Telepatologia 2020-04-07T10:58:35+02:00

Telepatologia

PATOMORFOLOGIA CYFROWA

  • Czym jest patomorfologia cyfrowa?
  • Jakie są korzyści płynące z patomorfologii cyfrowej?
  • 7 kroków w kierunku patomorfologii cyfrowej
  • Jakie są przyszłe trendy w dziedzinie patomorfologii cyfrowej i IHC?
  • Jakie jest znaczenie patomorfologii cyfrowej w rozwoju nowoczesnej edukacji?
  • Podsumowanie

Czym jest patomorfologia cyfrowa?

Patomorfologia Cyfrowa oznacza wykorzystanie technologii, w celu przyspieszenia i usprawnienia pracy w laboratorium patologicznym. W praktyce oznacza to używanie zaawansowanych skanerów cyfrowych do przechwytywania cyfrowych slajdów, a następnie ich przechowywania, analizowania i udostępniania innym.

Cały system lub środowisko patologii cyfrowej składa się z czterech kluczowych elementów:

  1. Pozyskiwania slajdów cyfrowych (obrazów) za pomocą skanerów cyfrowych
  2. Przechowywania i archiwizacji obrazów
  3. Edycji i innych czynności manipulacyjnych z przechwyconymi obrazami
  4. Przeglądania i udostępniania obrazów innym lekarzom lub instytucjom.

W pierwszej fazie skanery, „naśladują” klasyczny mikroskop i przechwytują cyfrowe slajdy, w drugiej zaś fazie, wykorzystywane jest specjalistyczne oprogramowanie do przeglądania i analizy obrazów. Proces ten zastępuje więc tradycyjny tok pracy, w którym patomorfolog bada każdą tkankę na szkiełku i sporządza notatki oraz wnioski końcowe.

Patomorfologia Cyfrowa polega na pozyskiwaniu, przeglądaniu, zarządzaniu, dzieleniu się, analizie i interpretacji obrazów cyfrowych całych preparatów mikroskopowych (WSI — whole slide imaging – „wirtualna mikroskopia”) – w tym slajdów i danych – w środowisku cyfrowym.

Cyfrowe slajdy są tworzone podczas rejestracji preparatów mikroskopowych za pomocą urządzenia skanującego, w celu uzyskania cyfrowego obrazu o wysokiej rozdzielczości, który można oglądać na ekranie komputera lub w urządzeniu przenośnym. Wykorzystując wysokowydajne, zautomatyzowane skanery cyfrowej patomorfologii, możliwe jest uchwycenie całego preparatu mikroskopowego, w warunkach jasnego pola lub fluorescencji, przy powiększeniu porównywalnym z mikroskopem.

Cyfrowe szkiełka mogą być udostępniane użytkownikom w sieci, przy użyciu wyspecjalizowanego oprogramowania stosowanego w patomorfologii cyfrowej. Zautomatyzowane narzędzia, oprogramowanie, rozwiązania w zakresie analizy obrazu w połączeniu z intuicyjnym interfejsem pozwalają użytkownikom na łatwe dostosowanie algorytmów do ich własnych, specyficznych potrzeb, zapewniają łatwe w użyciu rozwiązania do automatycznej oceny jakościowej i ilościowej slajdów białego pola i fluorescencyjnych.

Historia patomorfologii cyfrowej sięga ponad 100 lat wstecz, kiedy to po raz pierwszy użyto specjalistycznego sprzętu do wykonywania zdjęć z mikroskopu na płytkach fotograficznych. Koncepcja telepatologii – czyli przekazywanie obrazów z mikroskopu pomiędzy odległymi geograficznie miejscami – istnieje od prawie 50 lat. Jednak to właśnie w ostatniej dekadzie patomorfologia cyfrowa zaczęła przechodzić prawdziwą transformację cyfrową, odchodząc od środowiska analogowego na rzecz elektronicznego.

Szybki postęp technologii obrazowania całych szkiełek mikroskopowych (WSI), wraz z postępem w dziedzinie oprogramowania, interfejsów LIS / LIMS i szybkich sieci, umożliwiły pełną integrację cyfrowej patomorfologii z przepływami pracy w dziedzinie patomorfologii.

Cyfrowa patomorfologia umożliwia lekarzom patomorfologom angażowanie się, ocenę, współpracę w sposób szybki i zdalny, z zachowaniem przejrzystości i spójności, poprawiając tym samym wydajność oraz produktywność. Przyszłość cyfrowej patomorfologii może ostatecznie obejmować rozszerzone badania translacyjne, diagnostykę wspomaganą komputerowo (CAD) i medycynę spersonalizowaną.

Jakie są korzyści płynące z patomorfologii cyfrowej?

Tradycyjne preparaty mikroskopowe nigdzie się nie wybierają, i to nie bez powodu. Patomorfologia zaczyna się od pobrania tkanki. Szklane preparaty są niezbędne, nawet jeśli zostaną później przeniesione do skanu cyfrowego. Ale dzisiejsza patomorfologia wykracza poza tkankę i skany. Chodzi o poprawę jakości, wydajności i nie tylko. Brakuje siły roboczej patomorfologów, a na emeryturę odchodzi więcej lekarzy tej specjalizacji niż tych, którzy przychodzą.

Technologia cyfrowa zyskała na popularności, zapewniając lepszą jakość i innowacyjność. Dzisiejsza patomorfologia wymaga nowego podejścia. Lekarze dostrzegają korzyści uzyskane dzięki patomorfologii cyfrowej, których nie można łatwo osiągnąć za pomocą tradycyjnych preparatów mikroskopowych. Przyjrzyjmy się zatem wielu zaletom patomorfologii cyfrowej w porównaniu z samą mikroskopią.

Cyfrowa patomorfologia może poprawić jakość w znaczący sposób:

Ulepszona analiza:

  • Algorytmy do analizy szkiełek mikroskopowych są obiektywne, dokładne i szybsze niż w przypadku mikroskopu.
  • Szybki dostęp do wcześniejszych spraw
  • Data Storage (przechowywanie danych) pozwala na długoterminową analitykę predykcyjną, czyli łączenie danych z efektywnymi działaniami poprzez wyciąganie wiarygodnych wniosków na temat obecnych i przyszłych zdarzeń.

Zmniejszone błędy:

  • Eliminuje pęknięcia, stłuczenia szkiełek
  • Kodowanie kreskowe zmniejsza ryzyko błędnej identyfikacji

Lepsze obrazy, obserwacja:

  • Oferuje na żywo powiększone i wielokątowe obrazy
  • Zdolność do pomiaru wielu AOI
  • Pozwala na zespołową adnotację slajdów
  • Zapewnia widok danych i adnotacji na tablicy rozdzielczej

Jedną z największych zalet patomorfologii cyfrowej jest wiele sposobów na poprawę wydajności w perspektywie krótko- i długoterminowej:

Usprawniony przepływ pracy:

  • Wspieranie współpracy
  • Centralna pamięć masowa umożliwia łatwy dostęp w usprawnionym przepływie pracy
  • Tendencja do outsourcingu
  • Pozwala na automatyzację, elastyczne harmonogramy pracy i zdalny dostęp

Skrócony czas realizacji:

  • Szybszy dostęp do zarchiwizowanych slajdów cyfrowych
  • Skrócenie czasu pobierania, dopasowywania i organizowania danych
  • Przyspiesza dostęp do próbek i poprawia czas realizacji w porównaniu z ręcznymi przeglądami, szczególnie w złożonych przypadkach

Więcej innowacji:

  • Duże bazy danych pozwalają patomorfologom stać się bardziej wyspecjalizowanymi
  • Pozwala na rozszerzenie praktyk na szersze obszary geograficzne
  • Dostarcza lepszych narzędzi do nauczania i szkolenia

„Szklane slajdy sprawdzają się dobrze” to często sposób na stwierdzenie, że patomorfolodzy nie potrafią uzasadnić inwestycji w rozwiązania cyfrowe. Ale często nie biorą pod uwagę niektórych długoterminowych korzyści kosztowych wynikających z digitalizacji, takich jak:

  • eliminacja kosztów usługi kurierskiej
  • przyspieszenie przepływu pracy
  • ograniczenie podróży w celu dokonania wzajemnej oceny preparatów
  • nowe możliwości biznesowe dzięki możliwości geograficznego poszerzenia praktyki
  • uniknięcie konieczności pracy w nadgodzinach

7 kroków w kierunku patologii cyfrowej

Bariery w przyjmowaniu patologii cyfrowej

  • „Nie ma nic złego w mikroskopie.”
  • „Nasze systemy informatyczne nie integrują się z innymi technologiami.”
  • „Zmiana jest trudna.”
  • „Za wysokie koszty”

To kilka z obaw dotyczących digitalizacji. Ale jak dowiadujemy się więcej, odkrywamy, że obawy przed przejściem na technologię cyfrową powstrzymują nas przed czerpaniem znaczących korzyści. Przekonujemy się również, że stare metody nie mogą konkurować z dzisiejszymi rozwiązaniami cyfrowymi.

  • Muszę przeszukać „milion” pudełek ze szkiełkami, zanim znajdę to, którego szukałem
  • Spędzam godziny próbując ustawić mój mikroskop dokładnie tak, jak ostatnim razem
  • Muszę dosłownie pociągnąć moich kolegów za ramiona, żeby mogli obejrzeć tkankę w moim mikroskopie.
  • Większość popołudnia spędzam na próbach podzielenia się zdjęciem z kolegami.
  • Aż tyle pudełek na preparaty na moim biurku

Jest to rzeczywisty przykład i pokazuje nam, jak bardzo potrzebujemy technologii, aby przyspieszyć, usprawnić i uprościć te podstawowe procesy w laboratorium.

A po tym, jak zobaczyliśmy, że radiologia i inne dziedziny medycyny w systemie opieki zdrowotnej czerpią korzyści z wykorzystania technologii w celu poprawy ich wydajności i jakości, wydaje się, że patomorfologia jest kolejną w kolejce do modernizacji. I nawet gdy zdajemy sobie sprawę, że metody cyfrowe oferują większą szybkość, dokładność, efektywność i współpracę, ewolucja może wydawać się zniechęcająca.

Proces przyswajania cyfrowej patomorfologii może zmienić organizację, dlatego ważne jest, aby wiedzieć, jakie kroki należy podjąć i jak zacząć.

KROKIELEMENTY KLUCZOWE
1. Lider patomorfologii cyfrowej
  • Wybierz sponsora wykonawczego i patomorfologa
  • Zrozumienie korzyści płynących z patomorfologii cyfrowej
  • Przeczytaj studia przypadków i najlepsze praktyki badawcze
  • Bariery badawcze i wysokie potrzeby
  • Użyj zarządzania wizualnego do stworzenia nowego przepływu pracy
  • Skompletuj biznes plan
  • Szukaj poparcia, akceptacji, uzyskaj opinię
2. Określanie potrzeb i celów
  • Mapowanie nowego, szczegółowego przebiegu pracy
  • Inicjuj listę potrzeb obejmującą sprzęt, procesy, zespoły/rolę
  • Pilot – test sprawdzający koncepcję
3. Określanie potrzeb w zakresie infrastruktury i laboratoryjnych systemów informacyjnych (LIS)
  • Wybierz lidera technologii projektowych i zapewnij sobie zgodę na zakup w IT
  • Określanie potrzeb w zakresie sieci, pamięci masowej i bezpieczeństwa
  • Porównanie wymagań do narzędzi, budżetów                      i harmonogramów
  • Ustalanie priorytetów dla specyfikacji krótko-                       i długoterminowych
4. Zbuduj przepływ pracy
  • Napisanie zestawienia prac dla każdej fazy konwersji cyfrowej (akwizycja obrazu, analiza przedanalityczna, zarządzanie obrazem i jego analiza)
5. Konfiguracja i szkolenie
  • Przed pełnym przyjęciem należy stosować zarówno procesy cyfrowe, jak i niecyfrowe. Porównywanie, analiza i doskonalenie cyfrowego przepływu pracy
  • Oferujemy lunch i uczenie się, metody „peer to peer”, samouczki i inne metody szkoleniowe dla zainteresowanych stron we wszystkich lokalizacjach.
  • Zorganizowanie trwającego spotkania na temat statusu w celu określenia postępów i braków, luk
  • Uznać, że pełna konwersja wymaga czasu
6. Wprowadzanie wybranych funkcjonalności
  • Pełna konwersja procesów ręcznych na cyfrowe
  • Korzyści wynikające z wykorzystania dźwigni finansowej przy pełnej objętości wdrożenia
7. Analizuj i rozszerzaj aplikacje
  • Szybkość przeglądania, ilość i poprawa kosztów
  • Zmierzyć redukcję nadgodzin i uszkodzonych slajdów
  • Badanie satysfakcji klientów
  • Wykorzystanie bardziej dostępnych danych w celu zwiększenia współpracy
  • Zdobądź nowe spojrzenie na zaawansowaną analitykę danych
  • Przeanalizować proces w celu odkrycia spostrzeżeń. Współpraca z dostawcami w zakresie modernizacji i udoskonaleń.

Jakie są przyszłe trendy w dziedzinie patomorfologii cyfrowej i IHC?

Patomorfologia cyfrowa jest coraz częściej wykorzystywana przez duże firmy farmaceutyczne i czołowe organizacje badań klinicznych (CRO) w celu usprawnienia procesów opracowywania leków w badaniach odkrywczych, przedklinicznych i klinicznych.

Istnieje szczególna szansa na potencjalne wykorzystanie patomorfologii cyfrowej w przyszłości do analizy ilościowej powstającej diagnostyki towarzyszącej i nowej teranostyki, czyli ścisłego połączenia diagnostyki i terapii w celu dobrania do potrzeb konkretnego pacjenta celowanego leczenia – bezpiecznego i skutecznego jednocześnie, to przyszłość medycyny w tym medycyny nuklearnej. Szansa ta może stać się szczególnie istotna wraz z pojawieniem się testów, które są trudne do rozpoznania przez ludzkie oko, takich jak multipleksy lub markery, które wykazują rozproszoną charakterystykę barwienia w wielu przedziałach komórkowych, z których na przykład tylko jeden może być istotny klinicznie.

Rosnąca złożoność takich testów prowadzi do rozwoju cyfrowych rozwiązań patomorfologicznych z zaawansowanym, wysokowydajnym przechwytywaniem obrazu (pole jasne, fluorescencyjne lub wielospektralne) w połączeniu z rozpoznawaniem wzorów w celu morfologicznej identyfikacji odpowiednich typów tkanek i poszczególnych przedziałów komórkowych, a następnie możliwością ilościowego określenia intensywności barwienia (IHC).

Prowadzi to do pojawienia się cyfrowych systemów patomorfologicznych, które mogą zaoferować klinicznie istotny wynik diagnostyczny lub prognostyczny poprzez porównanie wyników analizy próbki z krzywą wzorcową uzyskaną z danych klinicznych. Wiele z niewykorzystanych możliwości patomorfologii cyfrowej może polegać na potencjalnej zdolności do generowania punktów diagnostycznych lub prognostycznych poprzez łączenie danych i obrazów IHC z danymi i obrazami innych metod, takich jak FACS lub MALDI-TOF, w celu osiągnięcia bardziej dyskretnego rozwarstwienia pacjentów na grupy istotne klinicznie. Zamiast zastępować IHC, nowe badania molekularne i integracja patomorfologii cyfrowej mogą w przyszłości oferować dodatkowe narzędzia diagnostyczne.

 

Jakie jest znaczenie patomorfologii cyfrowej w rozwoju nowoczesnej edukacji?

Sektor edukacji był jednym z najwcześniejszych przejawów patomorfologii cyfrowej, wykorzystując ją w pełnym spektrum nauki histopatologii, od kształcenia na różnych poziomach magisterskim i podyplomowym, poprzez stały rozwój zawodowy (CPD), aż do zewnętrznego zapewnienia jakości (EQA). Tradycyjna edukacja z wykorzystaniem lekkich mikroskopów i szklanych slajdów ma wiele wyzwań, w tym dostęp do slajdów i zmiennych treści kursów, które można pokonać z wykorzystaniem cyfrowej patomorfologii. Należą do nich m.in:

Standaryzacja materiału kursu: W przypadku patologii cyfrowej każdy uczestnik widzi dokładnie taką samą zawartość, w przeciwieństwie do podobnych slajdów wyciętych z tego samego bloku tkanek, które mogą wykazywać lub nie takie same morfologiczne i biomarkeryczne wzory ekspresji. Standaryzacja treści zapewnia każdemu uczestnikowi takie same możliwości uczenia się i jakość kształcenia. Ponadto, patomorfologia cyfrowa ułatwia włączenie rzadkich przypadków do materiału kursu, ponieważ wymagana jest tylko jedna kopia cyfrowa slajdu, w porównaniu z wieloma szklanymi slajdami w standardowej wielkości klasy.

Lepsza dostępność: Patomorfologia cyfrowa ułatwia lepszy dostęp do materiałów opartych na tkankach i szkiełkach mikroskopowych poza laboratorium i tradycyjnym czasem trwania zajęć. Użytkownicy mogą uzyskać dostęp do cyfrowych materiałów z kursów przez Internet w standardowej przeglądarce internetowej, za pośrednictwem komputera osobistego, tabletu lub urządzenia smartphone, co daje im możliwość przeglądania slajdów w dowolnym miejscu i czasie. Wykorzystanie cyfrowej patomorfologii do obsługi schematów CPD i EQA pomaga zredukować czas i koszty związane z obiegiem, ponieważ slajdy nie muszą być już fizycznie wysyłane z jednej strony do drugiej, ale mogą być skutecznie udostępniane w wielu miejscach jednocześnie.

Lepsze uczenie się: Przejście ze środowiska fizycznego do cyfrowego dla edukacji histopatologicznej oferuje wiele korzyści w porównaniu z tradycyjną mikroskopią świetlną i metodami nauczania szkiełek mikroskopowych. Użytkownicy mogą oglądać wiele szkiełek cyfrowych jednocześnie, ustawiając je obok siebie w celu lepszego porównania różnych sekcji tkanek i markerów immunohistochemicznych (IHC) (Rysunek 1).

Rysunek 1: Patomorfologia cyfrowa umożliwia jednoczesne oglądanie wielu preparatów cyfrowych, ustawiając je obok siebie w celu lepszego porównania różnych odcinków tkanki i markerów IHC.

Nauczyciele mogą zanotować istotne obszary zainteresowania, aż do poziomu komórkowego i subkomórkowego, czego nie można łatwo zrobić za pomocą szklanych slajdów (rys. 2). Dzięki specjalistycznym programom edukacyjnym z zakresu patomorfologii cyfrowej, pytania i samouczki mogą być osadzone w cyfrowych slajdach, dostarczając informacji kontekstowych i bezpośrednich powiązań z cechami tkanek lub komórek, o których mowa w pytaniach.

Rysunek 2: Szkiełka cyfrowe są często wykorzystywane przez edukatorów do szkolenia w zakresie histologii. Korzystając ze slajdów cyfrowych i aplikacji programowych, możliwe jest przypisanie do nich istotnych obszarów zainteresowania.

Wprowadzenie cyfrowej patomorfologii można rozpocząć od aplikacji nieklinicznych, takich jak edukacja, badania naukowe, archiwizacja i telekonsultacje.

Jakie są korzyści z wprowadzenia patomorfologii cyfrowej?

Istnieje wiele korzyści wynikających z wdrożenia systemu patomorfologii cyfrowej, niezależnie od tego, czy jest on używany w laboratoriach, na uniwersytetach czy w ośrodkach badawczych. Cyfrowy system patomorfologii, po wdrożeniu, nieuchronnie przyniesie wiele zmian. Zmiany te są nieuchronne, ponieważ jest to przejście z analogowego do cyfrowego procesu pracy. Podobne zmiany w radiologii byliśmy świadkami ponad 15 lat temu, kiedy technologia ułatwiła przepływ pracy i pomogła w ograniczeniu wydatków na opiekę zdrowotną.

Zaletą patomorfologii cyfrowej jest wykorzystanie skanerów cyfrowych i oprogramowania komputerowego do przetwarzania, analizy i udostępniania elektronicznych obrazów cyfrowych tkanek lekarzom lub całym zespołom lekarzy na całym świecie.

Po zarejestrowaniu obrazu tkanki może on być używany przez nieokreśloną ilość czasu do celów diagnostycznych, udostępniania i edukacyjnych.

Celem cyfryzacji patomorfologii nie jest zastąpienie lekarzy komputerami, ale wykorzystanie komputerów do wykonywania mierzalnych i czasochłonnych zadań. W ten sposób patomorfolodzy będą mieli więcej czasu na postawienie lepszej diagnozy, a dla laboratorium oznacza to więcej czasu na usprawnienie planowania i śledzenia próbek. Musimy również pamiętać, że wysyłanie sladów cyfrowych do innych miejsc – telepatologia – wymaga pewnego czasu, a dzielenie się cyfrowym obrazem – telekonsultacje – może odbywać się za pomocą jednego kliknięcia myszką. Obraz cyfrowy może być również wykorzystywany do sporządzania raportów patologicznych, jak również do prognozowania wyników, dzięki wykorzystaniu zaawansowanego, specjalistycznego oprogramowania komputerowego do analizy obrazu.

Podsumowanie

Patomorfologia cyfrowa umożliwi lepszą podstawową diagnostykę, pomoże patomorfologom w łatwym dostępie do cyfrowych obrazów z różnych miejsc oraz stworzy platformę dla lepszych zespołów interdyscyplinarnych – dyskusyjnych i konsultacyjnych. Technologia ta ma również ogromny potencjał edukacyjny dla nowych pokoleń patomorfologów.

Ale oczywiście istnieją też wyzwania. Standaryzacja i regulacja patomorfologii cyfrowej nie jest na etapie, na którym powinna być, a patomorfolodzy wciąż mają pewne problemy z przyjęciem tej nowej technologii. Wydaje się, że przyjęcie systemów cyfrowej patologii jest procesem nieuchronnym.

Jako przedstawiciele lidera branży Leica Biosystems z najczęściej stosowanymi na świecie cyfrowymi rozwiązaniami w zakresie patomorfologii cyfrowej , znamy wyzwania związane z ich pełnym wdrożeniem. Pomagamy w doborze i realizacji projektów dzięki kompleksowej ofercie                     Leica Biosystems: skanery, oprogramowanie do zarządzania slajdami, oprogramowanie do analizy obrazu. Zapewniamy profesjonalny, autoryzowany serwis gwarancyjny i pogwarancyjny.