乌得勒支大学医学中心的CDP转换之路［83］
荷兰乌得勒支大学医学中心（University Medical Centre Utrecht，UMCU）病理系于2015年开始在日常病理工作中实施PD的全数字化工作流程［83］。该中心位于荷兰的乌得勒支，是第一批实施CDP转换升级的实验室之一，拥有可供将来使用的可靠的完整数字档案。用两年多的时间完成了病理实验室的全数字化转换，并建立了标准的数字病理存储系统和工作流程。然而，该中心的CDP转换升级却经历了数十年的漫长探索和积累。
（一）十年数字化之路的漫长探索
UMCU在2015年之前的十年间，已经引入了一个数字病理项目，主要相关数字病理设备包括三台Aperio扫描仪（Leica Biosystems，Wetzlar，Germany）、大容量磁带存储系统，以及内部开发定制的图像集成软件，并存储了近十年的DS组织学图像，形成了一个完整的数字档案系统。截至2015年年底，在UMCU DS图像档案库中存储的DS图像总数超过120亿张（包括研究目的的DS图像），总容量约为500 TB。除了病理PD，该数字病理项目涵盖了所有应用，包括远程会诊及咨询团队、多学科会议、教学、研究、数字化质量控制等。这在当时的DP应用环境下可以说是一个突破，并使该中心的病理工作人员能够适应一般的数字病理工作并且积累了多年的数字化工作经验，同时也为后续实施病理PD，实现CDP转换升级奠定了良好基础。
但是2015年之前无论是WSS的性能还是网络基础设施都处于一个较低水平，主要表现为切片扫描速度慢，DS图像产出量小，无法进行多个聚焦平面的Z轴立体扫描，网络带宽和网速受限，所有这些都难以满足病理PD的大批量应用。同时又缺乏对于病理PD的专业工作流程软件解决方案来管理病理学家和住院医师的病例分配。因此，随着2015年之后特别是近三年图像处理技术的显著进步和WSS的性能显著提高，加之近年来DP用于病理PD的可行性证据不断增加，UMCU对DS图像用于病理PD的可行性进行了充分的验证评估［49-52］，并得到了预期的结果，那就是DS图像适用于常规病理的PD。于是，UMCU决定更换和淘汰2015年之前的数字病理设备和基础设施，实施病理实验室向CDP的全面转换升级，主要目标为：购置功能齐全的高通量、高DS图像产出量的WSS，建立专业高效的能够满足病理PD的DP工作流程体系，实现图像分析和辅助诊断的智能化，同时建立完整的更大容量的数字档案存储系统。十年磨一剑，UMCU在不断学习、改进并逐渐适应病理数字化工作的探索中，终于走出了一条CDP转换升级的成功之路。UMCU的经历和在这个过程中积累的经验值得我们学习和借鉴。下面将全面介绍UMCU在实施CDP转换升级过程中的具体做法，以供参考。
（二）UMCU CDP转换升级项目的投资及招标特点
从传统病理实验室转换为CDP，不仅投资很大（涉及WSS、网络、存储设备等及后续运行维护成本），而且还涉及DP工作流程再造和相关应用管理软件的集成。因此，CDP作为一个综合了软硬件及运营维护的项目综合体，其购置实施绝不是购买一台高性能WSS那么简单，其中的后续服务和运行维护更为重要，甚至可以决定CDP转换升级的成败。在这方面UMCU的做法尤其值得国内借鉴。
1.UMCU对CDP项目的采购方法和策略
UMCU没有按照通常的低阶中标原则选择供应商，而是按照项目整体解决方案提出了一组强制性需求条款，并要求供应商按照这些条款的基本内容提交一份全面解决方案，其中特别强调了后续运维、设施改进和软件升级的附加服务价值，即“最优价值采购”方案。这些针对DPS的基本强制条款相当于我们所说的总体要求。具体内容包括以下几个方面。
（1）具备Z堆栈立体扫描功能，这个功能必须在两年内实现应用，并且详细阐明当前的性能状态及接下来两年的改进计划。
（2）以理论标准的扫描面积15 mm×15 mm为准，扫描速度在高峰时需达到每小时至少120张，每天至少能扫描800张切片，并说明实际工作环境中扫描速度与实际扫描组织面积大小的关系，扫描速度必须在实际工作环境中通过UMCU提供的具有代表性的玻片切片数据集的验证。
（3）解决方案必须保证实验室每周正常工作日98％的运行时间（周一至周五的7：30—19：00）。
（4）方案中必须提供一种可靠的最佳的DS图像存储归档策略，应该尽可能使用自动方法对图像进行长期存档，例如，增加压缩或以较低分辨率保存，并说明如何实现所提供的存储归档策略。
（5）DPS可以按WSS供应商专有格式保存DS图像或直接导出为DICOM格式（如附录145所述），如DS图像为供应商专有格式，则必须在一年内完成DS图像的DICOM格式优化并说明接下来两年的改进计划。
2.供应商必须提供对“最优价值采购”程序的补充说明和承诺
除上述总体要求外，在UMCU的“最优价值采购”程序中，供应商投标必须以书面形式承诺必须包含需要独立评估的几个方面的内容，这些内容不纳入招标的具体条款。相当于对“最优价值采购”程序的补充说明和承诺，具体包括以下几个方面。(https://www.daowen.com)
（1）供应商必须说明在项目生命周期中存在或可能出现的风险，以及解决或消除这些风险的策略。
（2）供应商必须详细说明项目将提供的所有功能、产品特点和服务承诺，以及相关的技术细节。
（3）供应商应该详细阐述在项目生命周期中可能发现的所有需要完善改进的事项并加以改进，这包括所有可能与项目成功有关的额外功能、产品和服务。
3.评标内容和程序
接下来进入评标程序，评标小组由一名UMCU外部的DP资深专家、IT经理和UMCU病理部门负责人组成并进行独立评估。评标的打分标准分为WSS的性能参数和DP流程相关的条款。
（1）关于WSS：扫描仪每天至少能扫描800张标准面积的玻璃切片；DS图像产出量必须达到最高每小时至少120张；另外包含一台可以扫描2×3张玻璃切片的荧光扫描仪；必须具备自动Z堆栈扫描功能。
（2）对DP流程相关内容的要求：DS图像的生产周转时间必须与当前的工作流程（交付玻璃切片）相似；病理技术人员装载每批玻璃切片的时间不超过2分钟（将玻璃切片装入WSS机架到开始扫描的过程）；玻璃切片的重新扫描率不能超过2％；在需要时可以按优先顺序扫描玻璃切片。
该项目由政府提供全额资金支持，全部招标过程必须满足和遵从欧盟框架下的相关采购程序规定。
4.UMCU“最优价值采购”程序的优点
不难看出，与国内招标相比，UMCU的招标方法具有无法比拟的优点和后续管理的方便性，值得我们学习和借鉴。一是对供应商必须投标的硬件（WSS）参数给予详细的说明，阐述的内容除参数性能本身以外，必须说明潜在的风险及解决办法；二是更加注重相关应用程序和管理软件的功能，并要求供应商在后续的升级和改进中予以承诺；三是对影响DP工作流程的一些因素纳入评标范围，使CDP项目作为一个应用综合体，不仅购买了硬件，同时也相当于购买了后续的服务；四是供应商不仅单纯提供DPS，还必须提供能够容纳不断积累的海量DS图像的档案存储系统和检索策略。所有这些都为CDP工作流程的顺利实施奠定了良好的基础。反观国内的现状，在实验室实施和引进DP项目的过程中，注意力往往集中于WSS而忽略了最应该关注的后续系统升级改进和DS存储难题及运维服务，这是个值得我们深思和借鉴的关键问题所在。
（三）DPS的集成和测试
作为承担着CDP工作模式的核心组成部分，DPS的性能和表现是影响DP流程顺利实施与否的关键。但招标过程主要是针对DP项目的整体而非某一个单独的部件，所以，整个DP项目的后续部署和实施需要由中标的供应商来完成。为此，一个由Sectra AB（Link
oping，瑞典）的医用图像公司和作为滨松光电在荷兰的经销商K.K.的Visiopharm（Hoersholm，瑞典）公司组成了项目联合体进行投标并最终胜出。这种项目联合体较单一公司对整体项目的管理和运维具有明显的优势。
WSS由滨松光电（滨松市，日本）提供，Sectra PACS负责图像管理和后续的系统工作流程运维，而Visiopharm提供图像分析软件。这样，从WSS、图像分析软件、DS图像存储及网络检索的全流程DPS系统的各个部分就形成了一个有机的整体。整个DP流程运行过程中的一揽子问题都能得到顺利解决，从而避免了不同供应商之间的推诿扯皮现象。
为了达到CDP环境下的最佳工作效果，供应商联合体根据项目实施现场的具体情况，通过对WSS中固有的图像参数即计算机系统的伽马值进行调节，使显示器输出图像对输入信号的失真度降到最低以解决图像细节的清晰度问题。同时，为了满足HE、IHC、荧光、特殊染色及脂肪或相对透明组织等的不同需要，总共又开发了10余种不同的扫描程序以满足临床的应用。这些充分体现了精准医疗的宗旨和项目联合体的优势。
在验收时对扫描仪进行了彻底的测试以确定该设备在现实世界中是否能达设定的招标标准。为此，在日常工作病例中选择了一组有代表性的玻璃切片来测试扫描仪的速度。这些用于诊断目的切片扫描倍数均为40×，切片比理论上的标准尺寸（15 mm×15 mm）略大一些，为18.5 mm×18.5 mm，实际扫描面积较标准面积增加了52％。结果显示在扫描面积增加了超过50％的情况下在1小时内扫描了43张切片。考虑到玻璃切片加载和可能的扫描失败所占用的时间，当PACS系统被用作病理诊断的主要工作流程时，这个测试的时间结果表明所选择的WSS的性能完全可以满足临床需要。同时配备了一台具备荧光扫描功能的2×3张切片的暗场扫描仪。
关于PACS系统与DPS的集成，是为高可用性和最小停机时间而设计的，这需要高可用性IT基础设施支撑，图像管理系统任何形式的宕机、错误或功能异常时，病理医师对DS图像可用性延误的感受会比其他系统中出现的常见问题更加敏感和严重。这就要求将完全冗余的硬件和高可用性系统的停机时间降到最低。项目供应商给出的正常运行时间为99.9％，这个承诺令病理医师非常满意。
每个病理诊断工作站标准配备了3个显示屏幕，其中一个27英寸的830万像素（相当于4 K）的IPS面板被用作主显示器，另外两个屏幕被用于显示病理报告系统以及PACS中的图像信息（图2.1）［83］。在等效放大倍率和FOV情况下，主观察显示器的显示分辨率超过了诊断显微镜。
另外，每个工作站都常规配备了一个3D空间鼠标（3DConnexion，慕尼黑，德国），用于在标准鼠标旁边的图像查看器中导航DS图像。3D空间鼠标与PACS查看器的无缝集成使DPS的应用更具灵活性，从而提高了病理医师的使用体验和良好感受。
大多数病理医师都有深刻的感受，那就是病理工作中发生的人体职业伤害，即长期使用显微镜和伏案工作带来的颈肩和腰椎损伤。值得称道的是，UMCU在DP工作站的设计中，充分考虑到了这些因素并尽量优化工作站的人机工程学设置。每个病理医师按照自身的条件自行配置显示器屏幕和3D鼠标，使其处于最佳距离和位置，从而减少了与颈肩疼痛、腰椎问题和腕管综合征相关的申诉数量。
图2.1 UMCU的数字病理工作站［83］，注意显示图像的主显示屏和桌面上的3D鼠标
（四）UMCU的DS图像存储策略
面对CDP环境下产生的海量的DS图像，归档存储始终是难以回避的问题，也是早期制约DP发展的一个瓶颈。UMCU的DS图像存储采用了两级分层存储策略。第一层为低延迟、高带宽存储系统，为虚拟存储集群（操作系统、数据库），并为DS图像提供本地短期存储。第二层存储是EMC Isilon（Dell，Round Rock，TX，USA）全医院存储系统，具备高度可扩展的存储容量和高度冗余，最高可达到1000 TB的PB（Petabytes）级，DS图像归档后存储在其中。理想状态下，所有的DS图像都应保存为通用的DICOM格式以方便检索和浏览，但是，目前UMCU的大多数DS图像都以滨松WSS的NDPi格式保存在本地服务器中，只有部分由Aperio（Leica Biosystems）WSS扫描的DS图像支持DICOM格式。这应该是UMCU实施CDP转换升级过程中需要改进的地方，事实上，UMCU在进行CDP项目改造升级的时候已经将这部分内容纳入项目服务期内进行招标。目前，他们已经按照CDP项目合同的要求与项目联合供应商着手进行这方面的改进工作并争取在项目周期内完成。
以上重点介绍了UMCU实施CDP流程转换升级的几个关键问题，这些问题看起来与病理医师的诊断工作关系并不是很密切，但是作为一种新的病理工作模式，这些因素特别是对CDP流程的认识程度却是影响决策者态度和CDP转换升级是否能够顺利进行的关键所在。当然，除此之外，UMCU在文献中对DP工作流程的优化、工作效率等也进行了充分介绍，与传统病理工作流程相比，DS图像诊断缩短了病理报告的TAT，同时也减轻了病理医师的疲劳程度，改善了人机工程学感受。所以，两年的实践证明，DP工作流程显示出了许多优势，特别是大批量的常规病理数字化PD减少了时空限制，增加了工作的灵活性。有理由相信，只要有一个周密严谨的实施计划和全面详细的改进方案，传统病理科／实验室CDP转换升级的工作流程可以在相对较短的时间内成功地实施。实施常规病理数字化PD所带来的改变将使病理科／实验室在技术和方法上不仅处于领先地位，同时也为未来的发展带来了潜在的优势。特别是DS图像的数字化档案和海量数据，将为后续的CPATH、ML和CAPDS等技术的研发和应用带来巨大的方便和好处。