DS图像与玻璃切片的PD一致性验证

一、DS图像与玻璃切片的PD一致性验证

自TP成功应用于病理诊断实践以来,人们一直试图将DS图像引入日常大批量常规病理实践的PD中。除改进硬件(WSS)及信息系统以满足临床需要以外,大量的关于DS图像诊断准确性的实践和验证文献不断涌现。早期的验证试验相对简单直接,主要是比较DS图像和玻璃切片之间的诊断一致性。验证试验的标本量较小,方法和过程也不是很规范,导致验证结果也良莠不齐。自2013年《用于病理诊断目的的WSI验证:来自CAP和LQC的指南》[20]发布以来,业内普遍意识到DS图像用于PD的规范化验证的重要性。也就是从那时开始,文献中的验证试验所纳入的标本量有了最低要求即不低于60例;验证的目标也予以明确即考察观察者内部的一致性;验证方法也趋于多样化,除比较两种模式之间的诊断一致性外,大标本量的非劣性验证不断涌现,验证方法也越来越规范、科学。因此,随着时间的推移,文献中报道的DS图像与玻璃切片的诊断一致性也呈现出了越来越高的趋势。

为了充分展示DS图像用于病理科/实验室PD的可行性,作者复习了自2010年以来的关于DS图像与玻璃切片诊断一致性的验证类文献200余篇,系统综述类文献5篇,从中选取了35篇验证类的相关文献[18,23,48-82],并对这些文献进行了关于DS图像与玻璃切片诊断之间一致性或等效性的分析总结。这些文献选取的标准严格遵从了2013年发布的《用于病理诊断目的的WSI验证:来自CAP和LQC的指南》标准:验证标本量不低于60例;两种阅片模式的最低记忆洗脱期不低于2周;验证目标为PD的观察者内部一致性。

35篇文献验证的病例总数为19 763例,单篇最少病例数为60例,最大病例数为3 017例,平均单篇病例数564.7例。涉及的专业范围几乎涵盖了所有的外科病理学标本,包括呼吸、消化、泌尿生殖、血液、神经、内分泌等各系统和皮肤、骨软组织、头颈、乳腺、妇科及儿科等亚专科病理领域。验证的内容包括DS图像与玻璃切片之间PD的一致性或非劣效性、肿瘤的分级评分、肿瘤切缘情况的评估、肿瘤微浸润灶和淋巴结转移灶的识别等。

统计方法上,有5篇文献采用了卡帕统计量(Kappa statistics)来评价DS图像诊断与玻璃切片诊断的一致性,k值最小为0.87,最大为0.94,平均为0.911。k值是评价分类结果一致性和信度的一个重要指标,其具体含义为:k值≤0.4时表示两种方法的一致性很差,0.4<k值≤0.6时表示两种方法具有中度的一致性,0.6<k值≤0.8时表示两种方法具有高度的一致性,如果k值>0.8,则说明两种方法具有极高(近乎完全)的一致性。在这5篇验证文献中,0.87的最小k值出现在胰腺肿瘤的分类诊断中,表明即使在玻璃切片光镜诊断时也会经常出现分歧的胰腺实性病变超声内镜(endoscopic ultrasound,EUS)标本[72]中两种方法也具有高度的一致性,进一步说明DS图像诊断的性能并不比光镜差。

最简单直接的验证统计方法就是同一个病理医师在间隔一定的记忆洗脱期(≥2周)后分别观察玻璃切片和由此生成的DS图像,然后比较两者之间的诊断一致性,38篇文献中有26篇采用了这种方法。其中,一致率最低为84%,出现在黑色素病变[78]的验证中,泌尿生殖系统的一篇验证材料[53]显示一致率为87%,一份儿科病理的验证结果为90%[52],其他的验证一致率都在94.6%以上,最高者为100%[54],平均为95.94%,剔除前述的黑色素病变和泌尿生殖病变,其他验证的平均一致率为96.78%。至于黑色素病变和泌尿生殖系统病变,以往的病理实践显示其玻璃切片光镜诊断也存在很大的难度和分歧,可能是诊断一致率比较低的一个客观原因。但是,在其他所有的验证文献中,这两种病变的诊断一致率都在94%以上。因此,除客观上存在一定的诊断难度外,观察者间的诊断能力和DS图像诊断经验或者图像质量等方面是否存在瑕疵,值得思考和探讨。

另有7篇文献使用了相对复杂但更具有科学性的非劣效性统计方法,即同一个病理医师间隔一定的记忆洗脱期(≥2周)后分别观察玻璃切片和由此生成的DS图像,并分别计算玻璃切片和DS图像与参考诊断标准的符合率,然后通过两种方法与参考诊断标准符合率的差值来评估两种方法的非劣效性或等效性。通常以不超过4%的差值作为等效性的下限,即两种方法符合率的差值不能超过4%[18],差值越小,表示两种方法的等效性越接近。在这7篇文献中,两种方法符合率差值最小为0.3%,最大为一组皮肤病理的验证结果,差值为3.4%[63],主要原因是受皮肤炎症性病变的影响。除此之外,还有三组验证数据显示差值低于1%,分别是0.44%[75]、0.5%[142]和0.66%[18]。值得注意的是,有两组验证显示DS图像诊断的符合率大于玻璃切片的诊断符合率,即呈现出DS图像诊断与玻璃切片诊断相比的优效性,差值分别是0.5%[67]和1.2%[56]。具体分析来看,其中一项验证[67]是包含了胃肠道、妇科病理、肝脏、膀胱和脑等共510例标本的多机构研究,无论是从记忆洗脱期的间隔时间还是入组的病例种类和数量都符合规范性验证的要求,各种偏倚对验证结果的影响有限。因此,该项验证出现的DS图像的诊断符合率高于玻璃切片的结果具有很高的可靠性。另一项是社区网络医院的病理科对1816例常规外检标本的验证研究[56],其验证结果也显示出DS图像的诊断符合率高于玻璃切片的优效性,其原因可能为:一是参与验证的病理医师有一定的DS图像诊断的实践经验,二是在验证前专门进行了DS图像阅片的相关培训和学习。因此,其结果更具可信性。

总之,无论是在验证病例的规模和涵盖的病种上,还是各种不同的验证和统计方法上,所有数据都表明DP在诊断准确性上非常适合常规病理PD。而且,随着验证研究的不断深入和DP诊断经验的不断积累,DS图像与玻璃切片之间的诊断一致性呈现出不断上升的趋势。但是,尽管如此,众多的验证研究也暴露出了许多问题,其中也有DS图像诊断中存在的不足之处,需要病理医师在使用DS图像进行诊断时要充分了解这些局限性,避免掉入陷阱之中。总结上述验证文献中DS图像和玻璃切片之间诊断差异的原因,在对DS图像进行解读和诊断时,主要存在以下一些方面的问题,这些问题中的大多数与DS图像诊断方式关系不大。

(1)缺乏完整和有效的临床信息支持,使得病理医师在解读DS图像结果时信心不足,如肿瘤病例缺乏必要的影像学资料及皮肤炎症DS图像的解读中缺乏皮肤病损的照片等。

(2)由于病理医师的诊断经验和阅片习惯各不相同,导致疾病分类及术语不规范而引起的DS图像与玻璃切片之间诊断的不一致,这种分歧大多数都是不影响患者临床诊疗管理的次要问题。(https://www.daowen.com)

(3)活检取材质量差或常规实验室程序不充分如切片太厚、染色不良等,高倍图像清晰度不佳,使观察受限而出现诊断分歧。如一些坏死明显的肿瘤病例,其中的坏死灶和周围明显的炎症等常常掩盖恶性成分而遗漏诊断。

(4)标本错误,即DS图像与原玻璃切片不同导致诊断错误。这种现象时有发生,主要是扫描环节玻璃切片绑定与排序出现了错误,提示我们在实际工作中要尽量避免这种低级的人为错误。

(5)对于一些需要鉴别诊断的病例,必要的辅助诊断方法如特殊染色(特别是黏液染色)、IHC等资料要么不够完整全面,要么抗体选择和应用不够准确,客观上也带来了诊断上的困难。这种现象即使在传统病理科/实验室也时有发生,属于诊断医师的知识层面和诊断经验问题,与DP流程无关。

(6)无论诊断方式如何,最高的主要差异率来自已知的观察者间变异度相对较高的组织部位,包括膀胱活检、肺、内分泌、软组织、乳腺等部位和黑色素病变的一些困难病例,这些病例即使在玻璃切片上诊断也具有挑战性。

(7)病理医师粗心,对关键病灶重视不足,在小活检标本中经常忽略遗漏诸如肠化、类癌、局灶性宫颈鳞状上皮及内膜异型增生等重要细节而导致诊断错误。

(8)在交界性病变、前列腺癌Gleason分级及其他肿瘤分级中,相似的病变程度常常导致诊断重复性较差,这种现象在玻璃切片诊断中也经常见到,与诊断医师的能力和水平有关。

(9)一些验证研究的文献显示,20×放大倍数的图像分辨率不足,经常导致:一是包括白色念珠菌、幽门螺杆菌和贾第鞭毛虫等在内的微生物观察受限,二是难以辨认和识别组织中的中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和有核红细胞,三是对识别和判断单个肿瘤细胞及微浸润灶带来困难,四是反应性病变中的淋巴单核细胞与低分化肿瘤细胞的辨别存在困难,这种情况在缺乏DP诊断经验的病理医师中时有发生。

(10)图像分辨率不足还会导致核细节丢失和染色质轮廓改变及核分裂象的错误识别。核细节的丢失常使内分泌肿瘤的诊断发生困难,而核分裂象的错误识别则直接导致肿瘤的良恶性诊断错误。

不难看出,以上造成DS图像与玻璃切片之间诊断的不一致性,大部分原因并非由不同的诊断模式造成的。一些诊断问题在玻璃切片上同样存在,这在非劣效性验证中体现得最为充分。所以,其实无论采用哪种方法,切片的质量、病理医师的能力和态度,以及具有一定挑战性的病例都是必须面对的客观事实。当然,对于DS图像的PD和解读,还需要病理医师不断去学习和积累经验并逐步适应这种新的诊断模式;另外,在切片扫描质量和图像清晰度上也要不断加以改进,以满足精细观察和诊断的需要。