数字细胞学的应用

第三节 数字细胞学的应用

如上所述,数字细胞学的应用领域最多见的是远程会诊和远程ROSE,即远程细胞学(telecytology)。属于数字细胞学在TP领域的一个重要应用,主要是通过数字图像技术实现对细胞学标本的远程评估和诊断。理论上,同组织学的数字切片一样,远程细胞学可以进行远程PD,远程会诊,以及其他用途如科研教学和质量管理等。

但是,远程细胞学在临床PD中的应用进展却非常缓慢,究其原因主要有:细胞学涂片本身的材料和技术所限,如细胞分散,可供观察的材料有限,工作流量巨大等;含有干扰观察的成分如血细胞、黏液等杂质;涂片厚薄不一,含有许多三维立体的细胞团块,由于聚焦平面不同而无法形成清晰的DS图像。

虽然,Z堆栈加扫描技术有望解决基于WSI的DS图像的上下聚焦问题,但实际应用中受到很多限制,对解决细胞学涂片大批量的PD仍然存在困难。同时,由于Z堆栈扫描耗时过长,加之产生的DS图像文件太大,对DS图像存储也带来了不小的压力。

关于疑难病例会诊,使用远程病理学包括远程细胞学进行咨询和获得专家意见,在外科病理实践中是最成熟的领域,这一点在多项应用研究中已充分报道[190-192]。虽然基于WSI的DS图像用于大批量常规细胞学的PD目前还存在困难,但用于细胞学涂片的远程会诊仍被一些单位(尽管单位不多)采用[184,192]。浙江大学第二附属医院病理科与UCLA之间在2014—2017年期间进行了20例细胞学病例的DS图像远程会诊试验[184]。包括10例妇科液基细胞学和10例FNA病例,FNA标本主要为淋巴结、甲状腺及胰腺等,全部会诊病例(100%)都获得了有临床意义的诊断,预期效果良好。妇科液基细胞学病例大多数为良性病变,FNA标本的诊断包括:滤泡性肿瘤、可疑甲状腺乳头状癌、神经内分泌肿瘤(低度和高级别)、高度可疑腺癌、少见的高度非典型细胞/可疑恶性肿瘤及淋巴结转移癌或阴性所见等。所有上传的FNA标本的DS图像所含细胞数均可以满足诊断要求,会诊结果一般在24小时以内返回。但是,一些细胞聚集成团给观察胞核细节和诊断带来了一些困难。另外一项研究[219]显示,在30例细胞学标本(10例妇科液基及20例非妇科标本)中,基于WSI的DS与传统光镜的诊断一致性为90%~100%(四位观察者分别为90%、93%、100%及100%)。以上结果表明,细胞学标本的DS图像在少数用于远程会诊病例中的一致性和准确率可以达到预期结果,只是由于技术条件及本身材料的限制而难以大批量应用于临床初始病理诊断。

与组织学相比,细胞涂片更适合针对特定细胞或区域进行重点观察,加上技术要求低、操作简单及造价低廉等,静态图像在细胞学领域的远程诊断应用最为广泛和普遍,特别是中低收入国家和地区如非洲[192]等。一项来自希腊雅典大学医学院和希腊401陆军总医院的研究[193]对静态图像在远程细胞学诊断方面的表现进行了临床验证。该研究由5名注册细胞病理医师对270例甲状腺FNA标本进行阅片后,间隔6~12个月后再对这些病例的静态图像(每个病例选取10个代表性视野进行拍照)进行观察,然后对两次的观察结果进行对比以验证观察者内和观察者间的一致性和准确性。结果显示两次的诊断未见明显差异即诊断准确性为100%,观察者内和观察者间的一致性几乎完美,k值分别为0.967~1.00和0.869~0.939。表明只要选取的图像具有代表性并使用标准细胞学诊断方法,静态远程病理系统所做的诊断可以与常规显微镜的诊断一样可靠。另外一项有代表性的数字远程细胞学诊断研究[194]显示,使用静态图像在iPath网络会诊平台上,细胞病理专家对良恶性病变鉴别诊断的准确性可达90%,而且观察者间一致性很高(总体k值为0.791)。该研究比较了4名病理医师对167例连续细胞学标本进行静态图像诊断的结果。标本由渗出标本(胸腔积液、腹水)、尿液和膀胱冲洗液、支气管分泌物及各种器官的FNA,如唾液腺、甲状腺和淋巴结等组成,其中大部分为湿润固定和巴氏染色。这些结果与基于载玻片的传统光镜诊断(91例良性肿瘤或恶性肿瘤标本,76例非肿瘤性病变)进行了比较。在恶性病例的诊断中观察到最佳的观察者间一致性,k值为0.829。特异性和敏感性分别为83%~92%和85%~93%。4名病理学家的总体准确性为88%~90%。另一项基于iPath平台的研究[195]报告了肯尼亚内罗毕阿加汗大学(Aga Khan University,AKU)四个处于不同地点的附属医院之间使用远程细胞学会诊的情况。该研究由在这四个地点有不同经验的六名病理医师对静态图像进行评估,诊断符合率为71%~93%。诊断准确率为65%~88%。病例分布包括子宫颈涂片、不同器官的FNA、尿液和其他体液标本。这些研究结果支持使用远程细胞学在偏远地区和现场病理学家不足的情况下就疑难病例进行会诊咨询。以上案例为静态图像用于远程细胞学会诊的典型代表,其他类似研究还有很多,结果也基本相同(表4.1)[193-195,197-203]。图像较高,可以达到95%~99%[71,196],其原因可能是能够通过实时查看整张涂片来更好地选择有代表性的诊断区域和材料。(https://www.daowen.com)

表4.1 远程细胞学诊断的主要研究文献

图示

注:OC,总体一致率(overall concordance);IEO,观察者间(inter-observer);IAO,观察者内(intra-observer);k值,kappa相关性统计值(Kappa score);NA,不可用(not avialable)。

除远程会诊外,远程细胞学的另一个主要用途是对FAN标本的细胞充足性进行现场评估即ROSE,以确定穿刺组织的细胞量是否能够满足诊断需要。大量研究表明,ROSE的使用提高了细胞含量的充足性,减少了标本的淘汰率,从而降低了并发症的发生率,并为活检材料的最佳分类提供了机会[204-206]。细胞学已经从严格的形态学诊断发展到免疫组织化学的常规应用,而精准医学的发展又增加了对分子检测的个性化需求,如何能够保证穿刺标本的细胞含量满足这些检测需要,ROSE就显得更加重要。因此,在进行远程细胞学ROSE时需注意以下几点:一是根据不同的穿刺方式、不同的器官/部位区别对待,例如,在对CT引导下的FNA和支气管内镜超声检查(endobroncheal ultrasonography,EBUS)标本进行ROSE的过程中,远程细胞病理医师与现场的细胞技术人员及临床医师的充分交流讨论对于确保取材的准确性和充足性至关重要。二是选择合适的远程图像模式。由于ROSE过程中互动性要求较高,在远程图像模式的选择上以实时动态图像模式为首选。在充分考虑技术条件(包括网络带宽)、工作流量、人员情况及成本负担能力后,可在视频显微镜、机器人远程动态系统和复合型机器人/WSI远程系统中择优选择。必须指出,每种图像系统都有它们自己的局限性和不足,例如对系统稳定性的考验和高速互联网的需求等。这些挑战将在目前不断进行的临床研究中得到解决,相关技术指南也已处于酝酿阶段[207],相信随着技术的迅速发展,远程细胞学将成为越来越多的细胞病理医师的日常实用方法。三是对参与ROSE的病理医师、细胞技术人员、细胞病理学研究人员和临床医师进行数字及远程病理系统基本知识的培训,包括性能特点、操作流程及常见的软硬件问题的识别能力等。四是在远程细胞学ROSE过程中,作为处理、分类、分析和解释细胞学标本的专家,细胞病理学专业人员处于独特的地位,要承担起穿刺细胞学标本的看门人责任,确保这些标本被妥善处理和使用,以获得最大的临床价值[208]。在此,看门人是关键,但不是锁门,而是把握方向、专业培训、强化告知沟通并与临床医师分享信息,以利于实现我们所有相关医护人员的最终目标:为患者提供最好的诊疗服务。

关于细胞学标本,由于DS图像中的立体细胞团块的聚焦和杂质干扰等问题尚未得到完全解决(尽管人们在用各种方法去努力尝试,但效果仍未达到理想状态),非妇科液基细胞尚无法用于CDP环境下的大批量PD。对于妇科TCT,由于制片过程中对杂质的过滤作用和细胞团块的扁平化处理,从DS图像的阅读角度来说,应该不存在太大问题。一项基于WSI的DS图像的宫颈液基细胞制片的PD非劣效性验证研究显示,光镜的诊断一致性为97.8%,DS图像的诊断一致性为95.3%,统计结果表明在宫颈液基细胞学中,DS图像的诊断效能并不比光镜差[209]。但是,由于细胞数量巨大,又缺乏组织学的特征性排列方式(吸引注意力的兴趣区),相同放大倍数下DS图像的FOV又比光镜的视野小(40×的放大倍数,DS图像的FOV只相当于光镜视野的70%左右),因此,人工观察妇科TCT的DS图像费时费力,不具有时效性优势。大量宫颈TCT的筛查和诊断出路应该是借助基于CPATH的CAPDS的帮助,把70%~80%的阴性病例筛除过滤掉,留下少量有意义的病例留待人工复查。这样既减轻了细胞病理医师的工作量,提高了筛查效率,同时又使DP技术得到了合理应用。