【作 者】 郭方達(dá)

寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院 設(shè)備科，寧波市，315041

0 引言

胃癌手術(shù)標(biāo)本中解離獲取淋巴結(jié)的充足數(shù)量和詳細(xì)位置是提供全面淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移信息最重要的基礎(chǔ)。因此，如何在實施規(guī)范化胃癌根治性手術(shù)的基礎(chǔ)上，從胃癌手術(shù)切除標(biāo)本中獲取全面而準(zhǔn)確的送檢淋巴結(jié)信息不僅對患者的預(yù)后評估及輔助治療最佳方案的選擇十分重要，同時也是體現(xiàn)高質(zhì)量胃癌根治術(shù)不可或缺的佐證，并將為以后胃癌的精準(zhǔn)診治提供詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1-5]。淋巴結(jié)檢出數(shù)目是決定病理分期準(zhǔn)確性及預(yù)測患者預(yù)后的重要指標(biāo)：清掃（檢出）40枚以上淋巴結(jié)的胃癌患者可以獲得理想的預(yù)后。根據(jù)《胃癌根治術(shù)標(biāo)本規(guī)范淋巴結(jié)送檢及操作中國專家共識（2019版）》，對于胃部腫瘤尚未分級的患者，送檢淋巴結(jié)每增加10枚，患者的5年生存率可提高5.7%～10.9%。淋巴結(jié)分揀是整個胃癌根治術(shù)流程的重要組成部分。術(shù)中或術(shù)后立即從新鮮標(biāo)本上進行淋巴結(jié)的分揀工作，實質(zhì)上是對整個手術(shù)清掃范圍的詳細(xì)了解和肯定，根據(jù)胃周淋巴結(jié)各組別的分布位置進行淋巴結(jié)分揀，則可以判斷術(shù)中淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況（即pN分期）和手術(shù)中淋巴結(jié)清掃范圍是否規(guī)范。術(shù)中或術(shù)后立即由外科醫(yī)師淋巴結(jié)分揀所獲得的淋巴結(jié)送檢數(shù)目，明顯高于傳統(tǒng)的僅由病理科醫(yī)師從甲醛液浸泡標(biāo)本上獲取的淋巴結(jié)數(shù)目[6-10]。但手術(shù)室空間有限，一般很難為病理切片提供一間獨立的房間，目前臨床只能通過暫時保存胃癌組織，送去病理科進行淋巴結(jié)分揀，這是我國胃癌根治術(shù)后患者平均送檢淋巴結(jié)數(shù)目明顯低于日韓的原因。

為了能夠滿足術(shù)中胃癌淋巴結(jié)分揀工作的需要，同時避免在手術(shù)室內(nèi)分揀組織的禁忌，就需要我們設(shè)計一種胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)，在不影響手術(shù)進程的前提下，在手術(shù)室外實時快速地對剛剛切除的胃癌淋巴結(jié)進行分揀，提高淋巴結(jié)的送檢數(shù)目，從而提高胃癌分期符合率。

1 整體設(shè)計

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的工作流程要符合胃癌標(biāo)本分揀原理，即淋巴結(jié)解離獲取應(yīng)采用由遠(yuǎn)及近和由淺入深的步驟實施。首先平放標(biāo)本使其幽門側(cè)、賁門切緣側(cè)、小彎側(cè)和大彎側(cè)均與體內(nèi)位置一致。平鋪小彎側(cè)軟組織、小網(wǎng)膜、胃左/右血管殘留端和腹膜后軟組織，完全平鋪大彎側(cè)軟組織、胃網(wǎng)膜左右血管殘留端和大網(wǎng)膜。根據(jù)胃癌標(biāo)本分揀原理，在分揀時需要完整地平鋪整個切除胃組織，就需要一個面積較大且平整的分揀臺，并且為了能夠看清和區(qū)分淋巴組織，可以在分揀臺下方設(shè)計一個亮度可調(diào)的光源。分揀完成后可以將淋巴組織放在測量臺上，測量淋巴組織大小，在胃癌組織上取下對應(yīng)的部位放在分類臺上，并使用攝像頭進行影像保存。同時考慮到醫(yī)院手術(shù)室狹小的手術(shù)空間，移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)在達(dá)到使用功能的同時需要盡量減少設(shè)備體積，便于日常放置，節(jié)約手術(shù)空間。淋巴結(jié)分揀系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)用手術(shù)患者的術(shù)前檢查信息和歷史病案資料，將從病理系統(tǒng)中抓取淋巴病理切片報告與淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)資料共同保存在患者的病案系統(tǒng)中。同時運用5G或醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)在各個院區(qū)之間的實時數(shù)據(jù)共享，本系統(tǒng)的優(yōu)勢在于既可以獨立存放于一個院區(qū)內(nèi)部單獨使用，也可以作為一個院區(qū)的淋巴信息數(shù)據(jù)平臺共享到各個院區(qū)調(diào)閱使用。

2 硬件設(shè)計

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)將硬件分為4個部分。第1部分是分揀處理部分，它由3個平臺組成，分別是淋巴結(jié)分揀臺、淋巴結(jié)尺寸測量臺和淋巴結(jié)標(biāo)本分類臺。我們將分揀處理部分設(shè)計為兩層，第一層將整體臺面一分為二，左側(cè)為淋巴結(jié)尺寸測量臺，右側(cè)為淋巴結(jié)標(biāo)本分類臺，第二層為淋巴結(jié)分揀臺。當(dāng)術(shù)中或術(shù)后需要用時，將第一層的淋巴結(jié)尺寸測量臺和淋巴結(jié)標(biāo)本分類臺左右拉開，就能看到第二層的淋巴結(jié)分揀臺，分揀臺面為透光的熱塑性工程塑料（acrylonitrile butadiene styrene,ABS）材質(zhì)，臺面下方有光線強度調(diào)節(jié)裝置，可以根據(jù)臨床需要調(diào)節(jié)背景燈光亮暗。當(dāng)分揀完成后，可以將第一層的兩個臺面合攏，與第二層臺面重合，達(dá)到了在使用時有效面積最大，收攏時占有面積最小的效果。第2部分為淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的輸入輸出部分，有攝像頭、鼠標(biāo)、鍵盤、掃描槍、條碼打印機等輸入輸出設(shè)備，用于患者信息、分揀工作信息、影像信息的輸入和輸出。第3部分為淋巴結(jié)標(biāo)本放置盒貯藏區(qū)域，放置用于標(biāo)本存儲的取樣盒，內(nèi)部裝有3種規(guī)格不同的標(biāo)本盒，當(dāng)需要使用時，將患者的病理條碼貼在標(biāo)本盒上，放入淋巴組織便可送入病理中心進行檢驗。第4部分為主機控制系統(tǒng)，含有微機處理器、無線聯(lián)網(wǎng)裝置、圖像顯示系統(tǒng)，內(nèi)裝有淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)軟件，用于管理患者分揀淋巴結(jié)影像資料、后期圖像對比、上傳病案信息保存等功能。硬件設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)硬件設(shè)計Fig.1 Hardware design of mobile gastric cancer lymph nodes sorting and analysis system

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件系統(tǒng)選擇使用B/S（Browser/Server）架構(gòu)體系，B/S架構(gòu)也稱為瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，由于網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，B/S架構(gòu)的功能越來越強大。這種架構(gòu)可以進行信息分布式處理，有效降低資源成本，提高設(shè)計的系統(tǒng)性能，在處理模式上大大簡化了客戶端，用戶只需安裝瀏覽器即可，而將應(yīng)用邏輯集中在服務(wù)器和中間件上，可以提高數(shù)據(jù)處理性能，還可以針對多終端使用，如手機、移動平板、筆記本、安卓電視等，訪問并使用該系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)整體構(gòu)架

（1）系統(tǒng)運行環(huán)境，分為3部分：①獨立服務(wù)器，系統(tǒng)應(yīng)用在醫(yī)院內(nèi)部運行；②阿里云等公衛(wèi)網(wǎng)服務(wù)器，用于大數(shù)據(jù)收集，完善算法使用；③第三方虛擬主機，鑒于部分醫(yī)院是租用的第三方運營商服務(wù)器，包含①和②的組合使用。

（2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：由于數(shù)據(jù)大部分是多媒體文件，所以使用Mongodb和Es類型數(shù)據(jù)庫，更有利于存儲和檢索。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)層：結(jié)合功能模塊，主要分為“患者管理”“科室管理”“標(biāo)本管理”“系統(tǒng)管理”“算法引擎”以及其他數(shù)據(jù)接口，如醫(yī)院內(nèi)部的醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system,HIS）、醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)（picture archiving &communication system,PACS）、實驗室信息管理系統(tǒng)（laboratory information management system,LIS）數(shù)據(jù)等。

（4）系統(tǒng)前端UI：用戶使用操作的界面，使用Html和CSS傳統(tǒng)的架構(gòu)，用戶操作學(xué)習(xí)成本低，更利于快速開發(fā)。

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。

圖2 移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)構(gòu)架Fig.2 Structure of mobile gastric cancer lymph nodes sorting and analysis system

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示，淋巴結(jié)分揀系統(tǒng)在各個醫(yī)院收集的數(shù)據(jù)信息可以通過5G或醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)在各個院區(qū)之間傳輸共享，利用大數(shù)據(jù)的算法引擎，反饋給醫(yī)院分析結(jié)果，這個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于，前期可以獨立存放于醫(yī)院內(nèi)部，后期可以拓展到區(qū)域化方案。

圖3 移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架Fig.3 Network architecture of mobile gastric cancer lymph node sorting and analysis system

3.3 系統(tǒng)運行流程

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)軟件的工作流程如下：當(dāng)外科手術(shù)術(shù)中切下胃癌組織后，將含有淋巴的胃癌組織放置于分揀臺上，使用分揀分析系統(tǒng)的紅外掃描槍掃描患者腕帶，分揀軟件系統(tǒng)與醫(yī)院HIS無線連接，在分揀軟件系統(tǒng)中自動生成患者基礎(chǔ)信息，自動打開對應(yīng)的基礎(chǔ)文件，便可開始分揀工作。調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件控制分揀臺下方光源亮度，攝像頭拍照或者攝像實時記錄測量淋巴大小和形態(tài)，存入系統(tǒng)存儲單元中，分揀系統(tǒng)自帶顯示器，可以實時觀察淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)記錄的圖片影像資料，并放大縮小確認(rèn)圖片完整性。確認(rèn)無誤后保存淋巴影像資料，然后從系統(tǒng)軟件管理點擊病理條碼打印，將條碼貼在從淋巴標(biāo)本放置盒貯藏區(qū)域取出的標(biāo)本放置盒上，便可直接送病理檢驗。相關(guān)淋巴影像資料存儲在分揀系統(tǒng)中，將淋巴圖形分類儲存，后期與HIS連接，將抓取病理報告與淋巴資料統(tǒng)一存放，將陽性病理報告的淋巴原始影像資料納入數(shù)據(jù)庫管理。同時軟件系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計分析，便于日后患者回訪查驗和科研教學(xué)使用。移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)軟件功能構(gòu)架如圖4所示。

圖4 移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)軟件功能構(gòu)架Fig.4 Software functional structure of mobile gastric cancer lymph nodes sorting and analysis system

為了能夠更好地服務(wù)臨床工作，將胃癌淋巴結(jié)分揀系統(tǒng)軟件功能構(gòu)架分為4個模塊，分別是患者管理模塊、樣本管理模塊、設(shè)備臺管理模塊以及分析統(tǒng)計模塊。

（1）患者管理模塊?；颊吖芾砟K可以查詢胃癌手術(shù)患者的各種病歷資料，如患者電子病歷、CT影像檢查圖像及結(jié)果報告、術(shù)前各種檢驗數(shù)據(jù)、胃鏡檢查結(jié)果等。

（2）樣本管理模塊。樣本管理模塊主要用于查詢有關(guān)淋巴結(jié)樣本的相關(guān)資料。分揀測量功能主要用于查詢淋巴結(jié)分揀中實時影像記錄胃癌切除組織和分揀下來的淋巴結(jié)測量尺寸形態(tài)，并放在分類臺上影像記錄淋巴結(jié)位置分類，屬于第幾站淋巴結(jié)等影像圖片信息并保存，上傳至患者病案記錄里；樣本分析功能主要用于查看歷史保存的胃癌淋巴樣本數(shù)據(jù)，并將后期病理切片后證實為陽性的病理存入分揀分析系統(tǒng)內(nèi)，方便臨床日常查看對比和科研教學(xué)使用。

（3）設(shè)備臺管理模塊。設(shè)備臺管理模塊主要控制分揀臺燈光、紅外掃碼設(shè)備以及標(biāo)本盒管理等；分揀臺燈光可以直接在軟件系統(tǒng)中調(diào)節(jié)暗亮；控制紅外掃碼設(shè)備掃描條形碼讀取打??；條碼打印機打印病理送檢條碼；標(biāo)本盒管理可以實時記錄使用掉的標(biāo)本盒，在系統(tǒng)里查看剩余數(shù)量，方便臨床及時補充。

（4）分析統(tǒng)計模塊。分析統(tǒng)計模塊可以根據(jù)手術(shù)患者年齡、胃癌類型、手術(shù)時間、獲取淋巴位置等信息分類統(tǒng)計查詢相關(guān)病案數(shù)據(jù)，將統(tǒng)計結(jié)果導(dǎo)出便于后期查看、回顧及科研教學(xué)使用。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用研究

目前在我國醫(yī)院醫(yī)療體系中，外科主刀醫(yī)生一般只負(fù)責(zé)胃癌組織的切除，并根據(jù)病理中心的病理切片報告結(jié)果開展后續(xù)治療，而胃癌組織中的淋巴結(jié)分揀分析工作則由病理中心醫(yī)生負(fù)責(zé)。外科醫(yī)生自己分揀新鮮標(biāo)本上獲得的胃癌分期符合率要高于經(jīng)過中性甲醛液浸泡后標(biāo)本上獲得的，這就是術(shù)中或者術(shù)后不使用中性甲醛液浸泡標(biāo)本，馬上使用淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)尋找淋巴結(jié)的意義所在[11]。

本系統(tǒng)的臨床應(yīng)用研究在我院開展，研究對象選取為2021年度寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院胃腸外科接受胃癌手術(shù)患者100例，并將其隨機分為兩組，每組50例。按照醫(yī)院原有新鮮組織外科切除甲醛溶液浸泡標(biāo)本交由病理中心進行淋巴結(jié)分揀流程的組別定義為對照組；使用胃淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)在術(shù)中和術(shù)后進行新鮮組織分揀再移送病理中心處理的組別定義為實驗組。采用SPSS 24.0 軟件對本次研究數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計數(shù)資料比較采用χ檢驗；符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，比較采用t檢驗。以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

臨床應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，如表1所示。

表1 對照組和實驗組淋巴結(jié)獲取數(shù)對比（n）Tab.1 Comparison of number of lymph nodes acquisitions between control group and experimental group

對照組中男35例，女15 例；實驗組中男39例，女11例；χ2=0.832，P=0.365，P＞0.05，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。對照組年齡32～87歲，平均（65.54±10.68）歲；實驗組年齡51～87歲，平均（67.86±8.53）歲；P=0.233，P＞0.05，兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。說明對照組和實驗組在性別和年齡方面都無統(tǒng)計學(xué)意義。

對照組和實驗組在淋巴結(jié)獲取數(shù)上，兩組有比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；實驗組獲取的淋巴結(jié)數(shù)量明顯多于對照組。

由表1可知，在術(shù)中和術(shù)后使用移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)，能夠幫助臨床醫(yī)生有效地提高胃癌組織的淋巴結(jié)分揀數(shù)量，獲得臨床醫(yī)生想要取得的淋巴結(jié)標(biāo)本用于病理送檢，能夠更加有效地提高胃癌分期符合率，為患者下一階段治療提供更準(zhǔn)確的臨床數(shù)據(jù)。移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的實際使用，如圖5所示。

圖5 移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的實際使用Fig.5 Practical use of mobile gastric cancer lymphatic sorting and analysis system

5 結(jié)論

移動式胃癌淋巴結(jié)分揀分析系統(tǒng)的使用替代了原有需要使用手術(shù)室專門區(qū)域?qū)α馨徒Y(jié)進行分揀的情況，將多種功能直接集成到移動車上，因為體積小、移動方便，可以直接在手術(shù)室內(nèi)完成淋巴結(jié)分揀測量及放大顯示觀察、淋巴結(jié)組織影像保存、淋巴結(jié)分類放置及后期病例送檢、圖像對比、病理切片匹配等功能。軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了與醫(yī)院HIS、LIS、PACS、電子病歷（electronic medical record,EMR）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通，開發(fā)了患者管理模塊、樣本管理模塊、設(shè)備臺管理模塊、分析統(tǒng)計模塊，集成了淋巴結(jié)分揀、存儲分析、數(shù)據(jù)圖像對比、病理原始資料保存和科研教學(xué)等多種功能，在實施規(guī)范化胃癌根治性手術(shù)的基礎(chǔ)上，從胃癌手術(shù)切除標(biāo)本中獲取全面而準(zhǔn)確的送檢淋巴結(jié)信息，為以后胃癌的精準(zhǔn)診治提供詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。我院胃腸外科在使用分揀分析系統(tǒng)后，日常分揀工作時間縮短了1/2，提高了分揀效率，降低了分揀遺漏率，為患者后期制訂詳細(xì)精確的術(shù)后康復(fù)提供了極大的保障。未來將繼續(xù)在大數(shù)據(jù)處理方面開發(fā)分揀分析系統(tǒng)，在臨床使用中不斷優(yōu)化現(xiàn)有的流程和功能，將目前簡單的圖像對比功能升級到術(shù)中臨床樣本實時跟蹤、自動分類對比，并可導(dǎo)入數(shù)據(jù)模塊，人工智能提示臨床醫(yī)生在分揀過程中需要密切關(guān)注的一些可能檢測陽性的淋巴結(jié)位置，提高術(shù)中淋巴結(jié)清掃的完整性，提高手術(shù)患者的術(shù)后生存率。通過運用5G或醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本系統(tǒng)可在各個院區(qū)使用，臨床醫(yī)生在不同院區(qū)即可調(diào)用同類患者的術(shù)中淋巴組織樣本圖像和病理切片結(jié)果報告，豐富了臨床病理研究資料。