什麼是數位病理？

數位病理的定義

在病理學大部分的歷史中，工作都是在顯微鏡前進行：組織切片經過固定、包埋、切片、染色、封片於玻片上，再以肉眼檢查。數位病理取代的是最後一步。玻片只需掃描一次，產生的數位影像會被儲存起來，之後的一切，從例行審閱到第二意見、教學、典藏與影像分析，都在螢幕上進行。

這個詞涵蓋了讓這一切成為可能的整個環境：掃描器、它們產生的全玻片影像、存放影像的儲存與影像管理系統、顯示影像的檢視器，以及處理影像的分析工具。它本身並不意味著人工智慧，雖然一旦有了影像，AI 就是成長最快的應用。

有三個相關的詞經常被混用，值得加以區分。全玻片影像技術（WSI）指的是掃描技術。虛擬顯微鏡指的是像透過顯微鏡一樣檢視掃描後的切片，教學課程常使用這個說法。遠距病理指的是遠端病理審閱，數位切片讓它變得容易許多，但它在數位切片出現之前就已存在。

玻片如何變成全玻片影像

1. 掃描。玻片掃描器將玻片移到相機與物鏡下方，通常以 20x 或 40x 拍攝數千個互相重疊的視野，再拼接成一張影像。部分掃描器會拍攝多個焦平面（Z 堆疊），讓厚切片日後仍可重新對焦。
2. 建立金字塔。完整解析度的影像每邊可超過 100,000 像素，大小達數 GB。因此，掃描器還會寫出逐步縮小的副本（通常每一層縮小一半），並將每一層切成圖塊。正是這個多解析度金字塔讓影像可以使用：檢視器只會請求螢幕上顯示的區域與縮放層級所需的圖塊。
3. 記錄比例。檔案會儲存一個像素的實際大小（以微米為單位，常寫作 MPP，即每像素微米數；40x 時約 0.25 µm，20x 時約 0.5 µm）。檢視器中的每一次量測都取決於這個數值。
4. 附加中繼資料。標籤影像、巨觀概覽影像、掃描器型號、物鏡與掃描日期都會隨檔案一起保存，此外還有實驗室印在玻片上的任何條碼。
5. 儲存與提供。在醫院中，切片會進入影像管理系統，與實驗室資訊系統並行運作。在研究與教學中，切片通常存放在檔案共用區、雲端硬碟或筆電上，並以桌面檢視器開啟。

依掃描器廠商分類的全玻片影像格式

數位病理並沒有單一的檔案格式。每家製造商都寫出自己的容器格式，大多是圖塊式 TIFF 的變體，而檢視器的選擇往往取決於它能讀取其中哪些格式。

OpenSlide 與 Bio-Formats 等開源函式庫可以讀取上述大部分格式，這也是廠商中立檢視器得以存在的原因。SlideScope 可讀取 SVS、NDPI、VMS、VMU、MRXS、SCN、BIF、SVSLIDE、QPTIFF、AVS、DICOM、TIFF 與 OME-TIFF，自 1.10.0 版起支援 Olympus VSI 與 Hamamatsu NDPIS，自 1.20.0 版起支援 Philips iSyntax 與 KFBio KFB；它無法讀取 SDPC、MDSX 或 TMAP。檔案相容性參考資料列出確切的限制，數位病理掃描器比較則列出目前的掃描器型號、其容量與 DICOM 輸出。

數位病理的軟體層級

搜尋「數位病理軟體」的人，通常指的是五種截然不同的東西之一。

研究、教學與臨床用途是不同的問題

研究病理是目前大多數切片被掃描的地方。一個研究世代只需數位化一次，就能由多人審閱、量測、標註，並送入分析。需求是廠商中立的檔案支援、校正量測、在交接後仍能保留的標註，以及能輕鬆將確切視野傳送給合作者的方式。這裡沒有法規門檻；工具只需要準確且快速。

教學將數位切片當作虛擬顯微鏡使用。課程只需將切片盒掃描一次，每位學生就能在自己的筆電上開啟同一組切片、標記他們辨識出的結構，並互相比對筆記。這就是為什麼能在 Windows 與 macOS 上本機執行的組織學玻片檢視器對大學很重要。

在螢幕上進行臨床初次診斷受到法規管制。用於簽發病例的掃描器與檢視系統，在大多數司法管轄區都須以醫療器材取得核准或許可，實驗室會將其與玻片進行比對驗證，顯示器也有規格要求。包括 SlideScope 在內的通用檢視器並未獲准用於此目的，並會明確說明這一點。它們在臨床上只用於病例周邊的非診斷工作：教學、會議準備、典藏材料的研究，以及在機構政策允許下的品質審查。

優點與限制

數位病理讓哪些事變得更容易：不必寄送玻片就能分享切片、從不同地點同時審閱同一區域、可重複地量測、讓標註與影像保存在一起、建立永不褪色或破損的教學切片組、不需要玻片室就能典藏，以及讓影像分析或 AI 得以實現。

它的成本：一台掃描器、以 TB 計的儲存空間、掃描所需的時間、讓玻片與數位影像保持同步的工作流程，以及影像若要用於診斷所需的驗證。掃描也會失去顯微鏡提供的某些功能，例如在厚切片中重新對焦（除非掃描器拍攝了 Z 堆疊），以及偏光（除非掃描器支援）。

SlideScope 的定位

SlideScope 是一款用於研究、教育與審閱的桌面數位病理檢視器。它可以在 Windows 與 macOS 上開啟主要掃描器廠商的全玻片影像、以校正後的微米為單位量測、讓標註附著在切片上、以相同比例並排比較兩張切片、將區域匯出為 QuPath 用的 GeoJSON，並以連結分享確切的視野。它在您自己的電腦上執行，不需要影像伺服器，定價是針對實驗室而非醫院。它不是醫療器材，也不適用於初次診斷。如果您正在它與免費檢視器之間做選擇，全玻片影像檢視器比較是最誠實的起點。

數位病理詞彙表

全玻片影像（WSI）

整片玻片的十億像素級、多解析度數位掃描影像。

影像金字塔

全玻片影像一系列逐步降採樣的圖塊式副本，讓檢視器能快速顯示任何縮放層級。

MPP（每像素微米數）

完整解析度下一個像素的實際大小；也是每次量測所依賴的校正值。可以用像素尺寸計算器算出任何金字塔層級的數值。

20x 與 40x

掃描時使用的物鏡倍率，分別約為每像素 0.5 µm 與 0.25 µm。

H&E

蘇木素與伊紅，是用於組織形態學的標準染色。

IHC

免疫組織化學，一種標記特定蛋白質的染色；常與同一蠟塊的 H&E 並排審閱。

Z 堆疊

穿過厚切片拍攝的多個焦平面，讓檢視器可以重新對焦。

DICOM WSI

DICOM 標準中針對全玻片影像的增補規範，用於將病理整合進醫院影像系統。

影像管理系統

在臨床實驗室中儲存、索引並提供全玻片影像的伺服器平台。

計算病理

應用於全玻片影像的影像分析與機器學習。

關於數位病理的常見問題