Digital Med

Dall'occhio al computer: la rivoluzione digitale in anatomia patologica

La patologia digitale rappresenta una tecnologia promettente con il potenziale di migliorare l'efficienza, la qualità e l'accessibilità dei servizi di anatomia patologica. L'integrazione di questa tecnologia nel flusso di lavoro diagnostico offre nuove opportunità per la cura dei pazienti.

Articolo a cura di Sebastiano Filetti e Anna Crescenzi

Nei reparti di anatomia patologica, l’attività diagnostica è incentrata sul vetrino istologico che reca sezione di tessuto biologico trattata per l’osservazione al microscopio e da cui il patologo deduce la natura della malattia in base alle alterazioni rilevate rispetto alla condizione di normalità. Il microscopio ottico convenzionale rappresenta a tutt’oggi una pietra miliare per la diagnosi e la cura dei pazienti. La diagnosi istologica, infatti, è presente nel percorso di cura di molti pazienti e nei casi di tumore include la stadiazione e la valutazione di fattori prognostici e predittivi indispensabili per la terapia.

Cos'è la Digital pathology?
La patologia digitale, che è parte integrante della rivoluzione digitale in ambito sanitario, comprende l’acquisizione, la gestione, la condivisione e l’interpretazione delle informazioni patologiche, incluse le immagini e i dati, in un ambiente digitale. Le immagini digitali ad alta risoluzione dell’intero vetrino o WSI (Whole Slide Imaging), acquisite mediante scanner con obiettivi da microscopia di alta qualità, possono essere visualizzate da computer o su dispositivo mobile.

Come cambia l’immagine patologica e il suo utilizzo?
Oggi, gli scanner WSI sono in grado di produrre automaticamente immagini ad altissima risoluzione che replicano i vetrini istologici tradizionali aprendo la strada all'uso della patologia digitale come risorsa per applicazioni cliniche, didattico-formative e di ricerca. I dati possono viaggiare in rete ed essere condivisi con un consulente esperto per un secondo parere, mentre i vetrini istologici tradizionali devono essere inviati fisicamente al patologo consulente. Le immagini trasformate in dati possono essere interfacciate con altri dati (per esempio con i dati clinici del paziente, con i dati radiologici e con i dati omici etc.). D’altra parte, il rapido progresso della tecnologia di imaging WSI insieme agli avanzamenti nelle applicazioni software, all'interfacciamento con sistemi informativi di laboratorio (LIS / LIMS) e alle reti ad alta velocità, ha reso possibile integrare completamente la patologia digitale nei flussi di lavoro della anatomia patologia.

Quali sono oggi le aree di applicazione della digital pathology?
La patologia digitale offre molteplici opportunità per migliorare l'efficienza del laboratorio diagnostico, promuovere la sicurezza del paziente e migliorare la qualità l'assistenza e l’efficienza della terapia.
Tra le aree di applicazione riconosciamo:
Teleconsulto: rappresenta un’opportunità straordinaria che consente ad un patologo con minore esperienza in una particolare patologia di consultare in rete un collega esperto di quel sottosettore. In alcuni casi si tratta di tumori inusuali che il patologo refertante vede di rado e parte della interpretazione morfologica o anche solo della descrizione delle caratteristiche microscopiche o molecolari potrebbe essere sicuramente migliorata da una seconda opinione da parte di un Centro di riferimento. Si consente alle anatomie patologie periferiche attraverso questi consulti di acquisire più confidenza con patologie rare o di bassa frequenza. Si evitano, in questo modo, le peregrinazioni/migrazioni di pazienti che portano vetrini in altri centri o le spedizioni dei vetrini via corriere/posta.

Archiviazione:
L’archiviazione dei vetrini è sempre stato un problema rilevante per le amministrazioni nosocomiali. Le immagini digitali possono rappresentare un sistema di archiviazione sicuro e duraturo, eliminando la necessità di conservare i vetrini di vetro. La legislazione già nel maggio del 2015 aveva previsto nelle linee guida sulla Tracciabilità, Raccolta, Trasporto, Conservazione e Archiviazione di cellule e tessuti per indagini diagnostiche di Anatomia Patologica che per quanto riguarda “i vetrini, lo stesso possa essere archiviato anche in forma digitale, mediante tecniche che consentano di mantenere inalterate le caratteristiche del materiale e le esigenze diagnostiche e medico legali, cui è sottesa la relativa archiviazione.” Per i vetrini, pertanto, la conservazione in forma digitale o materiale può essere intesa come una modalità alternativa, rimessa alla discrezionalità della struttura.

Le stesse linee guida (leggi) auspicano che per i vetrini che vanno conservati per 10 anni, decorrenti dalla data della validazione del referto diagnostico la modalità di conservazione del materiale deve essere attuata con garanzia della tracciabilità, suggerendo la possibilità di inserire sistemi di conservazione digitale. Ovviamente, questo implica una profonda trasformazione dell’organizzazione che investe la necessità che ogni vetrino sia codificato, e che sia disponibile una gestione via PACS (formato DICOM) con un’infrastruttura dedicata con una capienza di archiviazione adeguata al volume di lavoro della struttura. Questo sistema offre, naturalmente la possibilità di identificazione e di recupero delle immagini morfologiche in tempi molto rapidi. Ovviamente particolare attenzione deve garantire la sicurezza nonché la preservazione e l’accesso controllato all’’archivio digitale.

Analisi avanzata:
L'utilizzo di software specifici permette di eseguire analisi quantitative e computazionali dei dati, fornendo informazioni determinanti per diagnosi e prognosi.
Oggi la domanda di servizi di patologia è in aumento, la diagnostica è diventata sempre più complessa per i dati aggiuntivi richiesti nel referto, il numero di persone che sviluppano un tumore è in aumento, mentre il numero di patologi è in progressiva riduzione. Solo assimilando nuove informazioni e tecnologie nella anatomia patologica possiamo continuare a migliorare la cura dei pazienti. L’analisi con supporto informatico delle immagini istologiche digitali è fondamentale per ridurre l’impiego di tempo del patologo nelle valutazioni quantitative come la conta di fattori prognostici o marcatori predittivi. In questo modo anche strumenti di intelligenza artificiale (AI) stanno cominciando ad assistere il patologo nell’attività diagnostica, potendo integrare capacità di ragionamento e velocità di esecuzione a supporto delle decisioni umane.

La trasformazione attuale nel settore della salute sta parallelamente generando un notevole aumento dei dati correlati alle diagnosi e raccolti in ampi database (es Registri Tumori) che costituiscono la base per analisi statistiche e, soprattutto, bioinformatiche, volte a comprendere eziologia dei tumori, fattori che determinano il comportamento clinico e opportunità emergenti di prevenzione e terapia. Affinché l'analisi statistica sia accurata e affidabile, è essenziale garantire un linguaggio uniforme nelle informazioni inserite nel sistema utilizzando una comune e condivisa reportistica diagnostica.

I dati clinici e di laboratorio sono complessi e diversificati, e la gestione delle informazioni non strutturate rappresenta una delle sfide principali.
Nell’ambito delle diagnosi anatomo-patologiche si sta attuando la standardizzazione dei report diagnostici attraverso l’uso di linee guida per la refertazione con check list strutturate per evitare omissioni di informazioni o descrizioni non omogenee di dettagli morfologici.

Per fare un esempio, un fattore di valore prognostico sfavorevole nella valutazione istologica di un tumore è la presenza di invasione dei vasi sanguigni da parte delle cellule neoplastiche. Questa informazione è talora mancante o riportata in modo variabile come “angioinvasione, invasione di vasi ematici, invasione vascolare, etc.”; l’utilizzo delle check-list permette il riconoscimento univoco dell’informazione anche da parte di lettori automatici di referti istologici e di conseguenza l’inserimento organizzato nei database.

A questo si aggiunga che spesso, come è caratteristico dell’evoluzione della scienza medica, alcune caratteristiche del tumore assumono nel tempo significato clinico diverso e sono soggette a cambi di classi di stadiazione prognostica. Ne è un esempio la limitata invasione extra capsulare da parte del carcinoma tiroideo che fino al 2017 era considerata come fattore prognostico impattante sulla sopravvivenza (pT3) e che dalla nuova edizione del sistema di stadiazione internazionale TNM è stata retrocessa a fattore importante solo ai fini delle recidive (pT1). Queste revisioni impongono la rivalutazione dei casi istologici per riallineare i database, ma questo si scontra sulla difficoltà a reperire il materiale istologico degli anni passati e sul suo stato di conservazione.

La patologia digitale rappresenta, pertanto, un'evoluzione tecnologica che integra il processo di analisi del tessuto contribuendo alla standardizzazione dei report diagnostici, ed alla loro rivalutazione, essenziale per poter utilizzare i dati morfologici in modo proficuo. Questo è oggi l'obiettivo finale del processo di digitalizzazione intrapreso dall'osservatorio nazionale sul tumore della tiroide (Italian Thyroid Cancer Observatory, ITCO) che da anni raccoglie e aggiorna i dati relativi ai pazienti italiani affetti da carcinoma tiroideo, un tumore in aumento in tutto il mondo e che rappresenta la più frequente neoplasia endocrina in entrambi i sessi.

In un recente Convegno ITCO tenutosi a Roma, è stato infatti approntato e condiviso un modello standardizzato di refertazione dei tumori della ghiandola tiroidea e sono state gettate le basi per l’integrazione dei vetrini digitali alle diagnosi istologiche. Questo processo è cruciale per arrivare ad una effettiva integrazione dei dati, che rappresenta la chiave per correlare i WSI con informazioni cliniche, immagini radiologiche e risultati di indagini genomiche molecolari. Nell’ambito dei registri e archivi di dati oncologici, pertanto, assume un grande valore prognostico e di ricerca terapeutica l'integrazione di uno o più vetrini digitali per ciascun paziente incluso nel database con i dati clinici di esito, radiologiche, molecolari.

Formazione dei nuovi patologi: Miglioramento dell'apprendimento
Passare da un ambiente fisico a uno digitale per l'educazione in istopatologia offre numerosi vantaggi rispetto ai tradizionali metodi di insegnamento basati sulla microscopia ottica e sui vetrini fisici tradizionali. La patologia digitale consente agli studenti di accedere a un'ampia gamma di immagini digitali da qualsiasi luogo e in qualsiasi momento, favorendo l'apprendimento anche a distanza, una formazione standardizzata, di qualità garantita e accessibile durante tutta la loro carriera. Le immagini digitalizzate possono essere facilmente raccolte in atlanti digitali e condivise con altri studenti, docenti e colleghi, facilitando la collaborazione e la discussione di casi clinici.

L'ambiente digitale permette di visualizzare contemporaneamente più vetrini digitali, allineandoli fianco a fianco per una migliore comparazione tra diverse colorazioni e immunocaratterizzazione,
facilitando l'apprendimento delle caratteristiche morfologiche e l'identificazione di anomalie tissutali, per una diagnosi più precisa. Non ultimo, la digital pathology rinnova l’anatomia patologica inserendola attivamente nella trasformazione tecnologica e nelle grandi sfide terapeutiche moderne e contribuendo a rendere attrattiva questa disciplina alle giovani generazioni di medici.

In sintesi,
Vantaggi della patologia digitale:

  • Accessibilità: I vetrini digitali sono facilmente accessibili da qualsiasi PC connesso in rete all'interno del reparto, favorendo la collaborazione tra patologi.
  • Condivisione: Le immagini possono essere trasmesse e condivise in tempo reale a livello locale, regionale, nazionale e internazionale, facilitando la teleconservazione e la refertazione a distanza.
  • Archiviazione: Le immagini digitali offrono un sistema di archiviazione sicuro e duraturo, eliminando la necessità di conservare i vetrini di vetro.
  • Analisi avanzata: L'utilizzo di software specifici permette di eseguire analisi quantitative e computazionali del tessuto, fornendo informazioni aggiuntive per la diagnosi e la prognosi.

Validità e approvazione

I sistemi WSI sono conformi alle normative europee per l'uso diagnostico primario da molti anni. Nel 2017, la FDA ha approvato la commercializzazione di un dispositivo WSI per la diagnosi primaria negli Stati Uniti. Oggi numerosi scanner sono certificati per la diagnostica.

Studi e ricerche
Diversi studi hanno dimostrato l'accuratezza diagnostica della patologia digitale, evidenziando un'alta concordanza con la microscopia ottica. La qualità delle immagini digitali è stata giudicata sufficiente per la diagnosi primaria di campioni istologici. La curva di apprendimento dei patologi per la patologia digitale si è dimostrata rapida e riproducibile.

Conclusione
La patologia digitale rappresenta una tecnologia promettente con il potenziale di migliorare l'efficienza, la qualità e l'accessibilità dei servizi di anatomia patologica. L'integrazione di questa tecnologia nel flusso di lavoro diagnostico offre nuove opportunità per la cura dei pazienti. Pertanto, la digital pathology rappresenta un passo avanti inevitabile nell'era digitale, migliorando l'efficienza del laboratorio diagnostico e contribuendo alla qualità dell'assistenza. Tuttavia, sono necessari sforzi per superare le sfide economiche, legali e tecniche per garantirne una piena adozione e integrazione nei processi medici.

Sebastiano Filetti
Dipartimento di Medicina Traslazionale
e di Precisione, Università Sapienza, Roma.
Anna Crescenzi
Dipartimento di Scienze Radiologiche, Oncologiche ed Anatomo-Patologiche, Università Sapienza, Roma.