Dijital Patoloji Nedir?

Dijital patolojinin tanımı

Tarihinin büyük bölümünde patoloji mikroskop başında uygulanmıştır: bir doku kesiti tespit edilir, gömülür, kesilir, boyanır, cama yerleştirilir ve gözle incelenir. Dijital patoloji son adımın yerini alır. Cam lam bir kez taranır, ortaya çıkan dijital görüntü saklanır ve bundan sonraki her şey, rutin incelemeden ikinci görüşlere, eğitime, arşivlemeye ve görüntü analizine kadar, ekranda gerçekleşir.

Terim, bunu mümkün kılan tüm ortamı kapsar: tarayıcılar, ürettikleri tam slayt görüntüleri, bunları barındıran depolama ve görüntü yönetim sistemleri, bunları gösteren görüntüleyiciler ve bunlar üzerinde çalışan analiz araçları. Tek başına yapay zekâ anlamına gelmez; ancak görüntüler bir kez var olduğunda, yapay zekâ bunların en hızlı büyüyen kullanım alanıdır.

Birbiriyle ilişkili üç terim çoğu zaman birbirinin yerine kullanılır ve ayırt edilmeye değer. Tam slayt görüntüleme (WSI) tarama teknolojisidir. Sanal mikroskopi, taranmış bir slaydı mikroskoptan bakıyormuş gibi görüntüleme eylemidir ve eğitim programlarının kullanmayı tercih ettiği ifadedir. Telepatoloji uzaktan patoloji incelemesidir; dijital slaytlar bunu çok kolaylaştırır, ancak telepatoloji onlardan önce de vardı.

Bir cam lam nasıl tam slayt görüntüsüne dönüşür?

1. Tarama. Bir slayt tarayıcısı camı bir kamera ve objektifin altında, tipik olarak 20x veya 40x büyütmede hareket ettirir; binlerce örtüşen alanı yakalar ve bunları tek bir görüntüde birleştirir. Bazı tarayıcılar birkaç odak düzlemi (bir Z yığını) yakalar; böylece kalın kesitler sonradan yeniden odaklanabilir.
2. Piramidin oluşturulması. Tam çözünürlüklü görüntü kenar başına 100.000 pikseli ve birkaç gigabaytı aşabilir. Bu nedenle tarayıcı giderek küçülen kopyalar da yazar (tipik olarak her düzeyde yarıya inerek) ve her düzeyi karolara böler. Görüntüyü kullanılabilir kılan bu çok çözünürlüklü piramittir: görüntüleyici yalnızca ekrandaki bölge ve yakınlaştırma düzeyi için gereken karoları ister.
3. Ölçeğin kaydedilmesi. Dosya, bir pikselin fiziksel boyutunu mikrometre cinsinden saklar (çoğu zaman MPP, yani piksel başına mikron olarak yazılır; 40x’te yaklaşık 0,25 µm, 20x’te 0,5 µm). Bir görüntüleyicideki her ölçüm bu değere bağlıdır.
4. Meta verilerin eklenmesi. Etiket görüntüsü, makro genel bakış, tarayıcı modeli, objektif ve tarama tarihi, laboratuvarın lama bastığı barkodla birlikte dosyanın içinde taşınır.
5. Saklama ve sunma. Bir hastanede slaytlar, laboratuvar bilgi sisteminin yanında bir görüntü yönetim sistemine girer. Araştırma ve eğitimde ise genellikle bir dosya paylaşımında, bir bulut sürücüsünde veya bir dizüstü bilgisayarda durur ve bir masaüstü görüntüleyicide açılır.

Tarayıcı üreticisine göre tam slayt görüntüsü biçimleri

Tek bir dijital patoloji dosya biçimi yoktur. Her üretici kendi kapsayıcısını yazar; bunların çoğu karolu TIFF’in varyasyonlarıdır ve görüntüleyici seçimi çoğu zaman hangilerini okuyabildiğine bağlıdır.

OpenSlide ve Bio-Formats gibi açık kaynak kütüphaneler bunların çoğunu okur; üreticiden bağımsız görüntüleyicilerin var olabilmesinin nedeni budur. SlideScope SVS, NDPI, VMS, VMU, MRXS, SCN, BIF, SVSLIDE, QPTIFF, AVS, DICOM, TIFF ve OME-TIFF’i, ayrıca 1.10.0 sürümünden beri Olympus VSI ve Hamamatsu NDPIS’i, 1.20.0 sürümünden beri de Philips iSyntax ve KFBio KFB’yi okur; SDPC, MDSX veya TMAP okumaz. Kesin sınırlar dosya uyumluluğu başvuru sayfasında, güncel tarayıcı modelleri, kapasiteleri ve DICOM çıktıları ise dijital patoloji tarayıcı karşılaştırmasında yer alır.

Dijital patolojinin yazılım katmanları

"Dijital patoloji yazılımı" arayan kişiler genellikle birbirinden oldukça farklı beş şeyden birini kastediyor.

Araştırma, eğitim ve klinik kullanım farklı sorunlardır

Araştırma patolojisi, bugün slaytların çoğunun tarandığı alandır. Bir kohort bir kez dijitalleştirilir, birkaç kişi tarafından incelenir, ölçülür, açıklama eklenir ve analize aktarılır. Gereksinimler; üreticiden bağımsız dosya desteği, kalibre edilmiş ölçüm, el değiştirdikten sonra da korunan açıklamalar ve bir iş birlikçiye tam olarak aynı görüş alanını göndermenin kolay bir yoludur. Düzenleyici bir eşik yoktur; aracın yalnızca doğru ve hızlı olması gerekir.

Eğitim, dijital slaytları sanal mikroskop olarak kullanır. Bir ders slayt kutusunu bir kez tarar ve her öğrenci aynı seti kendi dizüstü bilgisayarında açar, tanımladıklarını işaretler ve notlarını karşılaştırır. Hem Windows’ta hem macOS’ta yerel olarak çalışan histoloji slayt görüntüleyicilerinin üniversiteler için önemli olmasının nedeni budur.

Ekranda yapılan klinik birincil tanı düzenlemeye tabidir. Vakaları sonuçlandırmak için kullanılan tarayıcılar ve görüntüleme sistemleri çoğu yargı bölgesinde tıbbi cihaz olarak onaylanmıştır veya izin almıştır, laboratuvarlar bunları cama karşı doğrular ve ekranların özellikleri belirlenir. SlideScope dahil genel amaçlı görüntüleyiciler bu amaçla onaylı değildir ve bunu açıkça belirtir. Klinikte yalnızca bir vakanın etrafındaki tanı dışı işler için kullanılırlar: eğitim, toplantı hazırlığı, arşivlenmiş materyal üzerinde araştırma ve kurum politikasının izin verdiği ölçüde kalite incelemesi.

Yararlar ve sınırlamalar

Dijital patolojinin kolaylaştırdıkları: cam göndermeden slayt paylaşmak, aynı bölgeyi farklı yerlerden aynı anda incelemek, tekrarlanabilir biçimde ölçmek, açıklamaları görüntüyle birlikte tutmak, hiç solmayan veya kırılmayan eğitim setleri oluşturmak, slayt odası olmadan arşivlemek ve görüntü analizi ya da yapay zekâyı çalıştırabilmek.

Bedeli: bir tarayıcı, terabaytlarla ölçülen depolama, tarama süresi, cam ile dijitali eşit tutacak bir iş akışı ve görüntüler tanı için kullanılacaksa doğrulama. Tarama, mikroskobun sunduğu bazı şeyleri de kaybettirir; örneğin tarayıcı bir Z yığını yakalamadıysa kalın bir kesit boyunca yeniden odaklama ve tarayıcı desteklemiyorsa polarize ışık.

SlideScope’un yeri

SlideScope; araştırma, eğitim ve inceleme için bir masaüstü dijital patoloji görüntüleyicisidir. Başlıca tarayıcı üreticilerinin tam slayt görüntülerini Windows ve macOS’ta açar, kalibre edilmiş mikrometrelerle ölçer, açıklamaları slayda bağlı tutar, iki slaydı eşleştirilmiş ölçekte yan yana karşılaştırır, bölgeleri QuPath için GeoJSON olarak dışa aktarır ve tam bir görüş alanını bağlantı olarak paylaşır. Kendi bilgisayarınızda çalışır, görüntü sunucusu gerektirmez ve bir hastaneye göre değil, bir laboratuvara göre fiyatlandırılmıştır. Tıbbi cihaz değildir ve birincil tanı için değildir. Onunla ücretsiz görüntüleyiciler arasında seçim yapıyorsanız başlamak için dürüst yer tam slayt görüntüleyici karşılaştırmasıdır.

Dijital patoloji sözlüğü

Tam slayt görüntüsü (WSI)

Bir cam lamın tamamının gigapiksel, çok çözünürlüklü dijital taraması.

Görüntü piramidi

Bir tam slayt görüntüsünün giderek küçültülmüş, karolara bölünmüş kopyalarından oluşan ve görüntüleyicinin her yakınlaştırma düzeyini hızla göstermesini sağlayan küme.

MPP (piksel başına mikron)

Tam çözünürlükte bir pikselin fiziksel boyutu; her ölçümün dayandığı kalibrasyon. Herhangi bir piramit düzeyi için piksel boyutu hesaplayıcısıyla hesaplayın.

20x ve 40x

Tarama sırasında kullanılan objektif büyütmesi; sırasıyla piksel başına yaklaşık 0,5 µm ve 0,25 µm.

H&E

Hematoksilen ve eozin; doku morfolojisi için standart boya.

IHC

İmmünohistokimya; belirli bir proteini işaretleyen bir boyama; çoğu zaman aynı bloğun H&E’siyle yan yana incelenir.

Z yığını

Görüntüleyicinin yeniden odaklayabilmesi için kalın bir kesit boyunca yakalanan birkaç odak düzlemi.

DICOM WSI

DICOM standardının tam slayt görüntüleri için eki; patolojiyi hastane görüntüleme sistemlerine entegre etmek için kullanılır.

Görüntü yönetim sistemi

Klinik bir laboratuvarda tam slayt görüntülerini saklayan, dizinleyen ve sunan sunucu platformu.

Hesaplamalı patoloji

Tam slayt görüntülerine uygulanan görüntü analizi ve makine öğrenimi.

Dijital patoloji hakkında sorulan sorular