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Was ist digitale Pathologie?
Die digitale Pathologie, auch als Whole Slide Imaging bezeichnet, ist ein Teilgebiet der Pathologie, bei dem Gewebeproben vor der Untersuchung mit einem Scanner digitalisiert werden. Die Biopsie- oder Probenentnahmetechniken, der Arbeitsablauf im Labor und die abschließende Befundung mit Behandlungsentscheidungen bleiben weitgehend unverändert, aber die Objektträgerüberprüfungsphase des Pathologieprozesses erfolgt auf digitale Weise unter Verwendung einer Anzeige- und Betrachtungssoftware, zusätzlich zu oder in Kombination mit einem Mikroskop.
Wesentliche Elemente der digitalen Pathologie
Eine digitale Pathologieumgebung besteht aus einer Reihe von Geräten und Werkzeugen, die es ermöglichen, eine Probe zu digitalisieren und zu betrachten.
- Scanner
- Betrachtungssoftware
- Display
- Lagerung
Scanner
Objektträger aus Glas, die eine Probe enthalten, werden von einem speziellen Scanner in digitale Dateien umgewandelt. Es gibt Scanner in vielen Formen und Größen, die zwischen 1 und 1.000 Dias auf einmal scannen können. Die resultierenden digitalen, hochauflösenden Dateien können bis zu 10 Gigapixel groß sein.
Betrachtungssoftware
Nachdem die Datei erstellt wurde, komprimiert eine spezielle Software das Bild oft, damit es eine optimale Größe für die Anzeige und Analyse hat. Anschließend kann das digitale Dia auf einem Display betrachtet werden.
Anzeige
Mithilfe der Betrachtungssoftware kann das gesamte Objektträgerbild auf einem Display zur Analyse durch den Pathologen angezeigt werden. Sie können das Display als Werkzeug neben ihrem Mikroskop verwenden, jedoch bietet der Markt auch Bildgebungssysteme für ganze Objektträger, die für die digitale Pathologie entwickelt wurden und für die Primärdiagnose eine behördliche Zulassung erhalten haben. Dies sind vollständige Systeme. Barco bietet ein eigenständiges Display das zur Primärdiagnostik verwendet werden kann.
Genau wie ein Mikroskop ist das Display das Gerät, durch das der Pathologe eine Probe betrachtet. Natürlich ist es wichtig, dass dieses Gerät zuverlässig ist und das Dia optimal und konsistent darstellt.
Lagerung
Sobald ein Pathologe mit einem Fall fertig ist, muss das Präparat gelagert oder archiviert werden. Genau wie das physische Dia in einem speziellen Raum aufbewahrt wird, müssen digitale Dateien in einem Informationsmanagementsystem oder einem herstellerneutralen Archiv gespeichert werden. Je nach Region gibt es unterschiedliche Gesetze, wie lange diese Daten verfügbar bleiben müssen.
Auch wenn die Online-Speicherung großer Mengen digitaler Dias eigene Kosten mit sich bringt, ermöglicht das Sammeln von Big Data Deep Learning und den Einsatz von Algorithmen, deren Einsatz zu besseren Erkenntnissen über bestimmte Krankheiten führen kann.
Vorteile der digitalen Pathologie
- Effizienz
- Falldokumentation
- Telepathologie
Effizienz
Mit digitalen Dias, die online zugänglich sind, bietet die Handhabung und Archivierung von Dias viele Möglichkeiten, die fast alle zu schnelleren Durchlaufzeiten und effizienteren Arbeitsabläufen beitragen. Ein digitalisiertes Feld ermöglicht es, die Workflow-Kapazitäten zu erweitern und Zweitmeinungen zu beschleunigen, da sie aus der Ferne durchgeführt werden können und Objektträger für Konsultationen nicht physisch verschickt werden müssen.
Falldokumentation
Digitale Dateien ermöglichen auch digitale Kommentare, die nach Belieben des Pathologen ein- oder ausgeblendet werden können. Diese Kommentare können Randbemerkungen zum Fall oder spezielle Anmerkungen auf dem Bild selbst sein, die beispielsweise einen bestimmten Bereich hervorheben. Sie sind mit der digitalen Datei verknüpft, ändern aber nicht die Integrität des Quellbildes selbst.
Telepathologie
Die analoge Telepathologie kann als Vorläufer moderner Whole-Slide-Imaging-Systeme betrachtet werden, die die Live-Fernsteuerung eines Mikroskops beinhalten. Entfernte Teilnehmer können die Folie durch ein Mikroskop sehen und an der Diskussion teilnehmen.
Die digitale Pathologie erleichtert die Fernkonsultation und bietet mehr Möglichkeiten, da dieselbe Datei jederzeit geöffnet und an mehreren Stellen angezeigt werden kann. Mit den richtigen Anzeigen und der richtigen Betrachtungssoftware können digitale Objektträger von remote zugeschaltenen Teilnehmern auf genau dieselbe Weise angezeigt werden. Arbeiten können bei Bedarf an spezialisierte Einrichtungen ausgelagert werden, und ein digitaler Workflow macht auch den Weg frei für die Arbeit des Pathologiepersonals zu Hause oder anderswo.
Querformat
Aufgrund der alternden Bevölkerung, der steigenden Krebsraten und der zunehmenden Präzisionsmedizin werden jedes Jahr immer mehr pathologische Untersuchungen benötigt, was dazu führt, dass die Arbeitsbelastung der Pathologen von Jahr zu Jahr erheblich steigt. Einige Regionen, wie z. B. eine Reihe von Ländern in Westeuropa, sind bei der digitalen Transformation bereits weit fortgeschritten und erzielen tagtäglich bedeutende Vorteile für die Patientenversorgung, andere folgen in immer schnellerem Tempo.
Computergestützte Bildanalyse
Um den sich weltweit abzeichnenden Mangel an Pathologen teilweise zu kompensieren, bietet die digitale Pathologie Möglichkeiten durch den Einsatz neuer und aufstrebender Technologien.
Durch die Ansammlung vieler digitaler Informationen können Big Data und Deep-Learning-Mechanismen zur Entwicklung von computer- oder sogar KI-gestützten Diagnosewerkzeugen beitragen. Diese Werkzeuge können als „zweites Augenpaar“ dienen, indem sie die Erkennung spezifischer Biomarker in Gewebeschnitten automatisieren und verbessern. Sie können aber auch dabei helfen, große Mengen von Objektträgern zu analysieren, sie zu klassifizieren und übergreifende Erkenntnisse über beispielsweise bestimmte Anomalien zu liefern. Langfristig kann dies zu genaueren Vorhersagen von Krankheiten führen.
Schlussfolgerung
Die digitale Pathologie ist eine aufstrebende Technologie in der Pathologie, bei der ein Scanner Glasgewebeobjektträger in digitale Objektträger umwandelt, die mithilfe von Betrachtungssoftware auf einem Display angezeigt und analysiert werden können. Anschließend werden sie digital gespeichert.
Die digitale Pathologie kann schnellere und effizientere Diagnosen und Prognosen, eine flexiblere Zusammenarbeit und eine hochwertige Falldokumentation ermöglichen. Die Online-Speicherung digitaler Objektträger öffnet auch Türen für Deep-Learning- und Künstliche-Intelligenz-Anwendungen.