$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
In dit deel worden twee use cases gepresenteerd om te laten zien hoe de AI pathologen kan helpen bij het beoordelen van beelden en het verstrekken van diagnostische input.
Diagnose van prostaatkanker (Figuur 7): Histopathologische beoordeling van prostaatbiopsie met kanker, inclusief tumorlengte en -percentage, Gleason-scores (3, 4 en 5), percentage Gleason 4 en 5, enz. Deze informatie wordt vervolgens gebruikt om patiënten in te delen in 4 graadgroepen (1 tot 4), waarbij 4 de meest agressieve prostaatkanker is 4,5. Deze informatie moet worden opgenomen in het pathologierapport; daarom is het een perfect voorbeeld om AI-ondersteunde pathologiediagnose te illustreren.
In dit voorbeeld werden de glasplaatjes met prostaatbiopsie aanvankelijk gekleurd met de hematoxyline-eosine (H&E) procedure. De bevlekte dia werd vervolgens gedigitaliseerd om een hele dia-afbeelding (WSI) te genereren, die naar het systeem werd geüpload via een directe interface tussen de scannercomputer en de software (Afbeelding 7). Eenmaal geüpload, verwerkt een AI-aangedreven model het label, identificeert en tagt het elke entiteit, inclusief de bron van het monster (d.w.z. prostaat) en het type kleuring (d.w.z. H&E). Dit model bepaalt of het beeld een H&E-gekleurde prostaatbiopsie is. Als dat het geval is, analyseert een ander op AI gebaseerd model de afbeelding en genereert feedback of output op basis van de analyse (Figuur 7A). Dit op AI gebaseerde model is ook in staat om PIN4-immunohistochemische kleuringen vooraf te bestellen om pathologen te helpen bij het bevestigen van de aanwezigheid van kleine tumorgebieden (Figuur 3).
Dit model werd getraind op meer dan 1700 prostaat hele dia-beelden (WSI) die pixelgewijs werden geannoteerd door een team van ervaren pathologen. Na de annotatie van WSI's wordt een deep learning-model toegepast om prostaatweefseltegels in vier categorieën te classificeren: Benign, Gleason3, Gleason4 en Gleason5. Zoals geïllustreerd in afbeelding 5, worden op tegels gebaseerde uitvoer samengevoegd om een masker met hele dia's te maken die kankergebieden markeren: Kanker (rood), Gleason4 (groen) en Gleason5 (blauw; Figuur 6). Naast deze maskers genereerde het AI-model een definitief label (Kanker of Goedaardig) voor de prostaat WSI. Deze classificatie is gebaseerd op morfologische kenmerken zoals de gebieden van Gleason3, Gleason4 en Gleason5, de zekerheid van Gleason3-, Gleason4- en Gleason5-maskers en andere factoren. De prestaties van ons huidige prostaatmodel voor de detectie van prostaatkanker werden bevestigd door gebruik te maken van een onafhankelijke set van 1.000 WSI's die niet werden gebruikt tijdens de ontwikkeling of validatie van het model. Elke dia in de validatieset is gelabeld als goedaardig of kanker. Het getrainde model wijst ook een label toe aan elke dia zoals beschreven. Door de ground truth-labels te vergelijken met de voorspellingen van het model, werden prestatiestatistieken zoals nauwkeurigheid, gevoeligheid, specificiteit en F1-score berekend, zoals weergegeven in tabel 1. De resultaten geven aan dat het getrainde model vergelijkbaar presteert met andere prostaat AI-modellen6.
Naast Gleason-scores kan het AI-model de lengte en het percentage van de tumor en de graadgroep bepalen (Figuur 7). Bovendien is het AI-model ook in staat om NCCN-risicogroepgebaseerde pathologie en klinische informatie te berekenen, indien verstrekt (Figuur 7A). In FlexLIS is AI in staat om alle diagnostische informatie te transcriberen in het pathologierapport, zodat pathologen deze niet handmatig in het rapport hoeven in te voeren (Figuur 7B). Hoewel het hele AI-proces op de achtergrond wordt voltooid en niet zichtbaar is voor pathologen, zijn de AI-analyseresultaten en hetzelfde beeld zichtbaar voor pathologen die kunnen besluiten om de AI-resultaten in het pathologierapport te behouden of te wijzigen (Figuur 7B).
Urinecytologie voor screening op blaaskanker: Urinecytologie is de primaire niet-invasieve methode voor screening, diagnose en monitoring van blaaskanker7. Urinecytologie classificeert patiënten in vier categorieën: negatief voor hooggradig urotheelcarcinoom, atypische urotheelcarcinoom, verdacht voor hooggradig urotheelcarcinoom en hooggradig urotheelcarcinoom8. Beoordeling van urinecytologie vereist ervaring en vaardigheid en is zeer tijdrovend. Daarom is er veel vraag naar AI-geassisteerde urinecytologiescreening. Deze casus presenteert een single-cell assessment door AI.
Het onderzoeken van urinecytologieglaasjes kan voor pathologen een arbeidsintensief en tijdrovend proces zijn. Het vereist het minutieus scannen van brede velden en regelmatig in- en uitzoomen om zeldzame, diagnostisch significante cellen te lokaliseren, vaak lijkend op een zoektocht naar een speld in een hooiberg. Deze handmatige aanpak vereist niet alleen veel tijd en focus, maar draagt ook bij aan diagnostische vermoeidheid en mogelijke variabiliteit in interpretaties. Om dit proces te stroomlijnen, is het op AI gebaseerde urinecytologiemodel dat in FlexLIS is geïntegreerd, ontwikkeld om pathologen te ondersteunen bij het automatisch detecteren en classificeren van een breed scala aan celtypen in urinemonsters. Het model is in staat om de volgende categorieën te identificeren: HGUC (hooggradige urotheelcarcinoomcellen), verdacht (urotheelcellen met duidelijke afwijkingen die wijzen op maligniteit maar niet definitief diagnostisch zijn), atypische urotheelcellen, RBC's (rode bloedcellen), kristallen, lymfocyten, polymorfe cellen, polyoomvirus, niertubulaire cellen, sperma, plaveiselcellen, normale urotheelcellen, gist en andere. Om de bruikbaarheid verder te verbeteren, worden de diagnostisch significante categorieën - HGUC, atypische urotheelcellen en verdachte cellen - gemarkeerd met behulp van verschillende kleuren (Figuur 8), waardoor pathologen zich snel kunnen concentreren op interessegebieden zonder dat er uitgebreid handmatig scannen nodig is.
Bovendien kwantificeert het AI-model het aantal cellen in elke gedetecteerde categorie en integreert deze gegevens naadloos in de output (Figuur 8). Deze bevindingen worden automatisch getranscribeerd in het pathologierapport, waardoor de patholoog zich uitsluitend kan concentreren op het beoordelen, verifiëren en afronden van de casus. Dit verbetert de diagnostische efficiëntie aanzienlijk, vermindert de handmatige werklast en bevordert de consistentie en nauwkeurigheid van alle rapporten.
Om het AI-model te trainen, werden willekeurig 500 regio's geselecteerd uit 150 hele dia's van urinecytologiemonsters. Deskundige cytopathologen hebben cellen in deze regio's handmatig geannoteerd in 14 vooraf gedefinieerde categorieën, zoals eerder beschreven, wat resulteerde in meer dan 30.000 geannoteerde cellen. Regio's van 80% van de dia's werden gebruikt voor training, terwijl de resterende 20% werd gereserveerd voor validatie. Vervolgens werd een objectdetectiemodel getraind en geëvalueerd om cellen in de gedefinieerde categorieën nauwkeurig te identificeren en te classificeren.
Naast prostaat- en urinecytologiemodellen is ook het gastro-enterologie AI-model beschikbaar in de software. Andere modellen, waaronder blaaskanker en longkanker, zijn in ontwikkeling.

Figuur 1: Pathologie workflow. (A) Traditionele pathologieworkflow. (B) Workflow voor digitale pathologie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Inlogvenster. Voer het e-mailadres in het e-mailvak in. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Venster Toetredingslijst. (A) De linkerzijbalk geeft verschillende gebruikersopties aan. (B) Toetredingsfilter om de cases te zoeken en te sorteren. (C) Toetredingslijst met de informatie van elk geval, inclusief toetredingsnummer, naam van de patiënt, status van het geval, aantal en kwaliteit van de afbeeldingen, enz. In dit geval werden 4 cases toegewezen aan de gebruiker. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Beoordelingsvenster voor pathologen. (A) Casusinformatie, inclusief de status van de casus. (B) De tabel met het overzicht van het monster geeft een samenvatting van elk monster, inclusief locatie, diagnose en opmerkingen. (C) Specimeninformatie geeft aanvullende informatie over het specimen. (D) Case-configuratiescherm voor het navigeren door de case. Het rechterdiagram geeft prostaatbiopsieplaatsen en AI-resultaten aan (rood-kanker, oranje-ASAP en zwart-goedaardig). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Afbeelding 5: Venster Afbeeldingsbeoordeling. (A) Beeldbibliotheek (linkerzijbalk) geeft een alfabetisch overzicht van alle specimens met informatie over het type vlek en de status. (B) Werkbalk (bovenaan) om de afbeeldingen te verplaatsen, te annoteren en te delen. (C) Case-informatie/AI (rechterzijbalk) voor het maken van opmerkingen, communicatie met personeel en het bekijken van AI-feedback/-outputs. Dit geval is een prostaatbiopsie met prostaatkanker gemaskeerd door AI (rood-kanker en groen-Gleason 4). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: AI-output. (A) Histologiebeeld. (B) AI-feedback, d.w.z. AI-beoordeling van het beeld, inclusief tumorlengte, Gleason-score, cijfergroep, enz. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Afbeelding 7: Prostaat AI-model beoordeelt automatisch het beeld van prostaatbiopsie en helpt bij het genereren van pathologierapporten. (A) Na analyse van beelden in IMS. (B) AI voert de resultaten uit naar het pathologierapport. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 8: AI-beoordeling van urinecytologiedia. Abnormale urotheelcellen werden gemarkeerd in rood (hoogwaardige urotheelkankercellen) en roze (verdachte cellen). AI-resultaten worden weergegeven in de insteekplaat (rechtsbovenhoek). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Nauwkeurigheid | Precisie | Gevoeligheid | Specificiteit | F1-score |
| 97% | 96% | 98% | 96% | 97% |
Tabel 1: Prestaties van het prostaat AI-model voor detectie van adenocarcinoom in prostaatbiopten.