پاتولوژی دیجیتال و تحلیل خودکار تصاویر در سیتولوژی
پاتولوژی دیجیتال، اسلایدهای سیتولوژی شیشهای را به تصاویر دیجیتال با وضوح بالا تبدیل میکند که میتوانند روی رایانه مشاهده، به اشتراک گذاشته و تحلیل شوند، در حالی که تحلیل خودکار تصاویر، الگوریتمهای کمی و یادگیری ماشین را روی این تصاویر اعمال میکند. این دو با هم از بررسی از راه دور، اولویتبندی حجم کاری و تشخیص به کمک رایانه سلولهای غیرطبیعی در مواد سیتولوژیک حمایت میکنند.
Definition
پاتولوژی دیجیتال و تحلیل خودکار تصاویر در سیتولوژی شامل دیجیتالی کردن اسلایدهای سیتولوژیک به تصاویر تمام اسلاید و کاربرد الگوریتمهای محاسباتی، از جمله یادگیری ماشین، برای کمک به بررسی و تفسیر کمی آنها است.
Scope
این مدخل تصویربرداری تمام اسلاید (WSI) را در کاربرد آن در سیتولوژی، الزامات اعتبارسنجی برای استفاده تشخیصی، و نقش تحلیل خودکار و یادگیری عمیق تصاویر را پوشش میدهد. تمرکز بر جنبههای روششناختی است؛ این مدخل نرمافزار خاصی را تأیید نمیکند یا جایگزین بررسی تخصصی نمیشود.
Core questions
- چه اعتبارسنجی قبل از استفاده از تصویربرداری تمام اسلاید برای تشخیص اولیه سیتولوژیک مورد نیاز است؟
- کدام ویژگیهای آمادهسازیهای سیتولوژیک، دیجیتالی کردن را دشوارتر از هیستولوژی میکند؟
- چگونه تحلیل خودکار تصاویر میتواند به سیتولوژیست کمک کند و نه جایگزین او شود؟
Key concepts
- تصویربرداری تمام اسلاید (WSI)
- Z-stacking و تمرکز در لایههای سلولی
- اعتبارسنجی برای استفاده تشخیصی
- تشخیص و غربالگری به کمک رایانه
- یادگیری عمیق و شبکههای عصبی پیچشی
- بررسی از راه دور و تلهسیتولوژی
Mechanisms
یک اسکنر اسلاید، آمادهسازی سیتولوژیک را به عنوان یک تصویر دیجیتال ثبت میکند؛ از آنجا که مواد سیتولوژیک اغلب به صورت سهبعدی و نه در یک صفحه بافتی واحد توزیع شدهاند، ممکن است برای نمایش واضح سلولها به چندین صفحه کانونی (z-stacking) نیاز باشد که این امر اندازه تصویر و نیازهای اسکن را نسبت به هیستولوژی افزایش میدهد. تصاویر تمام اسلاید حاصل میتوانند از راه دور بررسی شوند و به عنوان ورودی برای الگوریتمهای تحلیل تصویر، از جمله شبکههای عصبی عمیق، عمل کنند که سلولها را بخشبندی میکنند، ویژگیها را کمیسازی میکنند یا سلولهای غیرطبیعی کاندید را برای بررسی انسانی علامتگذاری میکنند. استفاده تشخیصی نیازمند اعتبارسنجی رسمی با مقایسه بررسی دیجیتال با بررسی اسلاید شیشهای است.
Clinical relevance
سیتولوژی دیجیتال از تلهسیتولوژی، مشاوره ثانویه، آموزش و غربالگری به کمک رایانه حمایت میکند، با الگوریتمهایی که هدفشان کمک به سیتولوژیست است نه جایگزینی او. این مدخل روشها و اعتبارسنجی آنها را توصیف میکند؛ استقرار و تفسیر در یک آزمایشگاه خاص توسط الزامات اعتبارسنجی محلی و نظارتی تعیین میشود و مشاوره بالینی فردی نیست.
Evidence & guidelines
کالج آسیبشناسان آمریکا دستورالعملی را در مورد اعتبارسنجی تصویربرداری تمام اسلاید برای اهداف تشخیصی صادر کرد (Pantanowitz et al., 2013)، که ارتباط خاص و انطباق آن با سیتوپاتولوژی به طور جداگانه بررسی شده است (Antonini et al., 2022). پیشرفتها در اسکن و محاسبات، از جمله رویکردهای یادگیری عمیق که تصاویر تمام اسلاید را تسریع و تحلیل میکنند، همچنان این حوزه را گسترش میدهند (Rivenson et al., 2022).
History
تلهپاتولوژی و تصاویر دیجیتال ثابت پیش از توسعه اسکنرهای تمام اسلاید وجود داشتند که دیجیتالی کردن کل اسلایدها را عملی ساختند. پذیرش سیتولوژی به دلیل توزیع سهبعدی سلولها از هیستولوژی عقبتر بود، اما بهبود z-stacking و ظهور یادگیری عمیق، سیتولوژی دیجیتال و تحلیل خودکار را به مطالعه و استفاده گستردهتری سوق داده است.
Debates
- تصویربرداری تمام اسلاید تا چه حد میتواند از تشخیص اولیه سیتولوژیک حمایت کند؟
- توزیع سهبعدی سلولها و نیازهای تمرکز در سیتولوژی، دیجیتالی کردن را پیچیده میکند، بنابراین اینکه آیا و چگونه دستورالعمل اعتبارسنجی هیستولوژیمحور برای تشخیص اولیه سیتولوژیک اعمال میشود، همچنان تحت بحث فعال است.
Related topics
Seminal works
- pantanowitz-2013
Frequently asked questions
- چرا دیجیتالی کردن اسلایدهای سیتولوژی دشوارتر از اسلایدهای هیستولوژی است؟
- سلولهای سیتولوژیک اغلب در چندین صفحه کانونی و نه در یک برش بافتی واحد پخش شدهاند، بنابراین تصویربرداری واضح ممکن است نیازمند ثبت چندین لایه کانونی (z-stacking) باشد که زمان اسکن و اندازه فایل را افزایش میدهد.
- آیا تحلیل خودکار تصاویر جایگزین سیتولوژیست میشود؟
- کاربردهای فعلی برای کمک به سیتولوژیست با علامتگذاری یا کمیسازی یافتهها برای بررسی انسانی طراحی شدهاند؛ سیتولوژیست مسئولیت تفسیر را بر عهده دارد و استفاده تشخیصی نیازمند اعتبارسنجی رسمی است.