Dijital Patoloji ve Sitolojide Otomatik Görüntü Analizi
Dijital patoloji, cam sitoloji lamlarını bilgisayar üzerinde görüntülenebilen, paylaşılabilen ve analiz edilebilen yüksek çözünürlüklü dijital görüntülere dönüştürmektedir; otomatik görüntü analizi ise bu görüntülere nicel ve makine öğrenimi algoritmalarını uygulamaktadır. Bu iki yaklaşım birlikte, sitolojik materyalde uzaktan incelemeyi, iş yükü önceliklendirmesini ve anormal hücrelerin bilgisayar destekli tespitini desteklemektedir.
Tanım
Sitolojide dijital patoloji ve otomatik görüntü analizi, sitolojik lamların tüm lam görüntüleri (whole slide images) haline getirilmesini ve bunların incelenmesi ile nicel yorumlanmasına yardımcı olmak üzere makine öğrenimi dahil olmak üzere hesaplamalı algoritmaların uygulanmasını içermektedir.
Kapsam
Bu madde, sitolojiye uygulandığı şekliyle tüm lam görüntülemeyi (whole slide imaging), tanısal kullanım için gereken doğrulama gereksinimlerini ve otomatik ile derin öğrenme tabanlı görüntü analizinin rolünü kapsamaktadır. Odak noktası metodolojiktir; belirli bir yazılımı önermemekte veya uzman incelemesinin yerini almamaktadır.
Temel sorular
- Tüm lam görüntüleme, birincil sitolojik tanı için kullanılmadan önce hangi doğrulama gereklidir?
- Sitolojik preparatların hangi özellikleri dijitalleştirmeyi histolojiden daha zorlu hale getirmektedir?
- Otomatik görüntü analizi, sitologun yerini almak yerine ona nasıl yardımcı olabilmektedir?
Anahtar kavramlar
- Tüm lam görüntüleme (WSI)
- Z-yığınlama ve hücre katmanları boyunca odaklama
- Tanısal kullanım için doğrulama
- Bilgisayar destekli tespit ve tarama
- Derin öğrenme ve evrişimsel sinir ağları
- Uzaktan ve telesitoloji incelemesi
Mekanizmalar
Bir lam tarayıcı, sitolojik preparatı dijital görüntü olarak yakalamaktadır; sitolojik materyal genellikle tek bir doku düzlemi yerine üç boyutta dağıldığından, hücreleri keskin bir şekilde görüntülemek için birden fazla odak düzlemi (z-yığınlama) gerekebilmektedir, bu da histolojiye kıyasla görüntü boyutunu ve tarama gereksinimlerini artırmaktadır. Ortaya çıkan tüm lam görüntüleri uzaktan incelenebilmekte ve hücreleri segmentlere ayıran, özellikleri nicelendiren veya aday anormal hücreleri insan incelemesi için işaretleyen derin sinir ağları dahil olmak üzere görüntü analiz algoritmalarına girdi olarak hizmet etmektedir. Tanısal kullanım, dijital inceleme ile cam lam incelemesini karşılaştıran resmi bir doğrulama gerektirmektedir.
Klinik önem
Dijital sitoloji, sitologun yerini almak yerine ona yardımcı olmayı amaçlayan algoritmalarla birlikte telesitolojiyi, ikincil konsültasyonu, eğitimi ve bilgisayar destekli taramayı desteklemektedir. Bu madde, yöntemleri ve bunların doğrulanmasını açıklamaktadır; belirli bir laboratuvardaki uygulama ve yorumlama, yerel doğrulama ve düzenleyici gereksinimlere tabidir ve kişiselleştirilmiş klinik tavsiye niteliği taşımamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Amerikan Patologlar Koleji (College of American Pathologists), tanısal amaçlar için tüm lam görüntülemenin doğrulanmasına ilişkin bir kılavuz yayımlamıştır (Pantanowitz ve diğerleri, 2013); bu kılavuzun sitopatolojiye özgü ilgisi ve adaptasyonu ayrı olarak incelenmiştir (Antonini ve diğerleri, 2022). Tüm lam görüntülerini hızlandıran ve analiz eden derin öğrenme yaklaşımları dahil olmak üzere tarama ve hesaplamadaki gelişmeler, alanı genişletmeye devam etmektedir (Rivenson ve diğerleri, 2022).
Tarihçe
Telepatoloji ve statik dijital görüntüler, tüm lamları dijitalleştirmeyi pratik hale getiren tüm lam tarayıcıların geliştirilmesinden önce gelmekteydi. Sitolojinin benimsenmesi, hücrelerin üç boyutlu dağılımı nedeniyle histolojinin gerisinde kalmıştır, ancak geliştirilmiş z-yığınlama ve derin öğrenmenin yükselişi, dijital sitolojiyi ve otomatik analizi daha geniş bir çalışma ve kullanım alanına taşımıştır.
Tartışmalar
- Tüm lam görüntüleme, birincil sitolojik tanıyı ne ölçüde destekleyebilmektedir?
- Sitolojinin üç boyutlu hücre dağılımı ve odaklama gereksinimleri dijitalleştirmeyi karmaşıklaştırmaktadır, bu nedenle histoloji odaklı doğrulama kılavuzunun birincil sitolojik tanıya uygulanıp uygulanamayacağı ve nasıl uygulanacağı aktif tartışma konusu olmaya devam etmektedir.
İlgili konular
Temel eserler
- pantanowitz-2013
Sıkça sorulan sorular
- Sitoloji lamlarını dijitalleştirmek neden histoloji lamlarını dijitalleştirmekten daha zordur?
- Sitolojik hücreler genellikle tek bir doku kesiti yerine birkaç odak düzlemine yayılmış durumdadır, bu nedenle keskin görüntüleme, birden fazla odak katmanının (z-yığınlama) yakalanmasını gerektirebilmektedir, bu da tarama süresini ve dosya boyutunu artırmaktadır.
- Otomatik görüntü analizi sitologun yerini almakta mıdır?
- Mevcut uygulamalar, insan incelemesi için bulguları işaretleyerek veya nicelendirerek yardımcı olmak üzere tasarlanmıştır; yorumlama sorumluluğu sitologda kalmaktadır ve tanısal kullanım resmi bir doğrulama gerektirmektedir.