Ο ρόλος τεχνικών τηλεματικής στις διαδικασίες διάγνωσης και εκπαίδευσης εργαστηρίων στη μέτρηση της περιεκτικότητας των κυττάρων σε DNA

Abstract

Aim of the present study was to investigate and propose standards for a telemedicine application of image analysis based cytometry. Specifically, the evaluation and determination of the appropriate procedures for equipment calibration, image capturing and processing are attempted. The impact of digital image compression in measurements’ results is being investigated as well as the reliability of remote measurements on images transmitted through internet. Materials and methods In total 50 pap test smears prepared with liquid based cytology and stained with Feulgen technique were analyzed. Images from each slide were captured using 3 different image capturing systems, while at the same time each one of the smears was analyzed with a commercial DNA Ploidy analysis system, which was considered the reference system. All the images were compressed using the JPEG standard. Both the original and the compressed images were analyzed with a specially customized image analysis software. DNA ploidy histograms were plotted and 10 algorithms for the interpretation of the histograms were calculated. Images were sent through internet to a remote station where they have been analyzed independently by another user. Results Analysis and comparison of obtained results against those from the reference system, showed very good correlation, either considering the algorithms’ values or the ploidy classification of each case. No statistically significant differences were found for any of the algorithms that were calculated for the cytology images compressed at different compression levels. Thus a telemedicine application of image analysis based cytometry is possible. A very good linear correlation was observed between the onsite and remote analysis. Conclusions The high correlation between results obtained from images captured with different systems proves that the maintenance and the constant application of the appropriate procedures are essential for all the methods’ stages. All the tests performed for the purposes of the present study, showed that a telemedicine application of image analysis based cytometry could be easily set, reliable and cost effective. Both the customized DNA ploidy analysis system and the operating standards of such a system, as they are proposed with the present study, might be used for providing services to peripheral labs. The proposed standards could also be used for quality control and assurance of labs applying image cytometry methods. 1

Στόχος της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση και η πρόταση ενός πρωτοκόλλου τηλεματικής εφαρμογής της κυτταρομετρίας με τεχνικές ανάλυσης εικόνας. Συγκεκριμένα επιχειρείται η αξιολόγηση και ο καθορισμός των κατάλληλων διαδικασιών για την βαθμονόμηση των συσκευών, την λήψη και την επεξεργασία εικόνων. Επίσης διερευνάται η επίδραση της συμπίεσης των ψηφιακών εικόνων στα αποτελέσματα των μετρήσεων και η αξιοπιστία των μετρήσεων, που πραγματοποιούνται από απόσταση, σε εικόνες που έχουν αποσταλεί μέσω διαδικτύου. Υλικό και μέθοδος Μελετήθηκαν συνολικά 50 κολποτραχηλικά επιχρίσματα, που έχουν υποστεί επεξεργασία με την τεχνική κυτταρολογίας υγρής φάσης και έχουν χρωσθεί με την τεχνική Feulgen. Από κάθε περιστατικό ελήφθησαν εικόνες πυρήνων με τρία διαφορετικά συστήματα λήψης ενώ ταυτόχρονα κάθε περιστατικό αναλύθηκε ανεξάρτητα ως προς την πλοειδικότητα του DNA με ένα εμπορικό σύστημα ανάλυσης το οποίο λειτούργησε ως σύστημα αναφοράς. Στη συνέχεια συμπιέσθηκαν όλες οι εικόνες με το πρότυπο JPEG και πραγματοποιήθηκε ανάλυση τόσο των αρχικών όσο και των συμπιεσμένων εικόνων με ένα ειδικά διασκευασμένο λογισμικό ανάλυσης εικόνας. Συγκεκριμένα σχεδιάστηκαν τα ιστογράμματα του DNA και υπολογίσθηκαν 10 δείκτες εκτίμησης της πλοειδικότητας του DNA. Ακολούθησε αποστολή των εικόνων μέσω διαδικτύου σε τηλεματικό σταθμό όπου πραγματοποιήθηκε ανεξάρτητη ανάλυσή τους και υπολογισμός των ιδίων παραμέτρων, από διαφορετικό χρήστη. Αποτελέσματα Η ανάλυση των αποτελεσμάτων και η σύγκρισή τους με αυτά που προκύπτουν από το σύστημα αναφοράς, έδειξε πολύ καλή συσχέτιση μεταξύ τους τόσο σε επίπεδο τιμών των παραμέτρων όσο και σε επίπεδο κατηγοριοποίησης πλοειδικότητας του DNA. Στο σύνολο των παραμέτρων που μετρήθηκαν σε κυτταρολογικές εικόνες διαφόρων επιπέδων συμπίεσης, δεν παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικά διαφορές, γεγονός που καθιστά δυνατή την εφαρμογή πρωτοκόλλου τηλεματικών υπηρεσιών για την ανάλυση πλοειδικότητας. Τα αποτελέσματα της τηλεματικής εφαρμογής έδειξαν πολύ καλή γραμμική συσχέτιση μεταξύ της αρχικής και της «από απόσταση» ανάλυσης. Συμπεράσματα Η καλή συσχέτιση μεταξύ των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν στις εικόνες από τα διάφορα συστήματα λήψης, καταδεικνύει ότι, ουσιώδες κριτήριο για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων είναι η τήρηση κατάλληλων διαδικασιών και η σταθερή εφαρμογή τους σε όλα τα στάδια της μεθόδου. Τα αποτελέσματα όλων των ελέγχων που πραγματοποιήθηκαν για τους σκοπούς της έρευνας κάνουν φανερό ότι μια τηλεματική εφαρμογή για την ανάλυση πλοειδικότητας του DNA μπορεί να λειτουργήσει εύκολα, αξιόπιστα και με ελάχιστο κόστος. Το σύστημα ανάλυσης πλοειδικότητας, όπως διασκευάσθηκε, αλλά και το πρωτόκολλο λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος, όπως προτείνεται στην παρούσα έρευνα, μπορεί να λειτουργήσει με στόχο την παροχή υπηρεσιών προς περιφερειακά εργαστήρια. Επίσης στόχος εφαρμογής του προτεινόμενου πρωτοκόλλου μπορεί να είναι ο έλεγχος και η διασφάλιση της ποιότητας στα εργαστήρια που εφαρμόζουν τεχνικές στατικής κυτταρομετρίας.