DIGITAL DLA MEDYCYNY - Cyfrowe przetwarzanie obrazu w praktyce diagnostycznej (3)

Cyfrowe przetwarzanie obrazu w praktyce diagnostycznej

Dr Anna Korzyńska

Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania WIT; Wydział Informatyki

Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk; Kierownik Pracowni Systemów Przetwarzania Mikroskopowej Informacji Obrazowej w Zakładzie Mikrobiosystemów Hybrydowych i Analitycznych

2

Skąd bierze się przewaga technologii i urządzeń cyfrowych nad analogowymi

• Integracja funkcjonalności i minimalizacja

• Możliwość kontroli dostępu i przepływu informacji

• Ogromna pojemność informacyjna , przy łatwości wyszukiwania i porządkowania informacji

Konferencja "DIGITAL dla Medycyny", Warszawa 26.02.2015

3

Medycyna i służba zdrowia stoją przed cyfryzacją, bo:

• Operują dużą liczbą różnego typu danych, związanych z pacjentami i usługami (danych tekstowych, obrazowych, bloczków tkanek, odlewów, itp., a także danych finansowych)

• Do danych powinien być zapewniony: – Szybki dostęp– Łatwość porządkowania i zestawiania według kryteriów zależnych

od celów (na potrzeby śledzenia historii choroby, sprawdzania efektywności wykorzystania sprzętu, itp.)

– Ochrona przed zniszczeniem i niepowołanym dostępemoraz – Możliwość przeprowadzania analizy statystycznej

i formułowania na jej podstawie wniosków dotyczących zarówno zarządzania, jak leczenia i profilaktyki


4

Różne działy medycyny i służby zdrowia są różnie przygotowane

na to wezwanie


Radiologia vs patologia

Większość współczesnych urządzeń diagnostycznych w radiologii tworzy

i zapisuje cyfrowy obraz ciała z istoty swojej konstrukcji (CT, MRI, itp.).

Inne przeszły z etapu zbierania obrazu analogowego na zapis

cyfrowy (Rtg., USG, itp.); zdefiniowano dla nich standard zapisu i oprogramowania do ich

archiwizowania

Rutynową diagnostykę patomorfologiczną przeprowadza się drogą obserwacji preparatów na szkiełkach pod mikroskopem; obrazy cyfrowe są używane głównie w badaniach klinicznych i naukowych, czasami służą do dokumentacji.

5

Huczne zapowiedzi wejścia nowej ery w patologii z 2010 roku


6

Rutynowa diagnostyka patomorfologiczna - przygotowanie preparatu


• Niemalże manufaktura na etapie przygotowania preparatu

7Konferencja "DIGITAL dla Medycyny", Warszawa 26.02.2015

• Ręczne nastawianie ostrości i oglądanie preparatów pod mikroskopem

Rutynowa diagnostyka patomorfologiczna - przeglądanie preparatu

8

Dlaczego do tej pory w rutynowej pracy nie udało się zastąpić mikroskopu skanerem

wirtualnych slajdów (WSI)?


Zalety WSI (cyfrowe slajdy), jako technologii pozwalającej wejść w nową jakość analizy obrazów, umożliwiając:•Rutynową diagnostykę•Łatwe otrzymanie dodatkowych konsultacji (ang. Second opinion)•Telepatologię

•Archiwizację i wymianę•Kontrolę jakości•Edukację i wymianę wiedzy na konferencjach•Naukę i publikowanie jej wyników•Marketing i biznes


Telepatologia w praktyce

Sieć Amerykanie dla ChińczykówPlatforma EAMUS – NiemcySESCAM - HiszpaniaSieć Zakopaneaktualnie tworzona w Warszawie przez konsorcjum WIM, PW, IBIB PANPlatforma PIKOMCentrum Onkologii w Warszawie - tworzy

Korzyści z telepatologii:

Na poziomie klinicznym•dostęp do ekspertów z każdego miejsca •poprawa opieki medycznej nad pacjentem

Na poziomie zysków operacyjnym•umożliwia łatwe przesłanie obrazów cyfrowych. Łatwiejsze, niż przesyłanie tkanki (bloczki), czy preparatu (szkiełka)•inspiruje konsultacje i wymianę wiedzy i umiejętności

Na poziomie biznesuZwiększa możliwości potencjalnych przychodów

Dodatkowe ryzyko wnoszone przez telepatologię:

Problemy ze sprzętem, oprogramowaniem i transmisją mogą powodować opóźnienia w diagnostyce

Zgodnie z definicja FDA sprzęt i software do telepatologii to urządzenia medyczne klasy III i dlatego wymagają certyfikatu (pre-market approval) ale tylko do rutynowej diagnostyki (primery diagnosis), ale nie dla konsultacji czy diagnozy śródoperacyjnej (2-th opinion, interoperative diagnosis); Kanada – klasa II; Europa – tylko Trade Mark in Vitro Diagnostic Devices

10

Stan wykorzystania WSI w praktyce


EAMUS 2006

iPATH 2007

EURO –TELEPATH ; COST Action IC0604; 2007-2011

AID PATH , 2014-2017

***

* *

2. Projekt: Quest Diagnostics

1.Mayo Clinic: Digital Pathology WG

11

Bariery

• Finansowa

• Prawna

• Mentalna, ludzka

• Technologiczna


Ireneusz Palec

12

Bariera finansowa


Do obliczenia oszczędności jakie może dawać wdrożenia zintegrowanego systemu diagnostyki opartego o telepatologie wzięto pod uwagę:(1) Wydajność i oszczędności wynikające konsolidacji laboratorium oraz (2) z powodu uniknięcia kosztów leczenia niepoprawnie ropoznanie chorób przez patologów nie specjalizujących się w konkretnej dziedzinie


Ocenę kosztów nieporwanych rozpoznań (zarówno fałszywie pozytywnych jak i fałszywie negatywnych przypadków) dokonano na podstawie analizy diagnostyk raka sutka i czerniak a następnie ekstrapolowano na tej podstawie wartości dla innych typów raka

Table 1: Acquisition of WSI scanners and workstations and anticipated adoption rates: 5 year roll out plan ‑Quantity/cost category Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 5 year total ‑

WSI scanners (no) 14 3 1 3 0 21 Pathologist workstations (no) 23 18 12 12 0 65 Average utilization of WSI systems (%) 24 53 69 90 90

14

Bariery prawne

Prawo nie nadąża za technologiąPrzed uruchomieniem platformy telepatologicznej należy zapoznać się z lokalnym/krajowym/stanowym/federalnym prawem, statutami i rozporządzeniami oraz skonsultować z instytucjami ubezpieczającymi lekarzy i jednostki służby zdrowia, aby upewnić się, że przekazywane drogą elektroniczną obrazy i powstające na tej podstawie diagnozy są objęte ubezpieczeniem oraz zapoznać się z obowiązującymi zasadami etyki. Dotyczy to zarówno kraju, z którego pochodzi pacjent, jak i kraju, w którym pracuje konsultant.


15

Bariera mentalna• Brak możliwości kształcenia młodych lekarzy na preparatach wirtualnych, bo

ich nauczyciele mają zdjęcia małych pól widzenia wybranych i wykonanych przez aparaty/kamery zintegrowane z mikroskopem; brak sal wykładowych odpowiednio oświetlonych i wyposażonych

• Brak ogólnie dostępnych baz obrazów cyfrowych/wirtualnych slajdów z opisami klinicznymi na potrzeby edukacji [Baza obrazów patomorfologicznych w Johns Hopkins Atlas of Pancreatic Pathology, caBIGTM – Cancer Biomedical Imaging Grid, WSI na YouTube]

• Dobry patolog - to doświadczony patolog, a taki ma awersje lub przynajmniej rezerwę do komputerów


„In a time of drastic change it is the learners who inherit the future. The learned usually find themselves equipped to live in a world that no longer exists.” Eric Hoffer

Dlaczego nie mogę zobaczyć „dokładnie tego samego”, co mogę zobaczyć w mikroskopie?

Diagnostyka na podstawie cyfrowych slajdów jest o kilka procent mniej dokładna (w sensie ang. accuracy), niż diagnostyka na podstawie obrazu mikroskopowegoale …Rekompensuje ten spadek możliwością zastosowania metod przetwarzania i analizy obrazów, które automatycznie selekcjonują obszary zainteresowania i klasyfikują obiekty typowe pozostawiając jedynie do rozstrzygnięcia nietypowe, przyśpieszając proces diagnozy i podnosząc dokładność (w sensie ang. sensitivity)


Nastawienia doświadczonych patologów do cyfryzacji w patologii

17

Bariery technologiczneNa poziomieobrazów cyfrowych• Pozyskiwanie i przygotowanie

preparatów

• Akwizycja obrazu

• Zapis obrazu

• Oglądanie obrazu

• Metody analizy obrazów i technologii obliczeń równoległych oraz wsparcie przez chmury obliczeniowe


Problemy do rozwiązania

• Brak standaryzacji procesu barwienia i przygotowania preparatu

• Duży odsetek plików z błędem utrzymania ostrości obrazu

• Każdy skaner inaczej wybiera parametry balansu bieli, nasycenia i równowagi kolorów, przez co obrazy mają inny wygląd

• Brak wspólnego formatu zapisu obrazu i wspólnego

protokołu ich przesyłania• Brak procedur transferu pomiędzy formatami zapisu dla

poszczególnych urządzeń

• Jego wygląd różni się od wyglądu w mikroskopie• Urządzenia do oglądania: monitory, ekrany poglądu,

komórki, tablety są niewygodne (ang. Clamzy),należy iść w kierunku dużych LEDowych wyświetlaczy i paneli dotykowych

• Nie radzą sobie z artefaktami i olbrzymią niejednorodnością zmian patomorfologicznych


Institute of Pathology – Charité Berlin

• Duże zautomatyzowane laboratoria robiące ekspertyzy dla różnych podjednostek na pełnym zakresie preparatów i próbek oraz w pełnym zakresie technik

• Z kodowanymi etykietami preparatów pozwalającymi na elektroniczne śledzenie próbek• Obsługiwane przez profesjonalny, interdyscyplinarny zespół będący w stanie uzyskać

wyniki:– Biochemiczne– Mikrobiologiczne– Hematologiczne, związane z przeszczepami– Patomorfologiczne– Molekularne i genetyczne


Wizja na 2020

Dziękuję za uwagę


DIGITAL DLA MEDYCYNY - Cyfrowe przetwarzanie obrazu w praktyce diagnostycznej (3)

Marketing

Transcript of DIGITAL DLA MEDYCYNY - Cyfrowe przetwarzanie obrazu w praktyce diagnostycznej (3)