理數(shù)字化不成功的另一個(gè)因素就是僅僅購(gòu)買(mǎi)單機(jī)掃描儀,而忽視了IT系統(tǒng)與相應(yīng)的硬件,導(dǎo)致產(chǎn)生的數(shù)字切片無(wú)法進(jìn)入工作流中,無(wú)法便捷的發(fā)送到醫(yī)生端,也無(wú)法存儲(chǔ)和管理。與早期的遠(yuǎn)程會(huì)診等應(yīng)用場(chǎng)景相比,臨床診斷會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),因此除了高通量全自動(dòng)的掃描儀外,還需要完整的IT系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的管理和存儲(chǔ)。每張切片全切片根據(jù)尺寸和壓縮程度不同,大小在幾百M(fèi)B到幾個(gè)GB之間。一個(gè)中型病理科每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也至少有幾個(gè)TB,每年需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)則要到PB量級(jí)。由此可以看到,全數(shù)字化建設(shè)實(shí)際已經(jīng)是相應(yīng)信息系統(tǒng)的建設(shè),相關(guān)投入也要超過(guò)了掃描儀的成本,需要豐富的影像信息化的經(jīng)驗(yàn)和完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。考慮到巨大的投入成本和科室轉(zhuǎn)換工作模式所需要的適應(yīng)過(guò)程,數(shù)字化建設(shè)最好分期分步實(shí)施。這也要求相應(yīng)的系統(tǒng)和設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性。當(dāng)考慮到長(zhǎng)期存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性時(shí),也需要仔細(xì)評(píng)估數(shù)據(jù)格式的壓縮程度,以降低醫(yī)院長(zhǎng)期的使用成本,如飛利浦專(zhuān)為數(shù)字病理開(kāi)發(fā)的iSyntax圖像格式就采用了分級(jí)存儲(chǔ)的技術(shù),避免了冗余信息,大幅節(jié)約了存儲(chǔ)空間。

說(shuō)到信息系統(tǒng)就要考慮到數(shù)據(jù)的安全性。與常見(jiàn)的遠(yuǎn)程會(huì)診中使用的公有云方案相比,服務(wù)器部署在醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)可以保證數(shù)據(jù)不出院,醫(yī)生遠(yuǎn)程訪問(wèn)通過(guò)VPN進(jìn)行,從而提升了數(shù)據(jù)的安全性。而作為承載患者重要數(shù)據(jù)的數(shù)字病理診斷平臺(tái),系統(tǒng)的安全性也需要得到驗(yàn)證。比如飛利浦的數(shù)字病理系統(tǒng)在2016年就通過(guò)了美國(guó)國(guó)防部信息認(rèn)證程序DIACAP,證實(shí)了該系統(tǒng)的安全和可靠性。

4 系統(tǒng)集成是關(guān)鍵

信息系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通是信息化工作流程的重要保證。只有與醫(yī)院的LIS等信息系統(tǒng)集成,避免形成信息孤島,減少重復(fù)操作,才能真正提升病理數(shù)字化診斷的效率。與信息系統(tǒng)的集成可以使醫(yī)生一目了然的獲得患者的全部信息,從而做出更明智的診斷,提升診斷信心。而病例的診斷狀態(tài)也可以同步到LIS系統(tǒng)中,醫(yī)生所做的標(biāo)注、截圖等都可以直接導(dǎo)入報(bào)告系統(tǒng)中,無(wú)需額外的操作,提升了醫(yī)生的工作效率。科室主任可以方便地實(shí)時(shí)查看各個(gè)醫(yī)生的工作量和進(jìn)展,及時(shí)調(diào)整,也可以便捷地進(jìn)行質(zhì)控和評(píng)估。

數(shù)據(jù)的互通對(duì)于數(shù)據(jù)格式也有著嚴(yán)格的要求。病理科數(shù)字化還處于發(fā)展初期,數(shù)據(jù)格式尚未統(tǒng)一,嚴(yán)重影響互聯(lián)互通甚至數(shù)據(jù)的長(zhǎng)久可用性。與放射影像相比,病理影像是高分辨率的彩色圖像,尺寸巨大,需要大比例壓縮,目前尚沒(méi)有形成例如DICOM那樣的統(tǒng)一的圖像格式。格式的不同導(dǎo)致各廠家的軟件對(duì)于其他廠商的圖像的支持能力不同。所以只有如iSyntax這樣完全開(kāi)放的數(shù)據(jù)格式才能保證數(shù)據(jù)長(zhǎng)久的可用性。同樣的,診斷系統(tǒng)的兼容性,即能接入其他廠家的圖像格式,對(duì)于醫(yī)院未來(lái)的發(fā)展也是至關(guān)重要。

幾十家全數(shù)字化病理中心的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們,相比簡(jiǎn)單的購(gòu)置設(shè)備,病理診斷流程的數(shù)字化挑戰(zhàn)更大,需要多個(gè)部門(mén)、多種角色的密切配合,長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,逐步實(shí)施。但也僅有以創(chuàng)建數(shù)字化工作流為目標(biāo),才能真正地實(shí)現(xiàn)病理信息的數(shù)字化,從而提升病理科乃至整個(gè)醫(yī)院的教學(xué)和科研的效率和質(zhì)量。

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