بهره‌وری تشخیص در پاتولوژی دیجیتال

مقایسه‌ای بین ارزیابی اپتیکال و دیجیتال بر روی 510 نمونه‌ی پاتولوژی جراحی

میکروسکوپ دیجیتال - اسکنر لام

چکیده

مطالعات امروزی نشان می‌دهند که تصاویر دیجیتال از لام‌ها و لام‌‌های میکروسکوپی شیشه‌ای قابلیت تفسیر‌پذیری یکسانی دارند. هرچند میزان صحت روش های دیجیتال به تفصیل مطالعه و تایید شده است، اما زمان مورد نیاز برای تفسیر دیجیتالی این تصاویر به ندرت مطالعه شده است و بنابراین نگرانی هایی در مورد بازده این روش ها مانع استفاده از روش های دیجیتال به طور گسترده شده است.ما در یک پژوهش تطبیقی، بازده و یا کارآمدی پاتولوژی دیجیتال را مورد بررسی قرار دادیم و آن را با تفسیر لام شیشه ای در تشخیص نمونه های بیوپسیِ پاتولوژی جراحی1 و نمونه های رزکسیون2 مقایسه کردیم. نمونه ها از 510 مورد پاتولوژی جراحی نمونه برداری شده از پنج ارگان مختلف بدن (گوارشی، دستگاه تناسلی بانوان، کبد، مثانه و مغز) استخراج شدند. تمامی تشخیص های اصلی و اولیه توسط دو متخصص پاتولوژیست تایید کننده3 مستقلاً بررسی و مجددا تایید شدند. لام های تشخیصی توسط یکی از سامانه‌ها‌ی مشهور اسکن شدند. هر نمونه مستقلاً توسط روش های اپتیکال و همچنین دیجیتال با کمک سه متخصص پاتولوژیستِ ارزیاب4 ، مورد بررسی قرار گرفتند (این پاتولوژیست ها وظیفه ی ارزیابی لام ها بدون اطلاع از تشخیص اولیه را بر عهده داشتند). فاصله‌ی زمانی بین دو آنالیز5 میان هر روش حداقل 6 هفته در نظر گرفته شد؛ هدف از این فاصله‌ی زمانی عدم تاثیرگذاری حافظه‌ی هر پاتولوژیست از تفسیر هر یک از نمونه‌ها به روش اول بر روی تفسیر آنها توسط روش دوم می‌باشد؛ به بیان دیگر برای پاک کردن اثر حافظه‌ی پاتولوژیست، فاصله‌ی زمانی میان دو روش تفسیر هر نمونه در نظر گرفته می‌شود که به آن دوره‌یWashout می‌گویند.
متخصصان پاتولوژیست ارزیاب، زمان مورد نیاز برای تشخیص توسط هر روش را اندازه گیری و ثبت نمودند؛ در ثبت زمان روش‌های دیجیتال، زمان مورد نیاز برای پر کردن محفظه‌ی خشاب لام‌ها نیز در نظر گرفته شد. بررسی صحت هر تشخیص با مقایسه ی تشخیص اصلی و تشخیص ارائه شده انجام پذیرفت؛ به بیان دیگر، اینکه آیا تشخیص ارائه شده با تشخیص اصلی «تفاوت معنی داری» دارد یا خیر، مشخص کننده‌ی صحتِ تشخیص ارائه شده است. جهت ارزیابی تفاوت زمان تشخیص مورد نیاز توسط روش‌های مختلف، از آنالیزهای آماری استفاده شد. هر سه پاتولوژیست ارزیاب میزان صحت یکسانی بین روش‌های اپتیکال و دیجیتال گزارش نمودند (متوسط نرخ عدم توافق های عمده6 با تشخیص اصلی به ترتیب 8/4% و 4/4% برای روش های اپتیکال و دیجیتال گزارش شد). متوسط زمان ارزیابی روش‌های دیجیتال نسبت به روش‌های اپتیکال به میزان 2/1 تا 2/9 ثانیه کندتر بود. کندترین ارزیاب در طول دوره ی مطالعه یک اثر یادگیری از خود نشان داد به نحوی که زمان ارزیابی دیجیتال رفته رفته کاهش یافت تا جایی که با زمان ارزیابی اپتیکال در مجموعه‌های انتهایی مطالعه برابری می‌کرد. محل و ارگان نمونه‌ها و همچنین تفاوت در نوع نمونه‌ها، نقش قابل ملاحظه‌ای در تفاوت‌های زمانی ایفا نکرد. به طور خلاصه، زمان بازبینی و تفسیر تصاویر دیجیتال به نحو مطلوبی شبیه به زمان لام‌های شیشه ای در انواع نمونه‌ها و ارگان‌های مختلف بود. به طور میانگین، افزایش زمان ارزیابی برای هر نمونه 4 ثانیه برآورد شد. با افزایش تجربه، این زمان قابل کاهش است و ممکن است که با بهبود سهولت دسترسی به چارت الکترونیکی (که به وسیله‌ی روش مشاهده ی لام دیجیتالی امکان پذیر است) و همچنین به کمک تسریع در ارزیابی های کمّی (که توسط تصاویر دیجیتال سرعت بخشیده می‌شود) این زمان متعادل‌تر گردد.


مقدمه

در سال‌های اخیر شاهد توسعه‌ی سریع در کیفیت تکنولوژی‌های تصویربرداری دیجیتال جهت ارزیابی نمونه‌های پاتولوژی هیستولوژی بوده‌ایم. مطالعات متعددی نشان داده‌اند که تصاویر دیجیتال و روش‌های میکروسکوپی چه در موارد مشاوره‌ای پاتولوژی جراحی و چه در موارد روتین با صحت تشخیصی یکسانی قابل تفسیر هستند. بسیاری از این مطالعات بر موضوعاتی همچون اعتبارسنجی تصویر برداری کامل لام برای پاتولوژی از راه دور1(تله پاتولوژی) و مشاوره از راه دور2 تمرکز کرده‌اند در حالی که برخی دیگر از مطالعات، ارزش تشخیصی تصاویر اسکن شده از نمونه‌های فروزن سکشن3 و رزکسیون شده را مورد مطالعه قرار داده اند. در این زمینه، ارزیابی دیجیتال تصاویر کامل لام به عنوان یک روش تشخیصی در طیف متنوعی از ارگان‌ها و سامانه‌های اندامی از قبیل دستگاه گوارش، پوست، ریه، سینه، دستگاه تناسلی زنان و پروستات مطالعه شدند. به طور کلی شواهد بیان‌گر این موضوع هستند که با تکنولوژی‌های اخیر، تصویر برداری کامل لام در این محدوده از محل‌های آناتومی بدن از لحاظ تشخیصی به طور صحیح عمل کرده است. درستی و صحت بالاتر تصاویر دیجیتال، نسبت به همتای میکروسکوپی خود، منجر به جلب توجه ویژه سازمان غذا و داروی آمریکا4 نسبت به تایید استفاده از پلت‌فرم های تصویربرداری دیجیتال در تشخیص اولیه5 شده است. به تازگی سازمان غذا و داروی آمریکا آن سامانه ‌اسکنر را برای نمونه لام‌های که در فرمالین تثبیت شده و در پارافین تعبیه شده‌اند را تایید کرده است. این بدان معنا است که تشخیص موارد پاتولوژی جراحی که به تنهایی توسط تصاویر دیجیتال ارایه شده است، از سوی مراجع قانونی ایالت متحده قابل استناد است.
اینکه آیا چنین تصاویری به طور معمول مورد استفاده قرار می‌‌گیرد یا خیر، به توانایی ما در تفسیر کارآمد آنها وابسته است. مساله‌ی کارآمدی و یا بازده، برخلاف مساله‌ی صحت، به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. مهم‌تر از آن، نگرانی‌های متخصصان پاتولوژی نسبت به کارآمدی و یا بازده این تکنولوژی‌ها به عنوان یک مانع اصلی در بکارگیری این روش‌ها باقی مانده است. بنابراین ما بر آن شدیم تا در این نوشتار، کارآمدی تصویر برداری دیجیتال جهت تشخیص پاتولوژی جراحی بیوپسی و نمونه‌های رزکسیون شده را بررسی و با روش‌های مرسوم قدیمی مقایسه کنیم.


روش مطالعه

این مطالعه توسط شرکت فیلیپس و در چندین کلینیک متفاوت و به عنوان گزارش مامور اعتبارسنجی در دوره‌ی کارآزمایی بالینی جهت تایید صحت تشخیصی سامانه‌ی فوق الذکر استفاده شده است. این مقاله همچنین توسط هیات رسمی مرور مقالات دانشگاه ویرجینیا تایید شده است.

روند ثبت و تایید صحت هر مورد

تعداد 510 لام پاتولوژی جراحی، که از پنج سامانه‌ی اندامی مختلف (کولورکتال، مثانه، مغز، کبد و دستگاه تناسلی بانوان) بدست آمده بود، از آرشیو دانشکده‌ی پاتولوژی دانشگاه ویرجینیا استخراج شد. این موارد شامل تمامی نمونه هایی می‌شدند که در دانشگاه ویرجینیا ارایه شدند و به عنوان زیرشاخه‌ای از یک مطالعه‌ی گسترده‌تر می‌باشند که توسط چندین مرکز متفاوت جهت کسب تاییده‌ی بالینی مورد مطالعه قرار گرفتند. به منظور اجتناب از بایاس گزینش1 موارد به طور پشت سرهم در پنج دسته که مربوط به هر سامانه‌ی اندامی مختلف بود بدین گونه ثبت شد که اولین نمونه مربوط به آن دسته بر اساس تاریخ (اولین نمونه مربوط به جوئن 2014) ثبت و سپس تا پر شدن جمعیت آن دسته از اندام‌ها این رویه ادامه پیدا کرد.

تمامی تشخیص‌های اولیه و اصلی مستقلاً توسط دو پاتولوژیست تایید کننده تایید شدند و مواردی که تشخیص‌ها ناهمخوانی داشتند (چه ناهمخوانی در تشخیص اولیه با تشخیص پاتولوژیست‌های تایید کننده و چه ناهمخوانی در تشخیص پاتولوژیست‌های تایید کننده با یکدیگر) آن نمونه از لیست مطالعه حذف گردید. پاتولوژیست‌هایی که در نوشتن این مقاله همراهی کردند، همه‌ی لام‌هایی که برای تشخیص نیاز بود (و همچنین برای نمونه‌های رزکسیون، همه‌ی لام‌هایی که تا استیج کردن تومور مورد نظر نیاز بود) را انتخاب و بررسی نمودند. سپس این نمونه‌ها توسط سامانه‌ی اسکنر لام‌های پاتولوژی اسکن شدند.

ارزیابی تشخیصی

هر نمونه مستقلاً توسط سه پاتولوژیست ارزیاب و هر کدام دو بار، یک بار توسط روش اپتیکال و بار دیگر توسط روش دیجیتال ارزیابی شد. برای هر نمونه، تمامی لام‌هایی که جهت تشخیص و یا در مورد نمونه‌های رزکسیون، برای استیج کردن تومور نیاز بود، بررسی شد. ارزیابی اپتیکال توسط میکروسکوپ موجود در دفتر هر پاتولوژیست که به طور روزمره با آن کار می‌کرد انجام شد. ارزیابی دیجیتال نیز از طریق نمایش‌گر مربوط به سامانه‌ی اسکنر انجام شد. به طور تصادفی حروف A، B و C به پاتولوژیست‌ها‌ی ارزیاب اختصاص داده شد. نمونه‌هایی که به پاتولوژیست‌های ارزیاب نشان داده می‌شد هم شامل نمونه‌هایی می‌شد که متخصص پاتولوژیست در آن تجربه‌ی بیشتری داشت و هم شامل نمونه‌هایی می‌شد که خارج از زیر شاخه‌ی تخصص او بود که در آن تجربه‌ی بیشتری داشت. مدرک آکادمیک دو پاتولوژیست ارزیاب، پاتولوژی جراحی عمومی و مدرک دیگری نوروپاتولوژی بود. نمونه‌ها از لحاظ زمانی بین پاتولوژیست‌های ارزیاب به نحوی تقسیم شدند که فاصله‌ی زمانی بین دو ارزیابی از یک نمونه (هربار با استفاده از یک روش) حداقل 6 هفته باشد، تا از حافظه پاتولوژیست‌ها پاک شده باشد (washout period). ترتیب مشاهده‌ی هر نمونه با استفاده از هر روش هم متناوباً تغییر می‌کرد به نحوی که بسامد مشاهده‌ی اول هر نمونه، ابتدا به روش اپتیکال و یا به روش دیجیتال برابر باشد.

زمان بندی ارزیابی

پاتولوژیست‌های ارزیاب در این مطالعه زمان ارزیابی تشخیصی را به شیوه ی دستی و با استفاده از یک زمان سنج دیجیتال با دقت ثانیه اندازه‌گیری کردند. ارزیابی زمانی هر نمونه در روش اپتیکال از زمانی محاسبه می‌شد که لام زیر میکروسکوپ قرار می‌گرفت در حالی که برای روش دیجیتال زمان سنجی از موقعی آغاز می‌شد که ارزیاب بر روی فایل هر نمونه برای باز کردن آن در صفحه نمایش کلیک می کرد. زمان خوانش شامل زمان بارگیری محفظه‌ی خشاب‌ها نیز می‌شد. زمان ثبت نتایج تشخیص جزو زمان خوانش محسوب نمی‌شدند.

صحت تشخیص

صحت تشخیص به عنوان بخشی از یک مطالعه‌ی گسترده تر بود که در چندین مرکز مختلف برای تایید بالینی انجام شد؛ و بر اساس آن بود که آیا تشخیص حاصل شده به طور معنا دار با تشخیص اصلی تفاوت دارد یا خیر؟ تفاوت ها در تشخیص به عنوان تفاوت جزئی و تفاوت اساسی طبقه‌بندی شدند. تمامی خوانش ها توسط یک هیات مرکزی داوری که شامل سه پاتولوژیستی که نه در ثبت و نه در تفسیر نمونه ها دخیل نبودند بررسی شد. داورها تمامی خوانش ها را به طور مستقل بررسی ‌کردند و نتیجه نهایی با توجه به رای اکثریت مشخص شد. جزئیات بیشتر در رابطه با فرایند داوری و همچنین ارزیابی صحت را می‌توانید در نسخه ی اصلی مقاله‌ی مربوط به تاییدیه‌ی بالینی سامانه‌ی شرکت فیلیپس که در چندین مرکز توسط آن شرکت انجام شد، مشاهده کنید.

آنالیز آماری

تمام مطالعات آماری بر روی زمان‌ها توسط یک متخصص آمار انجام پذیرفت. یک مدل خطی برای مدل سازی تفاوت در زمان خوانش لام‌های دیجیتال و اپتیکال استفاده شد. پارامترهای مدل که در نظر گرفته شدند شامل مشاهده‌گر، ترتیبی که در آن تصاویر دیجیتال لام خوانش می‌شدند، نوع ارگان، نوع نمونه و همچنین تعداد دفعاتی که لام های مربوط به یک بیمار خوانش می‌شدند بود. همچنین ترتیب لام هایی که خوانش می‌شدند بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته شد تا "اثر یادگیری "2 نیز در نظر گرفته شود. اثر یادگیری مربوط به افزایش تجربه‌ی پاتولوژیست در اثر مواجه‌ی بیشتر با تصاویر دیجیتال و یادگیری بیشتر نحوه‌ی کار با آن در اثر این تجربه است. آنالیزهای آماری توسط نرم‌افزار SAS ورژن 9.4 انجام شد.


نتایج

نتایج بر اساس 510 نمونه‌ی کولورکتال، مثانه، مغز، کبد و دستگاه تناسلی بانوان که شامل طیف وسیعی از انواع نمونه است، می‌باشد. مدل نهایی شامل تاثیر مشاهده‌گر(P‌‌value < 0.0001) ترتیب تصاویر دیجیتال لام (P‌‌value < 0.0001) تعداد لام های مربوط به یک بیمار (P‌‌value=0.0002) و برهمکنش مشاهده گر و ترتیب تصاویر دیجیتال بود (P‌‌value < 0.0001). نوع اندام و نوع نمونه در مدل ما از لحاظ آماری قابل توجه نبودند.

تطابق تشخیص

با استفاده از تشخیص اصلی تایید شده به عنوان استاندارد طلایی، و نحوه‌ی تعیین عدم تطابق‌ها که با رای هیات داوران بود، میانگین نرخ عدم تطابق عمده در روش دیجیتال 4/4% و در روش اپتیکال 9/4% گزارش شد. میانگین اختلاف بین عدم تطابق‌ها در روش دیجیتال نسبت به روش اپتیکال 6/0% کمتر بود (به عبارت دیگر روش دیجیتال تطابق بیشتری با استاندارد نسبت به روش اپتیکال از خود نشان داد). جزئیات بیشتر در رابطه با عدم تطابق را می‌توانید در نسخه‌ی اصلی مقاله‌ی مربوط به تاییدیه‌ی بالینی سامانه‌ی شرکت فیلیپس که در چندین مرکز توسط آن شرکت انجام شد، مشاهده کنید.

تفاوت کلی در روش اپتیکال نسبت به دیجیتال

میانه تفاوت در زمان بررسی دیجیتال نسبت به اپتیکال میان هر سه متخصص 4 ثانیه بود ولی میانگین این تفاوت 3/5 ثانیه بود. تفاوت زمان تفسیر با استفاده از روش اپتیکال و دیجیتال بین هر ارزیاب متفاوت بود؛ ارزیاب A بیشترین تفاوت (به طور میانگین 1/9 ثانیه بیشتر برای خواندن لام های دیجیتال) و ارزیاب B کمترین تفاوت (فقط 2/1 ثانیه برای میانگین تفاوت زمانی برای روش دیجیتال نسبت به اپتیکال) را نشان داد.

اثر یادگیری در روش دیجیتال

در طی دوره‌ی مطالعه، تمامی ارزیاب‌ها در سرعت تفسیر لام‌های دیجیتال افزایشی نسبی از خود نشان دادند؛ هر چند میزان و بزرگی این افزایش سرعت، برای هر ارزیاب متفاوت بود. ارزیاب A(که بیشترین تفاوت در زمان تفسیر اپتیکال و دیجیتال را از خود نشان داده بود) با گذشت زمان و افزایش تجربه بیشترین بهبود در سرعت خوانش لام‌های دیجیتال را از خود نشان داد. برای ارزیاب A خواندن هر 100 لام دیجیتال بیشتر به معنی تغییر در تفاوت زمان تفسیر لام دیجیتال نسبت به اپتیکال به میزان 6/10 ثانیه بود (P‌‌value <0.0001). به عنوان مثال مدل پیش‌بینی می‌کند که ارزیاب A بعد از خواندن 100 لام دیجیتال، 5/28‌‌ ثانیه تفاوت زمانی در خوانش لام دیجیتال و اپتیکال دارد (خوانش لام دیجیتال نسبت به اپتیکال 5/28 ثانیه بیشتر زمان می‌برد.) تفاوت زمان تخمینی برای 200مین لام 8/17‌‌ ثانیه خواهد بود که 6/10 ثانیه بهبود در خوانش لام دیجیتال نسبت به 100 لام قبلی از خود نشان می‌دهد. تخمین زده می‌شود که بعد از 300 لام این تفاوت زمان کاهش بیشتری یابد و به 3/7 ثانیه برسد. در انتهای این سری، ارزیاب A در روش دیجیتال سریع‌تر از روش اپتیکال عمل کرده بود؛ هرچند این نتیجه‌گیری بیشتر به خاطر وجود سه نقطه‌ی خارج از محدوده یا outlier رخ داد. صرف نظر از این سه نقطه، سرعت خوانش لام دیجیتال ارزیاب A در 500مین لام با سرعت خوانش لام اپتیکال برابری می‌کرد.
بهبود زمان خوانش لام دیجیتال نسبت به لام اپتیکال برای ارزیاب هایB وC غیر قابل توجه بود. برای ارزیاب‌های ‌B و C تغییر در تفاوت زمان تفسیر لام دیجیتال/اپتیکال به ازای خواندن هر 100 لام دیجیتال بیشتر، از لحاظ آماری غیر قابل توجه و به ترتیب دارای مقادیر 2 (P = 0.148) و 1 ثانیه (P = 0.427) بود، که بیان‌گر این موضوع است که در این بخش از داده‌ها هیچ اثر یادگیری وجود ندارد.

تاثیر تعداد لام های بازبینی شده

بازبینی 2 یا تعداد بیشتری لام به معنی کاهش 9.8 ثانیه در میانگین تفاوت زمانی اپتیکال/دیجیتال در میان تمام ارزیاب‌های حاضر در این مطالعه بود. به بیان دیگر، وقتی یک مورد شامل بیش از یک لام میشود، تفاوت در زمان بازبینی از بین می‌رود. برای مثال اگر اختلاف زمان خوانش لام دیجیتال/اپتیکال برای 100مین لام دیجیتالی که ارزیاب A آن را بررسی می‌کند 5/28 ثانیه باشد، بنابراین سرعت خوانش لام اپتیکال 5/28 ثانیه سریع‌تر از لام دیجیتال است. در حالی که اگر همین ارزیاب A دو یا تعداد بیشتری لام مربوط به این بیمار واحد مشاهده کرده باشد و این صدمین خوانش دیجیتال باشد، تخمین مدل برای تفاوت زمانی خوانش لام دیجیتال نسبت به اپتیکال 7/18 ثانیه خواهد بود. بنابراین خوانش لام اپتیکال نسبت به دیجیتال فقط 7/18 ثانیه کمتر زمان می‌برد.

بحث

حجم رو به رشدی از مقالات که صحت پاتولوژی دیجیتال در تشخیص نمونه‌های بیماران را ارزیابی می‌کند، وجود دارد. تعدادی از این مقالات نشان می‌دهند که تصاویر دیجیتال با صحتی برابر با لام‌های میکروسکوپی، توسط پاتولوژیست قابل تفسیر هستند. این مطالعات با استفاده از انواع مختلفی از اسکنر و نرم افزارهای پردازش، دوره های washout دو هفته‌ای تا بیش از یک سال و مواردی با دشواری متفاوت در تفسیر (اعم از موارد روتین پاتولوژی جراحی تا مشاوره‌های تخصصی) انجام شده است. ثارال و همکاران هزار مورد از نمونه های مشاوره ای داخلی، بدخیمی‌ها از سامانه‌های اندامی گوناگون، موارد فروزن سکشن1 ، رنگ آمیزی‌های ویژه یا ایمونوهیستوشیمی را مورد بررسی قرار دادند و به این یافته رسیدند که که تصاویر دیجیتال با همتای میکروسکوپی خود برابری می‌کند.
باویر و همکاران 217 نمونه‌های مشاوره‌ای پیچیده را بررسی نمودند و متوجه شدند که نرخ اشتباه در تصاویر دیجیتال و لام‌های شیشه‌ای با هم برابر است. باویر و همکاران همچنین 607 نمونه ی معمول و روتین ارتوپدی و گوارشی را ارزیابی کردند و به این یافته رسیدند که تصاویر دیجیتال و سنتی از لحاظ اعتبار بالینی با هم برابری می‌کنند2 . در این مطالعات درجه‌ی توافق بین تفسیر حاصل شده از تصاویر دیجیتال و لام شیشه‌ای برای یک ارزیاب ثابت3 در محدوده 79% تا 3/91% بود. مطالعات مشابهی بر روی طیف وسیعی از سیستم‌های ارگانی مختلف شده است و نتیجه حاصله به طور عمومی نرخ توافق بالایی بین تشخیص حاصل از پلت فرم دیجیتال و اپتیکال را نشان می‌دهد. همین نتیجه در مطالعه‌ی اخیر که در چند مرکز و توسط شرکت فیلیپس به جهت تایید صحت بالینی دستگاه خود انجام شده، نیز دوباره تایید شده است. لازم به ذکر است که مطالعه‌ی حاضر که به طور مستقل انجام پذیرفته است به عنوان یک زیر شاخه از تحقیق ذکر شده‌ی شرکت فیلیپس این بار برای بدست آوردن زمان بندی‌ها و بهره‌وری روش دیجیتال صورت پذیرفت.
مطالعه تاییده‌ی بالینی که توسط شرکت فیلیپس انجام شده است (و به عنوان مبنایی برای دریافت تاییده‌ی اخیر FDA برای استفاده‌ی بالینی گسترده از سامانه‌ی ساخت فیلیپس در ایالات متحده واقع شد) در حقیقت به شکل یک مطالعه‌ی non‌‌inferiority4 برای مقایسه بین تشخیص با و بدون استفاده از تکنولوژی تصویر برداری کامل دیجیتالی لام انجام شد. این مطالعه یکی از بزرگترین‌ها در نوع خودش بود که به طور تقریبی شامل 16000 خوانش بر روی 2000 نمونه که توسط 16 پاتولوژیست در 4 مرکز مطالعات بالینی (کلنیک کلیولند، دانشگاه ویرجینیا، علوم زیستی میراکا و مجمع پاتولوژی پیشرفته) انجام شد. اطلاعات بیشتر در رابطه با این مطالعه را در مقاله‌ی اصلی نوشته‌ی موخوپاذای وهمکاران که جزئیات مربوط به نتایج آن را منتشر کرده قابل دسترسی است. به طور مختصر، در آن مقاله، نرخ عدم توافق‌های عمده بین خوانش های دیجیتال و اپتیکال نسبت به تشخیص‌های موجود سنجیده شد. تشخیص‌های موجود توسط دو متخصص پاتولوژیست ثبت کننده5 ، تایید شده بودند.
دوره ی Washout پاتولوژیست‌های ارزیاب، بین تفسیر دیجیتال و اپتیکال حداقل 4 هفته بود و این موضوع که ترتیب نمونه‌ها ابتدا با کدام روش خوانش شود و هر مورد ابتدا با کدام روش ارزیابی شوند به طور چرخشی و متناوباً تغییر می‌کرد ( به بیان دیگر، تعداد نمونه هایی که برای بار اول با روش اپتیکال مشاهده می‌شدند با تعداد نمونه هایی که بار اول با استفاده از روش دیجیتال مشاهده می‌شدند برابری می‌کرد.) در این مطالعه نرخ نهایی عدم توافق بین روش اپتیکال و دیجیتال کمتر از 1% بود. سطح قابل قبول این عدم توافق در تشخیصِ بین روش‌های مختلف هنوز به طور قاطع مشخص نیست. در مراجع راهنمای تایید سیستم‌های تصویربرداری کامل لام برای مقاصد تشخیصی پاتولوژی، CAP، هیچ مقدار مشخصی از نرخ قابل قبول عدم توافق تشخیص‌های یک مشاهده‌گر با روش‌های مختلف6 پیشنهاد نشده است. به جای آن هر آزمایشگاه باید به طور منحصر به فرد به داده‌های محدود و در دسترس‌اش اکتفا کند تا بوسیله‌ی آن میزان مجاز نرخ عدم توافق یک مشاهده گر با روش‌های مختلف را بدست آورد. واضح است که پیشرفت‌ها در زمینه‌ی تصویر برداری، بر روی بعضی از پلت‌فرمها، این تفاوت را تا جایی کاهش داده است که تصاویر دیجیتال باعث زیان رساندن به توانایی تشخیص نمی‌شوند و نگرانی‌ها در رابطه با صحت این سیستم‌ها بعید است که با بکارگیری بالینی این سیستم‌های دارای تاییدیه‌ی FDA خللی وارد کند. اما علی‌رغم شواهد موجود که همگی نماین‌گر این امر هستند، پاتولوژی دیجیتال یک پلت‌فرم قدرتمند برای تشخیص اولیه است. یک مانع جدی بر سر راه به‌کارگیری عمومی و بالینی تصور این امر است که در زمان مورد نیاز برای مشاهده و ارزیابی تصاویر دیجیتال در مقایسه با روش قدیمیِ لام میکروسکوپی، افزایش قابل توجهی وجود دارد. بخشی از این تصور به خاطر تجربه‌ی کار با پلت‌فرمهای اولیه و از رده خارج قدیمی است که در مطالعات موردی آنلاین به آنها برمی‌خوریم (مثل مطالعاتی که در Anatomic Pathology Boards به عنوان مرجع از آنها استفاده شده است)، و بخش دیگر این تصور مربوط به سرورهای قدیمی که نسبت به نمونه‌های موجود امروزی بسیار کند بودند می‌باشد. علت دیگری که هنوز این تصور پابرجاست این امر است که هرچند صحت تشخیصی روش‌های پاتولوژی دیجیتال به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است، اما تحقیقات کمی در رابطه با موضوع بازده انجام شده است. یک مطالعه‌ی در سال 2015 که توسط ثارل و همکاران انجام شد زمان ارزیابی تشخیصی 752 نمونه را بررسی کرد و متوجه شد که میانگین زمان مشاهده‌ی تصاویر دیجیتال در مقایسه با تصاویر میکروسکوپی به طور قابل ملاحظه‌ای طولانی‌تر است (میانگین 54 ثانیه)؛ محققان این امر را تا اندازه‌ای به سرعت پایین streaming تصاویر در اتصالات شبکه نسبت دادند. علاوه بر این، بعضی از پاتولوژیست‌ها که در این مطالعه شرکت داشتند، رزیدنت‌ها و کارآموزانی بودند که پیش از آن از پاتولوژی دیجیتال استفاده‌‌ای نکرده بودند و به دلیل عدم تجربه‌ی کاری در زمینه‌ی پاتولوژی دیجیتال زمان بیشتری نیاز داشتند تا تصاویر دیجیتالی لام را ارزیابی کنند. داده‌های پژوهشی حاضر وعده‌های شایانی را در رابطه با بازده و کارآمدی پاتولوژی دیجیتال ارائه می‌دهد. در مطالعه‌ی موردی این مجموعه‌ی 510 نمونه‌ای، یکی از ارزیاب‌ها، هیچ تفاوت زمانی بین متوسط زمان بررسی دیجیتال نسبت به اپتیکال از خود نشان نداد و این تفاوت برای دیگر ارزیاب زمان بسیار ناچیزی بود. انتظار می‌رود که بکارگیری بالینی پاتولوژی دیجیتال برای این دو ارزیاب تاثیر ناچیزی بر زمان اتمام کار بگذارد. ارزیاب A در ابتدای استفاده از تصاویر دیجیتال، نسبت به زمانی‌که از تصاویر اپتیکال استفاده می‌کرد، به مقدار قابل توجهی کندتر عمل می‌کرد، اما اثر یادگیری پایدار در طول دوره‌ی مطالعه بر عملکرد او نمایان بود؛ حتّی برای این ازریاب (که به طور میانگین 9 ثانیه به ازای هر نمونه‌ی دیجیتال وقت بیشتری از اپتیکال صرف کرد) زمان اتمام کار برای 50 مورد چیزی حدود 7 تا 8 دقیقه بیشتر خواهد بود. مهم‌تر از آن، داده‌ها نشان می‌دهند که این افزایش زمان فقط در ابتدایِ کار با پلت‌فرم دیجیتال اتفاق می‌افتد، زیرا در انتهایِ مطالعه، زمان خوانش تصاویر دیجیتال برای این پاتولوژیست(A) به طور کامل با زمان خوانش اپتیکال برابری می‌‌کند. بنابراین، هرچند پاتولوژی دیجیتال در ابتدا ممکن است برای عده‌ای طاقت‌فرسا به نظر برسد، این افزایش در زمان مورد نیاز خوانش دیجیتال حداقلی است، و همگام با افزایش تجربه بازده کار نیز افزایش می‌یابد، به نحوی که برای همه‌ی ارزیاب‌هایِ حاضر در این مطالعه، پساز بررسی 500 مورد، زمان خوانش موارد دیجیتال و اپتیکال اختلاف بسیار ناچیزی با هم داشتند.
نکته‌ی مهم‌تر اینکه، این مطالعه همچنین مزایایِ پنهانی که باعث افزایش بهره‌وری به خاطر کار با پاتولوژی دیجیتال بدست می‌‌آید را به حساب نمی‌آورد. برای مثال، بررسی و چک کردن مدارک پیشینه‌ی پزشکی یک بیمار در حین انجام کار، به معنی قطع جریان کاری و نیازمند جداشدن از صندلی و تغییر میز کار و همچنین صرف کردن زمانی اضافه جهت فراخواندن برنامه‌ی کامپیوتری جداگانه‌ای است. بررسی تصاویر بر صفحه‌ی مانیتور که به کاربر اجازه‌ی دسترسی همزمان به سوابق پزشکی بیمار را می‌دهد، این مشکلات را از میان خواهد برد. بعلاوه انتظار می‌رود که دست‌آورد قابل توجهِ دیگری از نظر بهره‌وری در زمینه‌ی مشورتی به دست آید، زیرا سیستم‌های دیجیتال نیاز به جستجویِ لام‌های شیشه‌ای در آرشیو و تحویل دادن آنها به متخصص مشورت دهنده را از میان می‌برند. در پایان به این نکته اشاره کنیم که هر روزه تعداد رو به رشدی از نمونه‌هایی وجود دارد که مقدار دقیق سلول‌ها از نظر بالینی در آنها حائز اهمیت است (به عنوان مثال تعداد Ki76 در تومورهایneuroendocrine). همانطور که هر رزیدنتی میتواند تصدیق کند، شمارش چنین سلول‌هایی ‌‌ اگر به شیوه‌ی سنتی انجام شود ‌‌ بسیار خسته کننده و طاقت فرسا است، اما در یک پلت‌فرم یکپارچه‌ی دیجیتال، این کار در چشم برهم زدنی قابل انجام است. اهمیت این موضوع زمانی بیشتر خواهد شد که آستانه‌ی دقیق مثبت بودن بیومارکر به عنوان بخشی از معیار تجویز دارو و کارآزمایی بالینی قرار گیرد.
برای مثال در ایمونوهیستوشیمی PDL1 درطیف وسیعی از ارگان‌ها و متغیرهای شبیه به تعداد لمفوسیت‌های سایتوتوکسیک7 و لمفوسیت‌های تنظیمی نفوذپذیر در تومور8 در تعیین نمره‌ی پیش آگهی9 یک بیمار نقش مهمی بازی می‌کند. مثلاً معیار Immunoscore که در پیش‌بینی نتیجه‌ی بیمار در بعضی زمینه‌ها بهتر از معیار مرحله‌ی تومور10 عمل می‌کند و بسیار مورد استقبال قرار گرفته است.
در بررسی محدودیت‌های این مطالعه، ابتدا این مساله قابل توجه است که فقط لام‌هایی مورد بررسی قرار گرفتند که برای تشخیص نهایی لازم بودند. بنابراین در یک مورد ساده‌ی آدنوم لوله‌ای11 که دو لام با ارزش هم‌سطح داشت، فقط یکی مورد مطالعه قرار گرفت. به طور مشابه در رزکسیون برای سرطان کولورکتال، فقط لام‌هایی با موارد مورد نیاز برای تشخیص نهایی (استیجینگ بخش‌های که وضعیت کل تومور را نمایندگی می‌کنند برای نشان دادن عمق نفوذپذیری، حاشیه‌ها، غدد لنفاوی و غیره) مورد بررسی قرار گرفتند. می‌توان فرض کرد که این امر در عمل منجر به افزایش خطی تفاوت‌ها در زمان تفسیر بین روش‌های اپتیکال و دیجیتال می‌شود. برای مثال، به دلیل اینکه بسیاری از موارد بیوپسی یکتا، دو لام هم‌سطح داشتند که بررسی نمی‌شدند، بنابراین آیا می‌توان انتظار داشت که تفاوت زمانی بین روش اپتیکال نسبت به دیجیتال 2 یا 3 برابر برای هر مورد باشد؟ ما انتظار داریم که پاسخ به این سوال به دو دلیل منفی میباشد. اولاً، در عمل این لام "تشخیصی" هست که بخش عمده‌ای از زمان ارزیابی را به خود اختصاص می‌دهد. سطوح تایید کننده‌ی اضافه، قسمت‌های اضافه‌ی تومور و غیره را معمولا می‌توان با یک کلیک، سریعاً ارزیابی نمود. ثانیاً، در این مطالعه به لطف سرعت بالای سرور بیمارستان، زمان بارگذاری و سوئیچ کردن بین لام‌ها ناچیز بود. هرچند اضافه نمودن لام‌های بیشتر ممکن است پروسه را در یک محیط با سرعت پایین کند نماید، ما شک داریم که این امر تاثیر قابل توجهی در سامانه‌ی ما داشته باشد. در این مطالعه، این نکات توسط این یافته که تفاوت در زمان آنالیز دیجیتال/اپتیکال برای مواردی که دو یا تعداد بیشتری لام دارند کاهش می‌یابد، نیز تقویت و پشتیبانی شد.
چالش‌های پاتولوژی دیجیتال فقط در حوزه‌های باقی می‌ماند که به طور مدام با تصاویر دیجیتال مشکل آفرین بوده‌اند. در نمونه‌های بررسی شده توسط ثارل و همکاران پاتولوژیست‌ها تشخیص نمونه‌هایی که شامل ارزیابی سلول‌های ملتهب و میکروارگانیسم‌ها بودند را یا به تعویق می‌انداختند و یا مکرراً تشخیص‌های اشتباه انجام می‌‌دادند. این امر به عدم وجود جزئیات در دسترس نسبت داده می‌شود زیرا لام‌ها با بزرگ‌نمایی 20x اسکن شده بودند. بدلیل میزان جزئیات بالای مورد نیاز برای تجزیه تحلیل سیتولوژیک و همچنین درجه‌ی لایه‌گذاری تصویری که برای فراهم آوردن عمق تصویر نیاز است، سایتولوژی و هماتولوژی هم با موانع مشابهی روبه‌رو هستند. بسیاری از پلت‌فرم‌های اسکنر دیجیتال، مثل سامانه‌ی فیلیپس این مشکل را با اسکن کردن تمام لام‌ها در بزرگنمایی 40x حل کرده‌اند. هرچند این مطالعه صرفاً در رابطه با بررسی بهره‌وری بود، اما بررسی میکروارگانیسم‌ها (به طور ویژه میکروارگانیسم Helico bacter pylori در بیو‍‍پسی معده) که در مطالعه‌ی فیلیپس به منظور کسب تاییدیه‌ی بالینی انجام شد، با استفاده از بزرگ نمایی‌های بالاتر اسکن دیجیتال تصاویر به طور موثری شناسایی شدند. همچنین مطالعات پیشین اشاره کرده بود که به دلیل عدم توانایی اسکنر در پیدا کردن وضوح مناسب تصویر، لام‌های ایمونوهیستوشیمی (حتی با کمک گرفتن از انسان) غیرقابل تفسیر هستند. مشکل مذکور در این سری از مطالعات یا در مطالعه‌ی جامع‌تر فیلیپس که به منظور تاییدیه‌ی بالینی انجام گرفته بود، مشاهده نشد (در هر دو مطالعه لام های ایمونوهیستوشیمی موجود بود).
در حال حاضر بسیاری از آزمایشگاه‌ها قادر به تامین هزینه‌های بالای خرید یک دستگاه اسکنر لام و نرم‌افزار مورد نیاز جهت مشاهده‌ی لام (که می‌تواند چیزی در حدود 100000 تا 250000 دلار قیمت داشته باشد) و همچنین هزینه‌های اضافی نگهداری سالانه نمی‌باشند. هرچه موسسات بزرگتر به منظور کنترل حجم بالای لام‌هایشان مجبور به خرید بیش از یک اسکنر شوند، این قیمت ممکن است افزایش بیشتری یابد. همچنین محدودیت‌های ذخیره و شبکه همچنان باقیمانده است، زیرا تصاویر دیجیتال نیازمند میزان بالایی از فضای ذخیره‌سازی هستند و فراخوانی این تصاویر باید سریع باشد تا در نیازهای روزمره کاربرد عملی به خود گیرند. در آخر، هیچ نوع فرمت تصویری دیجیتالی به عنوان استاندارد شناخته نشده است و این امر ممکن است موسسات را مجبور کند که به منظور همکاری و مشاوره با سایر موسسات از چند نرم‌افزار متفاوت مشاهده‌ی لام در سیستم خود استفاده کنند. پیشرفت بیشتر در تکنولوژی تصویربرداری و کاهش هزینه ذخیره‌سازی داده‌ها کمک بسیاری به کمرنگ سازی بعضی از این موارد می‌کند. با افزایش تقاضا در ارزیابی کمی که در تصاویر دیجیتال بسیار راحت‌تر قابل انجام است، توجیه‌های مالی متعادل خواهد شد.
در کنار این چالش‌ها فرصت‌هایی برای آینده نیز وجود دارد. علاوه بر نگرانی‌هایی در رابطه با بازده و بهره‌وری، روند به کار گیری پاتولوژی دیجیتال به دلیل افزودن بر گردش کار پیش از آزمون، کند پیش می‌رود. تسریع فرآیند دیجیتالیزه شدن رادیولوژی به دلیل تسهیل گذر از یک مرحله امکان پذیر شد؛ تصویر قدیمی یک پزشک با لباس سفید آزمایشگاه که تصاویر رادیوگراف قدیمی را روبه‌روی لایت باکس قرار می‌دهد با یک کلیک بر روی صفحه‌ی کامپیوتر جایگزین شده بود. برخلاف آن، قیمت بالای تصویربرداری دیجیتال به طور قابل درکی پاتولوژیست‌ها را از خود دور کرده است. پیش‌بینی می‌شود که این امر در آینده‌ی نزدیک تغییر پیدا خواهد کرد. علاوه بر ارزیابی کمی که پیشتر راجع به آن صحبت شد (مثل نمره‌دهی بیومارکر12 و ارزیابی لنفوسیت‌های نفوذپذیر در تومور13 ) نیاز روزافزون به دقت در پزشکی ممکن است منجر به افزایش درخواست‌های مشاوره‌ایی و بازبینی توسط متخصصان خارج از شهرها شود. در حال حاضر این مشاوره‌‌ها زمان و تلاش پشتیبانی اجرایی قابل توجهی می‌‌طلبند و همچنین عدم بازگشت لام‌ها به موسسات اصلی ریسک بالایی دارد. مشاوره‌های فوری و بلادرنگ با کمک تصاویر دیجیتال راه طولانی را در به حداقل رساندن این مشکلات طی خواهد کرد که در نتیجه فرآیند مراقبت از بیمار را سرعت و بهبود خواهد بخشید.
به طور خلاصه تصاویر دیجیتال سرعت خوانش یکسانی در مقایسه با لام‌های شیشه‌ای در طیف وسیعی از سیستم‌های ارگانی و انواع نمونه‌ها دارند. در این مجموعه با 510 نمونه، میانگین افزایش در زمان ارزیابی در میان هر ارزیاب متفاوت بود و به طور میانگین افزایش زمان بررسی 4 ثانیه به ازای هر نمونه بود. این امر بدین معنی خواهد بود که زمان اتمام ارزیابی 50 مورد، 3 تا 4 دقیقه افزایش خواهد یافت. مهم‌تر از آن اینکه پاتولوژیست ارزیابی که کندترین سرعت در ارزیابی تصاویر دیجیتال را داشت، یک اثر یادگیری قابل توجهی در طول دوره‌ی مطالعه از خود نشان داد، به صورتی که در انتهای مطالعه بهره‌وری روش دیجیتال با روش اپتیکال برای او برابر بود. این موضوع بیان‌گر این امر است که افزایش تجربه می‌‌تواند تفاوت بین زمان ارزیابی روش‌ها را حتی برای پاتولوژیست‌‌هایی که این تکنولوژی را در ابتدا سخت می‌پندارند، تسکین و یا در نهایت حذف کند. روش‌های دیجیتال در عمل مستعد بهبود بیشتر بهره‌وری از طریق افزایش دسترسی چارت الکترونیکی و ساده‌سازی ارزیابی کمی بر پایه ایمونوهیستوشیمی بر روی تصاویر دیجیتال شود.


کلمات کلیدی: تصویر برداری دیجیتال، پاتولوژی دیجیتال، بازده، بهره وری، تصویربرداری کامل لام