Patologia digital: a definição
Durante a maior parte da sua história, a patologia foi praticada no microscópio: um fragmento de tecido é fixado, incluído, cortado, corado, montado em vidro e examinado a olho. A patologia digital substitui a última etapa. A lâmina de vidro é digitalizada uma vez, a imagem digital resultante é armazenada, e tudo o que vem depois, da revisão de rotina a segundas opiniões, ensino, arquivamento e análise de imagens, acontece em uma tela.
O termo abrange todo o ambiente que torna isso possível: os scanners, as imagens de lâminas inteiras que eles produzem, os sistemas de armazenamento e gestão de imagens que as guardam, os visualizadores que as exibem e as ferramentas de análise que trabalham sobre elas. Por si só, ele não implica inteligência artificial, embora a IA seja o uso das imagens que mais cresce depois que elas existem.
Três termos relacionados costumam ser usados como sinônimos, e vale a pena separá-los. Whole slide imaging (WSI) é a tecnologia de digitalização de lâminas inteiras. Microscopia virtual é o ato de visualizar uma lâmina digitalizada como se fosse por um microscópio, e é a expressão que os programas de ensino tendem a usar. Telepatologia é a revisão patológica a distância, que as lâminas digitais facilitam muito, mas que já existia antes delas.
Como uma lâmina de vidro se torna uma imagem de lâmina inteira
- Digitalização. Um scanner de lâminas move o vidro sob uma câmera e uma objetiva, normalmente a 20x ou 40x, capturando milhares de campos sobrepostos e unindo-os em uma única imagem. Alguns scanners capturam vários planos focais (uma pilha Z) para que cortes espessos possam ser refocalizados depois.
- Construção da pirâmide. A imagem em resolução total pode passar de 100.000 pixels de lado e de vários gigabytes. Por isso, o scanner também grava cópias progressivamente menores (normalmente reduzindo à metade a cada nível) e divide cada nível em blocos. É essa pirâmide multirresolução que torna a imagem utilizável: o visualizador solicita apenas os blocos da região e do nível de zoom que estão na tela.
- Registro da escala. O arquivo armazena o tamanho físico de um pixel em micrômetros (muitas vezes escrito como MPP, mícrons por pixel, cerca de 0,25 µm a 40x e 0,5 µm a 20x). Todas as medições em um visualizador dependem desse valor.
- Inclusão de metadados. A imagem da etiqueta, uma visão geral macro, o modelo do scanner, a objetiva e a data da digitalização viajam dentro do arquivo, junto com qualquer código de barras que o laboratório tenha impresso na lâmina.
- Armazenamento e distribuição. Em um hospital, as lâminas vão para um sistema de gestão de imagens integrado ao sistema de informação laboratorial. Em pesquisa e ensino, elas normalmente ficam em uma pasta compartilhada na rede, em um drive na nuvem ou em um notebook, e são abertas em um visualizador para desktop.
Formatos de imagens de lâminas inteiras por fabricante de scanner
Não existe um formato de arquivo único para patologia digital. Cada fabricante grava o seu próprio contêiner, a maioria variações de TIFF em blocos, e a escolha do visualizador muitas vezes se resume a quais deles ele consegue ler.
Bibliotecas de código aberto como OpenSlide e Bio-Formats leem a maioria deles, e é por isso que existem visualizadores independentes de fabricante. O SlideScope lê SVS, NDPI, VMS, VMU, MRXS, SCN, BIF, SVSLIDE, QPTIFF, AVS, DICOM, TIFF e OME-TIFF, além de Olympus VSI e Hamamatsu NDPIS desde a versão 1.10.0 e Philips iSyntax e KFBio KFB desde a versão 1.20.0; ele não lê SDPC, MDSX nem TMAP. A referência de compatibilidade de arquivos traz os limites exatos, e a comparação de scanners de patologia digital lista os modelos de scanner atuais, a capacidade deles e a saída em DICOM.
As camadas de software da patologia digital
Quem procura "software de patologia digital" geralmente quer dizer uma de cinco coisas bem diferentes.
Software do scanner
Controla o scanner e normalmente vem com um visualizador gratuito para o formato próprio do fabricante, como o Aperio ImageScope para SVS ou o Hamamatsu NDP.view2 para NDPI.
Sistemas de gestão de imagens
Plataformas de nível hospitalar que armazenam lâminas, se conectam ao sistema de informação laboratorial, gerenciam casos e listas de trabalho e são validadas para uso clínico. Têm preço corporativo e são implantadas pela TI.
Visualizadores para desktop
Aplicativos que abrem imagens de lâminas inteiras a partir de um arquivo, de uma pasta ou de um link em um computador comum, para revisão, medição, anotação e ensino. É aqui que o SlideScope se encaixa.
Plataformas de análise
QuPath, CellProfiler, ImageJ e Fiji, ASAP e equivalentes comerciais que segmentam tecidos, contam células e executam pipelines por script. Um visualizador normalmente entrega regiões a eles em GeoJSON.
IA e patologia computacional
Modelos que detectam, classificam ou graduam tecidos a partir da imagem de lâmina inteira. Alguns são aprovados como apoio à decisão clínica; a maioria são ferramentas de pesquisa que precisam que a lâmina digital exista primeiro.
Pesquisa, ensino e uso clínico são problemas diferentes
A patologia de pesquisa é onde a maioria das lâminas é digitalizada hoje. Uma coorte é digitalizada uma vez, revisada por várias pessoas, medida, anotada e enviada para análise. Os requisitos são compatibilidade com arquivos de qualquer fabricante, medição calibrada, anotações que sobrevivem à passagem de mãos e uma forma fácil de enviar a um colaborador o campo de visão exato. Não há barreira regulatória; a ferramenta só precisa ser precisa e rápida.
O ensino usa lâminas digitais como um microscópio virtual. Um curso digitaliza a sua caixa de lâminas uma vez, e cada estudante abre o mesmo conjunto no próprio notebook, marca o que identificou e compara as anotações. É por isso que visualizadores de lâminas de histologia que rodam localmente tanto no Windows quanto no macOS são importantes para as universidades.
O diagnóstico clínico primário em tela é regulamentado. Os scanners e sistemas de visualização usados para liberar laudos são aprovados como dispositivos médicos na maioria das jurisdições, os laboratórios os validam em comparação com o vidro, e os monitores são especificados. Visualizadores de uso geral, incluindo o SlideScope, não são aprovados para isso e deixam isso claro. Na clínica, eles são usados apenas para o trabalho não diagnóstico em torno de um caso: ensino, preparação de reuniões clínicas, pesquisa em material de arquivo e revisão de qualidade, quando a política da instituição permite.
Benefícios e limitações
O que a patologia digital facilita: compartilhar uma lâmina sem enviar o vidro, revisar a mesma região ao mesmo tempo de lugares diferentes, medir de forma reprodutível, manter as anotações junto com a imagem, montar conjuntos de ensino que nunca desbotam nem quebram, arquivar sem uma sala de lâminas e, enfim, poder usar análise de imagens ou IA.
O que ela custa: um scanner, armazenamento medido em terabytes, tempo para digitalizar, um fluxo de trabalho para manter o vidro e o digital sincronizados e validação, se as imagens forem usadas para diagnóstico. A digitalização também perde algumas coisas que o microscópio oferece, como refocalizar ao longo de um corte espesso, a menos que o scanner tenha capturado uma pilha Z, e a luz polarizada, a menos que o scanner tenha suporte para ela.
Onde o SlideScope se encaixa
O SlideScope é um visualizador de patologia digital para desktop para pesquisa, ensino e revisão. Ele abre imagens de lâminas inteiras dos principais fabricantes de scanners no Windows e no macOS, mede em micrômetros calibrados, mantém as anotações vinculadas à lâmina, compara duas lâminas lado a lado na mesma escala, exporta regiões em GeoJSON para o QuPath e compartilha um campo de visão exato como link. Ele roda no seu próprio computador, não precisa de servidor de imagens e tem preço pensado para um laboratório, não para um hospital. Ele não é um dispositivo médico e não serve para diagnóstico primário. Se você está decidindo entre ele e os visualizadores gratuitos, a comparação de visualizadores de imagens de lâminas inteiras é o ponto de partida honesto.
Glossário de patologia digital
- Imagem de lâmina inteira (WSI)
- Uma digitalização de gigapixels e multirresolução de uma lâmina de vidro inteira.
- Pirâmide de imagens
- O conjunto de cópias em blocos, progressivamente reduzidas, de uma imagem de lâmina inteira, que permite ao visualizador mostrar qualquer nível de zoom rapidamente.
- MPP (mícrons por pixel)
- O tamanho físico de um pixel na resolução total; a calibração da qual toda medição depende. Calcule-o para qualquer nível da pirâmide com a calculadora de tamanho de pixel.
- 20x e 40x
- A ampliação da objetiva usada durante a digitalização, aproximadamente 0,5 µm e 0,25 µm por pixel, respectivamente.
- H&E
- Hematoxilina e eosina, a coloração padrão para a morfologia dos tecidos.
- IHC
- Imuno-histoquímica, uma coloração que marca uma proteína específica; costuma ser revisada lado a lado com a H&E do mesmo bloco.
- Pilha Z
- Vários planos focais capturados ao longo de um corte espesso para que o visualizador possa refocalizar.
- DICOM WSI
- O suplemento do padrão DICOM para imagens de lâminas inteiras, usado para integrar a patologia aos sistemas de imagem dos hospitais.
- Sistema de gestão de imagens
- A plataforma de servidor que armazena, indexa e disponibiliza imagens de lâminas inteiras em um laboratório clínico.
- Patologia computacional
- Análise de imagens e aprendizado de máquina aplicados a imagens de lâminas inteiras.
Perguntas frequentes sobre patologia digital
Qual é a diferença entre patologia digital e patologia computacional?
A patologia digital é a infraestrutura: digitalizar lâminas, armazenar imagens de lâminas inteiras e visualizá-las na tela. A patologia computacional é o que você faz com essas imagens depois que elas são digitais: análise de imagens, contagem de células, classificação de tecidos e modelos de aprendizado de máquina. Você precisa da primeira antes de poder fazer a segunda.
Patologia digital é a mesma coisa que telepatologia?
Não. Telepatologia significa revisar material patológico a distância, algo anterior às imagens de lâminas inteiras e que originalmente usava transmissões ao vivo de uma câmera no microscópio. A patologia digital torna a telepatologia muito mais fácil, porque uma lâmina digitalizada pode ser compartilhada como arquivo ou link, mas um laboratório pode ser totalmente digital sem nunca fazer consultas a distância.
Que formato de arquivo as lâminas de patologia digital usam?
Não existe um formato único. Cada fabricante de scanner grava o seu: Aperio e Leica gravam SVS, Hamamatsu grava NDPI, 3DHISTECH grava MRXS, os scanners Leica SCN gravam SCN, Ventana grava BIF, Philips grava iSyntax e Olympus grava VSI. As opções independentes de fabricante são TIFF piramidal, OME-TIFF e DICOM para imagens de lâminas inteiras. Um visualizador independente de fabricante, como o SlideScope, lê a maioria deles diretamente.
Preciso de hardware especial para visualizar imagens de lâminas inteiras?
Não. Como uma imagem de lâmina inteira é armazenada como uma pirâmide de blocos, o visualizador carrega apenas os blocos da região e do nível de zoom que estão na tela. Um notebook comum com 8 GB de RAM abre uma lâmina de vários gigabytes em segundos. A digitalização exige um scanner de lâminas, e o diagnóstico clínico primário usa monitores validados, mas a revisão para pesquisa e ensino não.
Dá para fazer patologia digital em um Mac?
Sim, para visualização e revisão em pesquisa. Vários visualizadores de fabricantes são só para Windows, incluindo o Aperio ImageScope, mas o QuPath, o ObjectiveView, o Hamamatsu NDP.view2 e o SlideScope rodam no macOS. O SlideScope tem versões nativas para Apple Silicon e Intel e abre lâminas SVS, NDPI, MRXS, SCN, BIF e QPTIFF em um Mac.
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