综述：法医学中的数字病理学：文献系统回顾

《Forensic Science, Medicine and Pathology》：Digital pathology in forensic science: a systematic review of the literature

本综述系统回顾了数字病理学（DP）与全玻片成像（WSI）在法医学中的应用现状，指出其虽在临床病理学中广泛应用，但在法医学领域因证据标准严苛（需强验证、可审计性及监管链）而发展滞后。文章通过分析21项研究，强调DP技术已为法医学工作流做好准备，但其应用仍远少于临床。未来推广应聚焦于CAP（美国病理学家学会）式的特定用途验证、可追溯/审计流程（如哈希、日志、瓦片关联叠加）、染色/颜色管理及外部稳健性测试，以确保在法医学实践中提供可重现、透明且法庭可采信的证据。

　　

引言

近年来，数字病理学（Digital Pathology, DP）经历了显著演变，成为诊断医学领域最具前景的技术创新之一。DP涉及以数字格式获取、管理、共享和解释病理学信息，包括玻片和数据。其核心是全玻片成像（Whole-Slide Imaging, WSI），它能够对整个组织学玻片进行高分辨率扫描，将传统显微镜检查转变为数字化工作流。从早期的静态成像和远程控制显微镜的远程病理学，到如今的高通量扫描仪和人工智能（AI）基础设施，DP已变得可扩展且适用于常规诊断。数字化玻片支持远程查看、存档、计算分析以及与AI系统集成，从而重塑了病理学实践，对临床诊断、研究和教育产生了重大影响。

尽管DP在肿瘤学、分子病理学等医学领域被广泛采用，但它在法医环境中的应用仍然有限得令人惊讶。法医病理学涵盖广泛的案例类型，许多需要细致的记录、可重复性和客观性，而这些特性正是数字系统所擅长提供的。DP在法医病理学中的潜在应用意义重大且大多未被充分探索。

材料与方法

本系统综述遵循系统综述和荟萃分析优先报告项目（PRISMA）指南。文献检索在PubMed、Scopus和Web of Science三个主要数据库中进行，结合了与数字病理学（如"digital patholog"）及其应用领域（如"forensic"）相关的术语。纳入标准包括：经同行评审、关注DP/WSI在法医、尸检、死后样本或法医学背景下的应用、用英文发表、提供足够的方法细节并报告相关结果。排除综述、会议摘要、灰色文献等。最终从361条记录中筛选出21项研究纳入分析。数据提取和质量评估由多名研究者独立完成，使用乔安娜布里格斯研究所（JBI）的关键评估工具。

结果

纳入的21项研究发表年份从2009年至2025年，覆盖欧洲、北美和亚洲等多个地区。研究设计主要为观察性（回顾性或横断面），样本量各异。其中15项研究主要利用死后样本推进诊断知识（如定量神经病理学和器官特异性形态计量学），而6项研究则具有直接的法医学目的（案例验证或核心法医检验）。

在推进诊断知识的应用方面，Kapasi等人的研究基于WSI建立了一个高通量的阿尔茨海默病病理量化流程，在多个脑老化队列中展示了高重复性。Oliveira等人实施了基于卷积神经网络（CNN）的patch分类流程，用于自动筛查死后脑组织H&E染色玻片中的微梗死和微出血，达到了100%的玻片级筛查准确度。Gheban等人则针对松果体建立了可重复的数字形态计量学方案。Sobin等人在GTEx（基因型-组织表达）项目中评估了约3万份死后标本，采用了标准化的数字质控工作流。

在直接法医学价值的应用方面，Pigaiani等人进行了一项符合CAP指南的多中心验证研究，结果显示WSI与玻璃玻片之间的诊断一致性高达97.8%，并具有良好的可用性。Li等人开发了一种基于常规H&E染色的计算病理学策略来诊断肺脂肪栓塞（PFE），利用AI管道检测血管内脂肪滴，其案例级分类曲线下面积（AUC）达到0.984。Zhou等人实施了基于CNN的自动化硅藻检验，匹配了专家计数结果，同时将总处理时间从约6-7小时减少到约4小时。D'Abbronzo等人利用WSI平面测量法对冠状动脉狭窄进行定量评估，减少了临界"次闭塞"情况的模糊性。Benevento等人通过数字化免疫组化（IHC）染色的硬脑膜玻片，利用QuPath软件进行细胞检测，为创伤性脑损伤（TBI）后的生存时间判定提供了客观、可审计的指标。Corredor等人则通过分析COVID-19和H1N1流感死者肺部WSI，量化了免疫细胞的空间结构差异。

硬件和软件选择方面，Leica/Aperio平台占主导地位，常用的扫描倍数为20倍和/或40倍。分析工具包括ImageScope、CaseViewer以及QuPath、Fiji/ImageJ等开源软件。染色以H&E为主，针对特定诊断问题应用靶向IHC。关于验证报告，多中心WSI研究提供了最精确的系统级性能快照，而AI导向的管道主要报告了内部数据集上的判别指标。

讨论

数字化正在改变医学的几乎每个方面。DP通过减少人为主观性并引入统计严谨性，使组织病理学发现更具可重复性和可靠性。尽管潜力巨大，DP在法医实践中的采用仍远低于临床病理学，主要原因是法医学应用要求更高的证据标准：需要更严格的验证、可验证性、可审计性以及超出常规诊断所需的正式监管链。

本综述评估了DP在法医环境中的使用情况。现有文献虽少，但表明在适当管理下，DP可以安全有效地应用于法医学：基于WSI的初级审查与玻璃玻片等效可行；定量管道可以稳定对法庭重要的测量结果；AI辅助工具可以在报告透明且可追溯的前提下，自动化特定任务（如筛查/分诊）。

CAP提供了基于证据的指南，用于在临床使用前验证WSI。其2021年指南更新建议，针对每个预期应用/用途，需使用不少于60个案例的验证集，评估玻璃玻片与WSI之间经过洗脱期（约2周）的观察者内一致性，并仔细核对任何不一致的诊断。这些要素通过特定学科的检查表在CAP的认证计划中操作化。

最透明的案例来自符合CAP原则的多中心验证研究，Pigaiani等人证明了WSI在日常法医组织病理学中的可接受性。超越初级审查，定量DP在存在争议的半定量分级领域增加了客观性。在法医心血管尸检和肺脂肪栓塞诊断中，WSI提供了可重复、可检查的连续数值指标。在生存时间判定方面，数字化IHC和细胞检测提供了将标志物转化为可重复数字输出的实用途径。

AI对于耗时阅读的分诊非常有用，例如硅藻检验和脑微病变筛查，这些管道提高了通量而未隐藏证据轨迹。

法医领域采用较慢的原因包括：验证期望更高；监管链和可审计性不容妥协；领域偏移（染色变异、扫描仪参数、组织降解）会影响模型性能，除非明确解决颜色/染色管理以及跨设备检查。未来的法医DP报告应包括扫描像素大小、有效放大倍数、重复性指标等，并报告颜色校准和任何染色归一化方法。

即将到来的前景清晰而紧迫：为每个法医学应用实施CAP式验证；通过设计整合监管链（对WSI和输出进行哈希/版本控制、访问日志、每个报告数字与玻片可见区域的直接链接）；将颜色/染色管理和跨设备检查作为方法的标准部分；开发共享的法医基准与独立的外部测试集。这些保障措施共同将DP从"有前景的技术"转变为整个法医工作流中经法庭验证的实践。

结论

数字病理学的兴起重塑了临床病理学，但其在法医实践中的应用仍然稀少。在已使用的领域，DP被证明是安全实用的：全玻片成像在初级审查中提供与玻璃玻片等效的性能；数字化工作流便于远程会诊和长期存档；机器学习支持的软件可以辅助细胞计数或病变量化等客观任务。

为了使DP在法医学环境中从承诺转变为常规使用，需要四个关键行动：根据CAP原则按预期用途验证每个法医学应用；通过设计将监管链整合到工作流中；明确管理颜色和染色，并将跨设备检查作为方法的标准部分；开发具有独立外部测试集的共享法医基准。

数字病理学在法医学中的成功实施最终将依赖于法医病理学家、计算机科学家和监管专家之间的密切跨学科合作。在具备这些保障措施的情况下，数字病理学可以从孤立的演示发展为可靠、经得起法庭检验的实践，从而提高法医结论的质量、速度和可信度。