一、远程病理系统
通常，远程病理系统（telepathology system，TPS）由三个基本部分组成：需求端的图像处理系统，其功能是将玻璃切片转换成数字图像并上传；连接数字图像系统与远程计算机工作站的传输系统（传输路径）；用于病理医师诊断的远程计算机工作站（诊断端）［105］。其基本要素包括了需求端的患者诊疗和临床管理，负责传输患者诊疗资料和病理报告的网络传输服务商和诊断端的病理医师。因此，TPS更强调双向诊疗过程的闭环管理，侧重点在于患者诊疗，这是与DPS侧重图像处理技术和DS图像产出量的不同之处。主要设备除机器人／自动显微镜外与DPS相似，包括大体／取材工作站，显微照相机／摄像头，WSS等，但是这些设备的位置分布与DPS不同，尤其是WSS布置在远离诊断端外围的不同地点而不是DPS的本地部署。基于网络的数据传输和工作站软件系统属于开放技术，工作路径和功能大同小异，区别不大。由于图像处理技术和方式的不同，目前的TP应用中存在着不同的TPS。所以，目前TPS主要依据图像的获取方法、处理模式和呈现方式的差异进行分类。
（一）远程病理系统的发展演进
从前面TP应用和发展的过程中不难看出，图像处理技术和TPS的逐渐成熟也经历了一个艰难而曲折的漫长过程，具体发展过程不作赘述，作为学科的完整性，对不同时期各种TPS的出现节点总结于表3.3，供大家参考。
表3.3 远程病理系统的演进过程
（二）远程医疗与远程通信
远程医疗属于大卫生范围内的远程健康（telehealth）领域的一个分支，指通过电子通信远距离传递患者的各种临床信息和资料，从而达到患者诊断、治疗、护理和康复的医疗目的。主要传递技术包括互联网、视频会议、存储-转发模式的图像、流媒体、和无线传输等。远程医疗按应用领域、学科范围和功能的不同又可以细分很多分支，如远程病理学、远程放射学（teleradiology）、远程皮肤病学（teledermatology）、远程精神／心理学（telepsychiatry），甚至是远程外科学（telesurgery）等。目前，大多数远程医疗项目的组成都是以一个大型学术医疗机构为中心连接一些较小的基层或偏远地区的医疗单位，呈放射状网络分布，目的是改善不发达地区的医疗状况，解决医疗服务的可及性问题。对于病理服务而言，全球范围内存在的主要问题是病理医师严重不足和分布不均衡，为数不多的病理医师主要集中于欧美等发达国家，非洲和南美等地区能够得到病理服务的患者少之又少，这在我国每年援外医疗的病理专业需求中可见一斑。据报道［105］，全球具有诊断资质的病理医师中接近一半在美国，服务不足5％的世界人口。在我国，由于经济发展水平的差异，中西部整体的医疗资源和技术匮乏，医疗服务能力较差。特别是病理设施落后，专业人员奇缺，很多医院和基层医疗机构根本就不存在病理科，据2021年出版的《中国医学发展系列研究报告：病理学进展2020》显示，我国目前取得医师资格的病理医师只有17 533人［159］，总体上缺口达6万～8万人。因此远程病理学方法是解决我国欠发达地区病理资源不足和全国病理人才短缺的有效途径。
远程通信是指信息经过远距离传输以达到应用目的的一种通信手段。远程病理学之所以在很多地区能够得以顺利应用并快速在全球范围内扩展，主要是得益于宽带网络和无线传输技术在全球的普及。TPS可与互联网、局域网、数字病理服务网络、卫星通信及WiFi等通过有线或无线方法连接，完成病理DS图像、患者信息及一些必要的辅助检查资料的传输，从而实现远程诊断咨询。网络传输也存在一定的局限性，如网速有时达不到要求，患者隐私安全顾虑，欠发达地区网络带宽限制等可能给TPS的应用带来不便。无线远程通信和智能手机用于远程病理服务［129，160］最近被证实是一种有效的临床方法。远程视频会议和电脑桌面共享软件（如Skype、Lync、Team Viewer等，一种远距离实时在线通信工具）已经用在一些远程病理学解决方案中［161-163］。几款在线数字图像共享服务（如SecondSlide）已经建立，利用主服务器（如DropBox，Path Xchange）登录云端储存数据库即可共享其中的TP信息。当然，这些路径在应用过程中也存在诸如数据安全，患者隐私等方面的隐患。
（三）远程病理系统分类
对于放射医学而言，来自不同制造商的主要类型的数字影像设备都必须满足一定的技术标准，因而设备参数基本相同。一名接受某一品牌数字影像设备培训的放射学家可以通过其他不同品牌的设备系统做出诊断。TPS情况就不同了，至今没有相对统一明确的技术标准，导致市场上TPS类型众多，模式各异。尽管如此，但其基本原理不外乎静态、动态及WSI（特殊的静态模式）三种图像处理模式或者是其中两种模式的复合形式。目前，国际上主要有三种TPS分类，分别是2001年发表在《人体病理学》（Human Pathology）的Human Pathology版本（表3.4）［164］，2012年发表在《斯堪的纳维亚病理学、微生物学和免疫学学报》（Acta Pathologica Microbiologicaet Immunologica Scandinavica，APMIS）的APMIS版本（表3.5）［105］和2014年Weins tein博士提出的从业者（Practi tioners）分类系统（表3.6）［103］。
1.Human Pathology远程病理系统分类（2001年）
表3.4的分类是远程病理学中的第一个综合性系统分类，是在关于远程病理学三次小型座谈会中的第二次会议上提出的，之后在Human Pathology发表［164］。2001 Human PathologyTPS分类参考并整理了当时的工程学、计算机科学、通信及病理学的文献。
为了更好地了解各种系统的特点和便于不同工程技术人员的交流，表3.4中对相应分类系统进行了型号标记。这些系统的开发和测试大多由德国人、法国人、日本人和美国人完成。不同国籍、不同领域（工程师、病理学家及公司管理人员）之间的人员由于语言及技术层面的问题常导致交流沟通障碍，而用这些字母缩写的符号标记来指代具体类型的TPS，在当时的研发和市场环境中确实带来了交流和理解上的极大便利。
不难看出，表3.4的远程病理系统分类主要侧重研发设计的技术层面，主要供工程和IT技术人员使用。当时，公开报道的远程病理设备公司超过了30家，各种新的远程病理系统和设备不断涌现，数量纷繁，可谓红火至极，但世界范围内能够提供可持续远程病理服务的实验室不足50家，每年的远程会诊咨询病例也不过几十例而已［103］。在那个时代，工程师用于研发远程病理系统和设备的精力和时间远远超出了远程病理学家用于病理会诊服务的时间和精力！
当表3.4的TPS分类于2001年在Human Pathology发表时，人们认为在可预见的将来远程病理设备领域会继续发展，新的系统和模式会不断出现。但现在看来，除了商业化的高速高通量WSI和机器人强化型的WSI系统外，远程病理系统设备和模式的发展在2001年左右似乎达到了顶峰。WSI系统之所以能够在众多类型的TPS模式中脱颖而出并不断改进完善，主要得益于扫描速率的显著提升、网络带宽的增加和图像压缩技术的改进。自从HumanPathology远程病理系统分类发布后，相关的远程病理文献以每年35～50篇的速度在增长。据不完全统计，截至2015年年初，世界范围内公开发表的远程病理学文献超过了1 400篇，来自超过30个国家的400多个实验室，研究内容也从系统的设备研发转向了TPS的验证及临床应用［165］。所以，当WSI模式和远程病理设备技术逐渐成熟稳定之后，上述分类中的那些型号标记也逐渐废止，在后来的分类中也不再出现。
表3.4 Human Pathology远程病理系统分类（2001）
注：上述表格中，动态指系统中的实时图像部分；存储转发式图像与静态图像是同义词；虚拟切片图像指WSI。
关于表3.4中TPS分类中的名词，需要作一些讨论和澄清。“VS”一词已经过时，应该用WSI模式的DS取代。原因一是WSI与虚拟切片的内涵相同，而且现在已经被业内广泛接受；二是用“虚拟”指代数字化组织切片图像容易使一些人包括外科病理学家、保险代理人及管理人员等产生错觉；三是2012年APMIS分类中已经放弃使用“VS”一词［103］。另外，自“WSI”这一名称变得流行以来，一些人倡议或习惯于用WSI取代“远程病理学”的概念［105］，这事实上已经给业内和医疗监管部门带来了很大困惑。关于TP的概念和内涵，ATA在2014年8月发布的“ATA远程病理学临床指南”中已经做出了清晰界定［4］，即“远程病理学”包括图像处理模式、图像传输路径和临床实践活动等内容。不难理解，WSI只是众多图像处理模式中的一种，不能以偏概全。
2.APMIS远程病理系统分类（2012年）
表3.5的TPS分类，作为一个小型远程病理学座谈会的部分成果于2012年发表于《斯堪的纳维亚病理学、微生物学和免疫学学报》（Acta Pathologica Microbiologica et ImmunologicaScandinavica，APMIS），学术界称为“APMIS TPS分类2012”。该分类在2001年Human双模动态机器人／全切片图像远程病理系统b（dual dynamic RT／WSI telepathology） 2011年Pathology分类的基础上进行了简化，删除了代际标示和型号字母缩写，并按每种系统模式开始应用的大概时间顺序重新调整。与Human Pathology分类（2001）相比，最大变化是按每种系统的图像模式特点如静态、动态实时及动静态混合等进行归类，突出了使用功能，侧重点从面向系统设计研发和工程技术人员转向临床应用和病理医师。正因为如此，世界上最大的、负责制订远程医疗临床标准和指南的国际性远程医疗／健康组织ATA于2014年将APMIS TPS分类（2012）稍作修改后作为国际远程病理学分类的临床指南予以正式发布［4］。
表3.5 APMIS远程医疗（病理）系统分类（2012）
注：a.又称为静态强化型动态机器人远程病理系统（static-image enhanced dynamic robotic telepathology）；b.又称为动态机器人强化型全切片图像系统（dynamic robotic telepathology-enhanced whole-slide image or RT-WS）。
另外，表3.5分类中的复合型动态机器人／静态图像TPS由远程病理领域的先驱者挪威病理学家Thor Eide和Ivar Nordrum于1989年研制成功，也是世界上第一个能够提供可持续远程病理诊断服务的系统。他们的这套复合动态TPS在1990年代的世界远程病理学界炙手可热，成为当时的品牌引领者。即使到四分之一世纪之后的2015年左右，依然是承担众多外科病理实验室远程病理诊断服务的主要系统［166］。(https://www.daowen.com)
3.Weinstein从业者（Practitioners）应用分类系统（2014年）
表3.6的从业者（指病理医师、病理技术人员及其他相关人员）应用分类系统［103］剔除了以往分类中过多无用类型和冗余信息，其目标是建立一个适合于从事实际工作的病理医师的TPS分类。分类中列出的六个TPS全部都是目前实际病理临床工作中在用的系统，即使像视频摄像机安装在传统光镜上的原始电视显微镜（视频显微镜），通过网络链接传输远距离图像的模式，目前在某些地区的临床病理服务中仍在经常使用［103］。现在，大多数动态机器人TPS都装有静态图像模式，在必要时可以截取DS图像中的热点区域（regions of interest，ROI）或展示具有诊断价值的区域。静态图像系统经常用来截取典型图像用在报告中、显示复杂困难病例图像细节以及保存有价值的图片等。另外，静态图像TPS仍然是一些地区最常用的远程病理诊断工具［119］。WSI模式从分类上看属于静态图像系统范畴，因为WSI成像原理是众多静态图像无缝电子缝接在一起形成一个大的数字图像文件，同时具备存储-转发特点。表3.6分类列出了两款多模式TPS，其中复合型动态机器人／静态图像系统成为过去20多年以来临床病理实验室应用的主流远程系统，在“APMIS分类2012”中已经介绍过了，而动态机器人远程病理系统（dynamic RT）／WSI模式属于近几年开发的新产品，此种模式具有Z轴（Z-axis）聚焦功能，能够克服以往WSI系统Z轴上下聚焦范围狭窄的缺点，可能有助于解决穿刺细胞学的远程诊断难题！
表3.6 从业者（Practitioners）应用远程病理系统分类（2014）
4.智能移动设备与临床应用远程病理系统
最近，技术的进步使在不同医疗领域中广泛和迅速地通过临床摄影和智能手机共享数字图像成为现实，智能手机和平板电脑在临床的应用正在改变日常的医疗实践活动［167］。通过智能手机和平板电脑的数字化图像进行远程病理会诊也毫无例外地成为一种新型工具的选择［168］，特别是在发展中国家和落后地区［169］。
美国国立卫生研究院李斯特-希尔国家生物医学通信中心的Fontelo团队［170］基于iPhone5（iOS系统）开发了一款智能手机图像应用软件。具体做法是在传统显微镜的目镜上装配一个3D打印的适配器用来固定手机进行显微图像拍照和（或）视频拍摄（图3.6）并通过应用程序（application program，APP）上传发送图像文件。经过世界范围九位病理医师对图像质量进行评估后，一致认为智能手机图像文件可以满足诊断需要。接下来，他们又采用同样的方法使用Samsung Galaxy S5和Google／LG Nexus 5两款Android OS系统的智能手机对图像应用软件进行了验证并得出了与iOS系统手机相同的结果［171］，而且由于Android系统手机在中低收入和发展中国家的普及率更高，因而也更适合这些地区的TP应用。在此之前，UPMC的Hartman DJ团队［161］开发了一款iPhone应用程序，以方便使用智能手机进行病理学远程会诊和紧急情况下的快速诊断。这款手机应用APP的功能是发送由智能手机的相机镜头采集的显微镜下图像供远程会诊需要，并且给了它一个蕴含着将来病理医师工作方式转变的形象名称：口袋病理学家（pocket pathologist，图3.7）。
图3.6 3D打印的适配器用来固定手机可进行显微图像拍照和（或）视频拍摄
图3.7 UPMC的“口袋病理学家”App登录界面及静态图像
上述这些资料代表了近几年不同地域、不同专业领域的科技人员（主要是病理学家和计算机工程师）在智能手机用作远程病理学图像获取和传输工具的不懈努力，虽然取得了很大进步，也解决了病理服务需求中的一些实际问题，特别是UPMC的“口袋病理学家”APP的成功开发，深得世界各地病理学家的喜爱。但是，这些智能手机的图像处理方法依然是静态模式（照片和视频），其中绝大多数APP包括手机移动WSI都缺乏图像处理过程中的数字化逻辑运算，在实际应用中不可避免地存在着静态图像（照片和视频）的局限性。
真正意义上的移动款WSI模式的TPS被命名为“可缩放全切片成像（scalable Whole SlideImaging，sWSI）”系统（图3.8），于2017年由TerryDr信息技术公司（TerryDr Info Technology）推出并应用于日常病理工作中［172］，主要应用于远程病理PD、远程会诊和远程术中IOC等方面。这个系统功能强大，高倍扫描可以在40×～100×自由选择，多重放大倍数任意调整如低倍全景浏览或对感兴趣的热点区域放大前移进行细节观察等，多重聚焦功能可以直观记录DS图像中细胞的三维立体信息。而且，与传统WSI的扫描仪相比，具有灵活、方便、价格低廉的优点。但最近据开发者介绍由于观念和费用原因，sWSI系统目前的市场应用并不是很理想，不过，随着国内数字病理生态环境的不断完善，这种方便好用的便携式移动应用系统应该会得到业界的认可。
图3.8 sWSI系统工作原理示意图
同时，在国内由上海交通大学附属第一人民医院病理中心的病理学家们开发的sWSI系统也于2017年见于文献报道［173］。该系统是一种基于主流智能手机的WSI系统，并配以常规的光学显微镜使用（图3.9）。在他们的sWSI设计中，数字化过程由智能手机上的轻量级客户端和功能强大的云服务器异步分割完成。这种超低成本的解决方案能够提供与独立数字化切片扫描仪相当的诊断性成像质量，同时支持不同放大率的物镜（甚至是油镜）和可持续的流量过载。经过iPhone 6智能手机在术中冷冻切片诊断中的验证，图像质量可靠，操作简单，几乎不需要对操作者进行任何专业训练，取得了预期效果。随后，在2018年，该团队用Android系统智能手机在TCT细胞学中测试了sWSI的性能，虽然Android系统的表现略逊于iOS系统，但两者之间差别不大，都能满足大多数类型标本的远程病理会诊需要［174］。
云康集团达安临检中心远程病理诊断中心于2018年年底也开发出了自己的sWSI移动远程系统，经过全面验证显示该系统运行可靠，操作方便，目前已经进行线上常规应用（图3.10）。
图3.9 sWSI手机使用与用户界面图像显示
综上所述，TP自诞生到广泛应用于临床的半个多世纪的历程中，随着IT技术和图像处理技术的飞跃发展和巨大进步，TPS随着图像模式的不断改进而趋于完善、成熟。每一次IT和图像技术的革命如模拟信号到数字信号、带宽受限到无线网络环境等对TP的发展都起到巨大的推动作用，几乎都会有TPS新模式的出现。TPS分类也从开始注重工程技术和研发层面逐渐转移到为临床、为病理医师服务的主旨义务上来。正如远程病理学之父Weinstein博士指出的那样［103］，“将来的TPS分类中将会包含移动远程病理学（mTelepathology）”。鉴于移动版的sWSI TPS功能稳定、灵活方便以及商业化的成熟应用，同时，移动设备（智能手机和平板电脑）的浏览方式和应用程序与电脑也不完全相同，可以视为新兴的基于移动设备平台的独立系统而加入新的TPS分类中。因此，于2000年1月出版的《远程病理学》中的记录一样［175］，本文仍然建议在Weinstein从业者（Practitioners）应用分类系统（2014年）的基础上增加sWSI TPS分类。修订后的新分类见（表3.7），称为“面向临床应用的TPS”分类。从临床应用角度出发，病理医师可能更多地关注这些系统模式的功能和可用性，而对于其诞生的年代则显得不那么重要。因此，为便于记忆和应用，本文分类不再列出其诞生的具体时间。需要指出的是，目前业界内应用的主要TPS均是以图像数字化处理方式为基础进行分类，包括WSI、动态机器人、双模动态机器人／WSI和基于移动设备的sWSI系统，其他图像系统的应用虽然越来越少，但在少数特殊的环境中还有应用。因此，现阶段还不宜将视频显微镜，静态图像和复合型动态机器人／静态图像远程病理系统等排除在分类之外，随着时间的推移和技术的发展，这些系统将会逐渐淡出人们的视野。
图3.10 达安临检中心开发的sWSI移动远程系统
表3.7 面向临床应用的远程病理系统分类（2020）
