Apa Itu Patologi Digital?

Definisi patologi digital

Sepanjang sebagian besar sejarahnya, patologi dipraktikkan di mikroskop: potongan jaringan difiksasi, ditanam dalam blok, dipotong, diwarnai, dipasang di kaca, lalu diperiksa dengan mata. Patologi digital menggantikan langkah terakhir. Slide kaca dipindai sekali, citra digital yang dihasilkan disimpan, dan semua yang terjadi setelahnya, mulai dari peninjauan rutin hingga pendapat kedua, pengajaran, pengarsipan, dan analisis citra, berlangsung di layar.

Istilah ini mencakup seluruh lingkungan yang memungkinkan hal itu: pemindai, whole slide image yang dihasilkannya, sistem penyimpanan dan manajemen citra yang menampungnya, penampil yang menampilkannya, dan alat analisis yang bekerja padanya. Istilah ini dengan sendirinya tidak menyiratkan kecerdasan buatan, meskipun AI adalah penggunaan citra yang tumbuh paling cepat begitu citra tersebut tersedia.

Tiga istilah terkait sering dipakai bergantian dan perlu dibedakan. Whole slide imaging (WSI) adalah teknologi pemindaiannya. Mikroskopi virtual adalah tindakan melihat slide hasil pemindaian seolah-olah melalui mikroskop, dan merupakan istilah yang cenderung dipakai program pengajaran. Telepatologi adalah peninjauan patologi jarak jauh, yang menjadi jauh lebih mudah berkat slide digital tetapi sudah ada sebelumnya.

Bagaimana slide kaca menjadi whole slide image

1. Pemindaian. Pemindai slide menggerakkan kaca di bawah kamera dan objektif, biasanya pada 20x atau 40x, menangkap ribuan bidang pandang yang saling tumpang tindih dan menyambungkannya menjadi satu citra. Sebagian pemindai menangkap beberapa bidang fokus (Z-stack) sehingga irisan yang tebal dapat difokuskan ulang di kemudian hari.
2. Membangun piramida. Citra resolusi penuh dapat melebihi 100.000 piksel per sisi dan berukuran beberapa gigabyte. Karena itu pemindai juga menulis salinan yang semakin kecil (biasanya setengah ukuran di setiap level) dan memotong setiap level menjadi tile. Piramida multiresolusi inilah yang membuat citra dapat digunakan: penampil hanya meminta tile untuk region dan tingkat perbesaran yang tampil di layar.
3. Mencatat skala. Berkas menyimpan ukuran fisik satu piksel dalam mikrometer (sering ditulis sebagai MPP, microns per pixel, sekitar 0,25 µm pada 40x dan 0,5 µm pada 20x). Setiap pengukuran di penampil bergantung pada nilai ini.
4. Melampirkan metadata. Citra label, ikhtisar makro, model pemindai, objektif, dan tanggal pemindaian ikut tersimpan di dalam berkas, bersama barcode apa pun yang dicetak lab pada slide.
5. Penyimpanan dan penyajian. Di rumah sakit, slide masuk ke sistem manajemen citra yang berdampingan dengan sistem informasi laboratorium. Dalam riset dan pengajaran, slide biasanya tersimpan di folder bersama, drive cloud, atau laptop, dan dibuka di penampil desktop.

Format whole slide image menurut vendor pemindai

Tidak ada satu format berkas tunggal untuk patologi digital. Setiap produsen menulis kontainernya sendiri, sebagian besar berupa variasi TIFF bertile, dan pemilihan penampil sering kali bergantung pada format mana saja yang dapat dibacanya.

Pustaka open source seperti OpenSlide dan Bio-Formats membaca sebagian besar format ini, dan itulah sebabnya penampil netral vendor bisa ada. SlideScope membaca SVS, NDPI, VMS, VMU, MRXS, SCN, BIF, SVSLIDE, QPTIFF, AVS, DICOM, TIFF, dan OME-TIFF, ditambah Olympus VSI dan Hamamatsu NDPIS sejak versi 1.10.0 serta Philips iSyntax dan KFBio KFB sejak versi 1.20.0; SlideScope tidak membaca SDPC, MDSX, atau TMAP. Referensi kompatibilitas berkas memuat batasan persisnya, dan perbandingan pemindai patologi digital mencantumkan model pemindai terkini, kapasitasnya, dan keluaran DICOM-nya.

Lapisan perangkat lunak dalam patologi digital

Orang yang mencari "perangkat lunak patologi digital" biasanya memaksudkan salah satu dari lima hal yang cukup berbeda.

Penggunaan untuk riset, pengajaran, dan klinis adalah masalah yang berbeda

Patologi riset adalah tempat sebagian besar slide dipindai saat ini. Sebuah kohort didigitalkan sekali, ditinjau oleh beberapa orang, diukur, diberi anotasi, dan dimasukkan ke dalam analisis. Kebutuhannya adalah dukungan berkas yang netral vendor, pengukuran terkalibrasi, anotasi yang tetap utuh saat diserahkan, dan cara mudah untuk mengirim bidang pandang yang persis sama kepada kolaborator. Tidak ada gerbang regulasi; alatnya cukup akurat dan cepat.

Pengajaran memakai slide digital sebagai mikroskop virtual. Sebuah mata kuliah memindai kotak slidenya sekali dan setiap mahasiswa membuka set yang sama di laptop mereka sendiri, menandai apa yang mereka identifikasi, dan membandingkan catatan. Inilah sebabnya penampil slide histologi yang berjalan secara lokal di Windows maupun macOS penting bagi universitas.

Diagnosis primer klinis di layar diatur oleh regulasi. Pemindai dan sistem penampil yang digunakan untuk menandatangani kasus mendapat izin atau persetujuan sebagai alat kesehatan di sebagian besar yurisdiksi, laboratorium memvalidasinya terhadap slide kaca, dan spesifikasi layarnya ditetapkan. Penampil serbaguna, termasuk SlideScope, tidak mendapat izin untuk ini dan menyatakannya secara terbuka. Penampil tersebut dipakai secara klinis hanya untuk pekerjaan non-diagnostik di seputar sebuah kasus: pengajaran, persiapan konferensi, riset pada material arsip, dan peninjauan mutu bila kebijakan institusi mengizinkan.

Manfaat dan keterbatasan

Apa yang dipermudah oleh patologi digital: membagikan slide tanpa mengirim kaca, meninjau region yang sama pada waktu yang sama dari tempat berbeda, mengukur secara reprodusibel, menyimpan anotasi bersama citra, membangun set pengajaran yang tidak pernah pudar atau pecah, mengarsipkan tanpa ruang penyimpanan slide, dan memungkinkan analisis citra atau AI sama sekali.

Apa biayanya: pemindai, penyimpanan berukuran terabyte, waktu untuk memindai, alur kerja untuk menjaga slide kaca dan versi digital tetap selaras, serta validasi jika citra akan digunakan untuk diagnosis. Pemindaian juga menghilangkan beberapa hal yang ditawarkan mikroskop, seperti memfokuskan ulang menembus irisan yang tebal kecuali pemindai menangkap Z-stack, dan cahaya terpolarisasi kecuali pemindai mendukungnya.

Posisi SlideScope

SlideScope adalah penampil patologi digital desktop untuk riset, pendidikan, dan peninjauan. SlideScope membuka whole slide image dari vendor pemindai utama di Windows dan macOS, mengukur dalam mikrometer terkalibrasi, menyimpan anotasi yang melekat pada slide, membandingkan dua slide secara berdampingan pada skala yang disamakan, mengekspor region sebagai GeoJSON untuk QuPath, dan membagikan bidang pandang yang persis sama sebagai tautan. SlideScope berjalan di komputer Anda sendiri, tidak memerlukan server citra, dan harganya ditujukan untuk lab, bukan rumah sakit. SlideScope bukan alat kesehatan dan tidak ditujukan untuk diagnosis primer. Jika Anda sedang memilih antara SlideScope dan penampil gratis, perbandingan penampil whole slide image adalah titik awal yang jujur.

Glosarium patologi digital

Whole slide image (WSI)

Pindaian digital gigapiksel multiresolusi dari seluruh slide kaca.

Piramida citra

Kumpulan salinan whole slide image yang semakin diperkecil dan dipotong menjadi tile, yang memungkinkan penampil menampilkan tingkat perbesaran apa pun dengan cepat.

MPP (microns per pixel)

Ukuran fisik satu piksel pada resolusi penuh; kalibrasi yang menjadi dasar setiap pengukuran. Hitung untuk level piramida mana pun dengan kalkulator ukuran piksel.

20x dan 40x

Perbesaran objektif yang digunakan saat pemindaian, masing-masing kira-kira 0,5 µm dan 0,25 µm per piksel.

H&E

Hematoksilin dan eosin, pewarnaan standar untuk morfologi jaringan.

IHC

Imunohistokimia, pewarnaan yang menandai protein tertentu; sering ditinjau berdampingan dengan H&E dari blok yang sama.

Z-stack

Beberapa bidang fokus yang ditangkap menembus irisan tebal sehingga penampil dapat memfokuskan ulang.

DICOM WSI

Suplemen standar DICOM untuk whole slide image, yang digunakan untuk mengintegrasikan patologi ke dalam sistem pencitraan rumah sakit.

Sistem manajemen citra

Platform server yang menyimpan, mengindeks, dan menyajikan whole slide image di laboratorium klinis.

Patologi komputasional

Analisis citra dan machine learning yang diterapkan pada whole slide image.

Pertanyaan yang sering diajukan tentang patologi digital