Patologia Digital e Análise Automatizada de Imagens em Citologia

A patologia digital converte lâminas de citologia de vidro em imagens digitais de alta resolução que podem ser visualizadas, partilhadas e analisadas num computador, enquanto a análise automatizada de imagens aplica algoritmos quantitativos e de aprendizagem automática a essas imagens. Juntos, eles apoiam a revisão remota, a triagem da carga de trabalho e a deteção assistida por computador de células anormais em material citológico.

Definition

A patologia digital e a análise automatizada de imagens em citologia compreendem a digitalização de lâminas citológicas em imagens de lâmina inteira e a aplicação de algoritmos computacionais, incluindo aprendizagem automática, para auxiliar na sua revisão e interpretação quantitativa.

Scope

A entrada abrange a imagiologia de lâmina inteira aplicada à citologia, os requisitos de validação para uso diagnóstico e o papel da análise automatizada e de aprendizagem profunda de imagens. O foco é metodológico; não endossa software particular nem substitui a revisão de especialistas.

Core questions

• Que validação é necessária antes que a imagiologia de lâmina inteira possa ser usada para o diagnóstico citológico primário?
• Quais características das preparações citológicas tornam a digitalização mais exigente do que a histologia?
• Como a análise automatizada de imagens pode auxiliar, em vez de substituir, o citologista?

Key concepts

• Imagiologia de lâmina inteira (WSI)
• Empilhamento Z e foco através das camadas celulares
• Validação para uso diagnóstico
• Deteção e rastreio assistidos por computador
• Aprendizagem profunda e redes neurais convolucionais
• Revisão remota e telecitologia

Mechanisms

Um scanner de lâminas captura a preparação citológica como uma imagem digital; como o material citológico é frequentemente distribuído em três dimensões em vez de um único plano de tecido, múltiplos planos focais (empilhamento Z) podem ser necessários para renderizar as células nitidamente, o que aumenta o tamanho da imagem e as exigências de digitalização em relação à histologia. As imagens de lâmina inteira resultantes podem ser revistas remotamente e servem como entrada para algoritmos de análise de imagem, incluindo redes neurais profundas, que segmentam células, quantificam características ou sinalizam células anormais candidatas para revisão humana. O uso diagnóstico requer validação formal comparando a revisão digital com a revisão de lâminas de vidro.

Clinical relevance

A citologia digital apoia a telecitologia, a consulta secundária, a educação e o rastreio assistido por computador, com algoritmos destinados a auxiliar, em vez de substituir, o citologista. Esta entrada descreve os métodos e a sua validação; a implementação e interpretação num determinado laboratório são regidas por validação local e requisitos regulamentares e não constituem aconselhamento clínico individualizado.

Evidence & guidelines

O Colégio de Patologistas Americanos emitiu uma diretriz sobre a validação da imagiologia de lâmina inteira para fins diagnósticos (Pantanowitz et al., 2013), cuja relevância específica e adaptação à citopatologia foram examinadas separadamente (Antonini et al., 2022). Os avanços na digitalização e computação, incluindo abordagens de aprendizagem profunda que aceleram e analisam imagens de lâmina inteira, continuam a expandir o campo (Rivenson et al., 2022).

History

A telepatologia e as imagens digitais estáticas precederam o desenvolvimento de scanners de lâmina inteira, que tornaram prática a digitalização de lâminas completas. A adoção na citologia ficou atrás da histologia devido à distribuição tridimensional das células, mas o empilhamento Z melhorado e o aumento da aprendizagem profunda trouxeram a citologia digital e a análise automatizada para um estudo e uso mais amplos.

Debates

Até que ponto a imagiologia de lâmina inteira pode apoiar o diagnóstico citológico primário?

A distribuição tridimensional das células na citologia e as exigências de focagem complicam a digitalização, pelo que a questão de saber se e como a diretriz de validação orientada para a histologia se aplica ao diagnóstico citológico primário permanece em discussão ativa.

Seminal works

• pantanowitz-2013

Frequently asked questions

Por que é mais difícil digitalizar lâminas de citologia do que lâminas de histologia?

As células citológicas estão frequentemente espalhadas por vários planos focais, em vez de uma única secção de tecido, pelo que uma imagem nítida pode exigir a captura de múltiplas camadas focais (empilhamento Z), o que aumenta o tempo de digitalização e o tamanho do ficheiro.

A análise automatizada de imagens substitui o citologista?

As aplicações atuais são projetadas para auxiliar, sinalizando ou quantificando achados para revisão humana; o citologista mantém a responsabilidade pela interpretação, e o uso diagnóstico requer validação formal.