साइटोलॉजी में डिजिटल पैथोलॉजी और स्वचालित छवि विश्लेषण

डिजिटल पैथोलॉजी कांच की साइटोलॉजी स्लाइड्स को उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली डिजिटल छवियों में परिवर्तित करती है जिन्हें कंप्यूटर पर देखा, साझा और विश्लेषण किया जा सकता है, जबकि स्वचालित छवि विश्लेषण उन छवियों पर मात्रात्मक और मशीन-लर्निंग एल्गोरिदम लागू करता है। साथ में वे दूरस्थ समीक्षा, कार्यभार ट्राइएज और साइटोलॉजिक सामग्री में असामान्य कोशिकाओं का कंप्यूटर-सहायता प्राप्त पता लगाने में सहायता करते हैं।

Definition

साइटोलॉजी में डिजिटल पैथोलॉजी और स्वचालित छवि विश्लेषण में साइटोलॉजिक स्लाइड्स का संपूर्ण स्लाइड छवियों में डिजिटलीकरण और उनकी समीक्षा तथा मात्रात्मक व्याख्या में सहायता के लिए मशीन लर्निंग सहित कम्प्यूटेशनल एल्गोरिदम का अनुप्रयोग शामिल है।

Scope

यह प्रविष्टि साइटोलॉजी पर लागू संपूर्ण स्लाइड इमेजिंग, नैदानिक उपयोग के लिए सत्यापन आवश्यकताओं और स्वचालित तथा डीप-लर्निंग छवि विश्लेषण की भूमिका को शामिल करती है। ध्यान पद्धतिगत है; यह किसी विशेष सॉफ़्टवेयर का समर्थन नहीं करता है या विशेषज्ञ समीक्षा को प्रतिस्थापित नहीं करता है।

Core questions

• प्राथमिक साइटोलॉजिक निदान के लिए संपूर्ण स्लाइड इमेजिंग का उपयोग करने से पहले किस सत्यापन की आवश्यकता है?
• साइटोलॉजिक तैयारियों की कौन सी विशेषताएं डिजिटलीकरण को हिस्टोलॉजी की तुलना में अधिक मांग वाली बनाती हैं?
• स्वचालित छवि विश्लेषण साइटोलॉजिस्ट को प्रतिस्थापित करने के बजाय कैसे सहायता कर सकता है?

Key concepts

• संपूर्ण स्लाइड इमेजिंग (WSI)
• कोशिका परतों में जेड-स्टैकिंग और फोकस
• नैदानिक उपयोग के लिए सत्यापन
• कंप्यूटर-सहायता प्राप्त पहचान और स्क्रीनिंग
• डीप लर्निंग और कनवोल्यूशनल न्यूरल नेटवर्क
• दूरस्थ और टेलीसाइटोलॉजी समीक्षा

Mechanisms

एक स्लाइड स्कैनर साइटोलॉजिक तैयारी को एक डिजिटल छवि के रूप में कैप्चर करता है; क्योंकि साइटोलॉजिक सामग्री अक्सर एक ही ऊतक तल के बजाय तीन आयामों में वितरित होती है, कोशिकाओं को स्पष्ट रूप से प्रस्तुत करने के लिए कई फोकल प्लेन (जेड-स्टैकिंग) की आवश्यकता हो सकती है, जो हिस्टोलॉजी की तुलना में छवि का आकार और स्कैनिंग की मांगों को बढ़ाता है। परिणामी संपूर्ण स्लाइड छवियों की दूरस्थ रूप से समीक्षा की जा सकती है और वे छवि-विश्लेषण एल्गोरिदम के लिए इनपुट के रूप में काम करती हैं, जिसमें डीप न्यूरल नेटवर्क भी शामिल हैं, जो कोशिकाओं को खंडित करते हैं, विशेषताओं को मापते हैं, या मानव समीक्षा के लिए संदिग्ध असामान्य कोशिकाओं को चिह्नित करते हैं। नैदानिक उपयोग के लिए डिजिटल और ग्लास-स्लाइड समीक्षा की तुलना करने वाले औपचारिक सत्यापन की आवश्यकता होती है।

Clinical relevance

डिजिटल साइटोलॉजी टेलीसाइटोलॉजी, द्वितीयक परामर्श, शिक्षा और कंप्यूटर-सहायता प्राप्त स्क्रीनिंग का समर्थन करती है, जिसमें एल्गोरिदम साइटोलॉजिस्ट को प्रतिस्थापित करने के बजाय सहायता करने के लिए अभिप्रेत हैं। यह प्रविष्टि विधियों और उनके सत्यापन का वर्णन करती है; किसी दिए गए प्रयोगशाला में परिनियोजन और व्याख्या स्थानीय सत्यापन और नियामक आवश्यकताओं द्वारा नियंत्रित होती है और यह व्यक्तिगत नैदानिक सलाह नहीं है।

Evidence & guidelines

कॉलेज ऑफ अमेरिकन पैथोलॉजिस्ट ने नैदानिक उद्देश्यों के लिए संपूर्ण स्लाइड इमेजिंग को मान्य करने पर एक दिशानिर्देश जारी किया (पेंटानोविट्ज़ एट अल., 2013), जिसकी विशिष्ट प्रासंगिकता और साइटोपैथोलॉजी के लिए अनुकूलन का अलग से परीक्षण किया गया है (एंटोनिनि एट अल., 2022)। स्कैनिंग और कंप्यूटेशन में प्रगति, जिसमें डीप-लर्निंग दृष्टिकोण शामिल हैं जो संपूर्ण स्लाइड छवियों को गति देते और विश्लेषण करते हैं, इस क्षेत्र का विस्तार करना जारी रखते हैं (रिवेन्सन एट अल., 2022)।

History

टेलीपैथोलॉजी और स्थिर डिजिटल छवियां संपूर्ण स्लाइड स्कैनर के विकास से पहले थीं, जिसने पूरी स्लाइड्स को डिजिटाइज़ करना व्यावहारिक बना दिया। कोशिकाओं के त्रि-आयामी वितरण के कारण साइटोलॉजी को अपनाने में हिस्टोलॉजी से पीछे रह गया, लेकिन बेहतर जेड-स्टैकिंग और डीप लर्निंग के उदय ने डिजिटल साइटोलॉजी और स्वचालित विश्लेषण को व्यापक अध्ययन और उपयोग में ला दिया है।

Debates

संपूर्ण स्लाइड इमेजिंग प्राथमिक साइटोलॉजिक निदान को कितनी पूरी तरह से समर्थन दे सकती है?

साइटोलॉजी का त्रि-आयामी कोशिका वितरण और फोकस की मांग डिजिटलीकरण को जटिल बनाती है, इसलिए हिस्टोलॉजी-उन्मुख सत्यापन दिशानिर्देश प्राथमिक साइटोलॉजिक निदान पर कैसे और किस हद तक लागू होता है, यह सक्रिय चर्चा का विषय बना हुआ है।

Seminal works

• pantanowitz-2013

Frequently asked questions

साइटोलॉजी स्लाइड्स को डिजिटाइज़ करना हिस्टोलॉजी स्लाइड्स को डिजिटाइज़ करने से अधिक कठिन क्यों है?

साइटोलॉजिक कोशिकाएं अक्सर एक ही ऊतक खंड के बजाय कई फोकल प्लेन में फैली होती हैं, इसलिए स्पष्ट इमेजिंग के लिए कई फोकल परतों (जेड-स्टैकिंग) को कैप्चर करने की आवश्यकता हो सकती है, जिससे स्कैनिंग का समय और फ़ाइल का आकार बढ़ जाता है।

क्या स्वचालित छवि विश्लेषण साइटोलॉजिस्ट को प्रतिस्थापित करता है?

वर्तमान अनुप्रयोगों को मानव समीक्षा के लिए निष्कर्षों को चिह्नित या मात्रा निर्धारित करके सहायता करने के लिए डिज़ाइन किया गया है; साइटोलॉजिस्ट व्याख्या की जिम्मेदारी बरकरार रखता है, और नैदानिक उपयोग के लिए औपचारिक सत्यापन की आवश्यकता होती है।