Automatiserad vävnadsbildanalys

Ett färgat histologiskt prov, inklämt mellan ett mikroskopglas och täckglas, monterat på scenen i ett ljusmikroskop.

Mikroskopisk vy av ett histologiskt prov av mänsklig lungvävnad färgad med hematoxylin och eosin .

Automatiserad vävnadsbildanalys eller histopatologisk bildanalys ( HIMA ) är en process genom vilken datorstyrd automatisk testutrustning används för att utvärdera vävnadsprover , med hjälp av beräkningar för att härleda kvantitativa mätningar från en bild för att undvika subjektiva fel.

I en typisk tillämpning kan automatiserad vävnadsbildanalys användas för att mäta den samlade aktiviteten hos cancerceller i en biopsi av en cancertumör som tagits från en patient . Hos bröstcancerpatienter , till exempel, kan automatiserad vävnadsbildanalys användas för att testa för höga nivåer av proteiner som är kända för att finnas i mer aggressiva former av bröstcancer.

Ansökningar

Automatiserad vävnadsavbildningsanalys kan avsevärt minska osäkerheten i att karakterisera tumörer jämfört med utvärderingar gjorda av histologer , eller förbättra förutsägelsefrekvensen av återfall av vissa cancerformer. Eftersom det är ett digitalt system, lämpligt för nätverkande, underlättar det också samarbete mellan avlägsna platser. System för automatisk analys av vävnadsprover minskar också kostnader och sparar tid.

Högpresterande CCD-kameror används för att få de digitala bilderna. Tillsammans med avancerade bredfältsmikroskop och olika algoritmer för bildåterställning kan detta tillvägagångssätt ge bättre resultat än konfokala tekniker vid jämförbara hastigheter och lägre kostnader.

Processer

United States Food and Drug Administration klassificerar dessa system som medicinsk utrustning , under den allmänna instrumenteringskategorin för automatisk testutrustning .

ATIS har sju grundläggande processer (provberedning, bildinsamling, bildanalys, resultatrapportering, datalagring, nätverkskommunikation och självsystemdiagnostik) och realisering av dessa funktioner mycket exakt hårdvara och välintegrerad, komplex och dyr mjukvara.

Förberedelse

Provberedning är avgörande för att utvärdera tumören i det automatiserade systemet. I den första delen av beredningsprocessen skärs den biopsierade vävnaden till en lämplig storlek (vanligtvis 4 mm), fixeras i buffrat formalin , dehydreras i etanol- xylen , bäddas in i paraffin , tunna sektioner vanligtvis till 4 um skivor, och monteras sedan på kl. minst två streckkodade objektglas (en kontroll och ett test). Därefter avlägsnas paraffinet från vävnaden, vävnaden rehydreras och färgas sedan . Eventuella inkonsekvenser i dessa förfaranden från fall till fall kan leda till osäkerheter i resultatet av analysen. Dessa potentiella och irreducerbara inkonsekvenser i analysresultaten motiverade utvecklingen av Automated Tissue Image Systems.

Förvärv

Digitala mikrofotografier tas av det färgade provet på objektglaset. Bilderna är tagna av en uppsättning laddningskopplade enheter (CCD).

Analys

Bildanalys involverar komplexa datoralgoritmer som identifierar och karakteriserar cellulär färg, form och kvantitet av vävnadsprovet med hjälp av bildmönsterigenkänningsteknik baserad på vektorkvantisering . Vektorrepresentationer av objekt i bilden, i motsats till bitmappsrepresentationer, har överlägsen inzoomningsförmåga. När provbilden har förvärvats och finns i datorns random access-minne som ett stort antal nollor och ettor, kan en programmerare som är kunnig inom cellulär arkitektur utveckla deterministiska algoritmer som appliceras på hela minnesutrymmet för att upptäcka cellmönster från tidigare definierade cellulära strukturer och formationer kända för att vara betydande.

Det aggregerade algoritmresultatet är en uppsättning mätningar som är vida överlägsen alla mänskliga känsligheter för intensitet eller luminans och färgton, samtidigt som de förbättrar testkonsistensen från ögonglob till ögonglob.

Rapportering

Systemen har förmågan att presentera resulterande data i text och grafiskt, inklusive på högupplösta monitorer, för systemanvändaren. Datorskrivare , som enheter med relativt låg bildupplösning, används mest för att presentera slutliga patologirapporter som kan innehålla text och grafik.

Lagring

Lagring av den inhämtade datan (grafiska digitala diabilder och textdata) involverar lagring av systeminformation i ett datalagringssystem som har åtminstone bekväm hämtning och filhanteringsmöjligheter.

Branschstandarder för medicinsk bildbehandling inkluderar Picture Archiving and Communication Systems (PACS), av europeiskt ursprung, som är bild- och informationshanteringslösningar i datornätverk som gör det möjligt för sjukhus och kliniker att skaffa, distribuera och arkivera medicinska bilder och diagnostiska rapporter över hela företaget. En annan standard av europeiskt ursprung är Data and Picture Archiving and Communication System (DPACS). Även om medicinska bilder kan lagras i olika format, har ett vanligt format varit Digital Imaging and Communications in Medicine ( DICOM ).

Se även

• Histopatologi

externa länkar

• Media relaterade till automatiserad vävnadsbildanalys på Wikimedia Commons