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GMDS 2013: 58. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e. V. (GMDS)

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie

01. - 05.09.2013, Lübeck

Computer-aided immunofluorescence microscopy (CAIFM)

Meeting Abstract

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  • Jörn Voigt - EUROIMMUN AG, Groß Grönau, DE

GMDS 2013. 58. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS). Lübeck, 01.-05.09.2013. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2013. DocAbstr.236

doi: 10.3205/13gmds119, urn:nbn:de:0183-13gmds1198

Veröffentlicht: 27. August 2013

© 2013 Voigt.
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Gliederung

Text

Einführung: Der indirekte Immunfluoreszenztest (IIFT) ist eine unverzichtbare Technik in der serologischen Autoimmundiagnostik und wird unter anderem als der Goldstandard zum Nachweis von Autoantikörpern gegen Zellkerne (ANA) und Autoantikörpern gegen Zytoplasma der neutrophilen Granulozyten (ANCA) angesehen [1], [2], [3], [4], [5]. Die Standardisierung der IIFT ist nicht so weit fortgeschritten wie bei anderen diagnostischen Verfahren. Während die Automatisierung der IIFT-Inkubation in den diagnostischen Laboren größtenteils etabliert ist, erfolgt die Auswertung der Fluoreszenzbilder weitestgehend visuell am Mikroskop durch speziell ausgebildetes Fachpersonal, da die bisher am Markt vorgestellten Systeme kaum Verbreitung gefunden haben [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]. In dieser Arbeit wurde ein System zur computergestützen Immunfluoreszenz-Mikroskopie (EUROPattern) für die Diagnostik der ANA und ANCA untersucht.

Material/Methoden: Das System EUROPattern besteht aus einem vollautomatischen Mikroskop, dem Labormanagementsystem EUROLabOffice und einem Klassifikationssystem. Das EUROPattern-Mikroskop erlaubt das automatische Fotografieren von 500 Auftragestellen mit einem Durchsatz von knapp 200 Proben pro Stunde. Als Substrate eignen sich sowohl Humane Epithelzellen sog. HEp-2-Zellen für die ANA-Diagnostik und Granulozyten für die ANCA-Diagnostik als auch Organe, wie Leber, Niere oder Magen. EUROLabOffice ist die Prozessplattform von der Anbindung ans zentrale Laborinformationssystem, über die Integration von Inkubationsautomaten bis hin zur Bereitstellung der aufgenommenen Bilder zur automatischen Analyse und der abschließenden Befundverifikation am Bildschirm mittels der archivierten Fluoreszenzbilder. Der Klassifikator analysiert IIFT-Muster inkubierter HEp-Zellen und Granulozyten. Dessen Arbeitsweise kann wie folgt skizziert werden: Nach der Bildverarbeitung inklusive Segmentierung und Merkmalsextraktion erfolgt die Mustererkennung, bei der die detektierten Zellmerkmale klassifiziert und die Bilder regelbasiert ausgewertet werden. Speziell in der ANA-Diagnostik werden die automatischen Befunde folgenden Mustergruppen zugeordnet: homogen, granulär, nuclear dots, nukleolär, zentromer, Kernmembran, mitotisch, zytoplasmatisch und negativ. Schließlich erfolgt die Befunderhebung pro Patient, bei der die Befunde verschiedener Substrate und Verdünnungsstufen zusammengeführt und die Titer der Antikörper basierend auf den inkubierten Verdünnungen inter- bzw. extrapoliert werden.

Ergebnisse: Die Klassifikationsgüte der ANA-Diagnostik wurde in mehreren Studien untersucht. Diese zeigen eine sehr gute Übereinstimmung der automatischen Klassifikation durch EUROPattern mit denen der konventionellen visuellen Interpretation durchs diagnostische Fachpersonal [13]. Auf laborspezifische Besonderheiten in der IIFT-Befunderhebung kann der EUROPattern-Klassifikator durch Anpassung musterspezfischer Toleranzgrenzen eingestellt werden. Der Einsatz von EUROPattern ermöglicht eine patientenweise Befunderhebung am Bildschirm, die effizienter ist als die feldweise Befunderhebung am Mikroskop. Als automatisches Befundvorschlagssystem zeichnet EUROPattern insbesondere aus, dass es negativ eingestufte Proben zuverlässig identifiziert. Basierend auf dieser sicheren Positiv-Negativ-Trennung steht dem Fachpersonal mittels der helligkeitssortierten Negativ-Liste optional als weitere Effizienzsteigerung eine Ein-Schritt-Verifikation der Negativproben zur Verfügung.

Diskussion: In dieser Arbeit wurde die computer-gestützte Immunfluoreszenz-Mikroskopie und Diagnostik mittels EUROPattern präsentiert. Es wird betont, dass das System nicht zum Ziel hat, die Labor-IIFT-Experten zu ersetzen, sondern die Laborabläufe sicherer und schneller zu gestalten. Durch eine Reihe weiterer Faktoren wird die Mikroskopie und Diagnostik mit EUROPattern besonders komfortabel: Die Patientendaten werden vollautomatisch und jederzeit einsehbar vom Anforderungseingang bis zur Ergebnisübermittlung elektronisch prozessiert. Mit der Patientenhistorie stehen die automatisch aufgenommenen IIFT-Bilder auch für retrospektivische Betrachtungen jederzeit zur Verfügung, ohne eingelagerte Objektträger erneut in der Dunkelkammer unter dem Mikroskop-Okular analysieren zu müssen. In der IIFT-ANA- und -ANCA-Diagnostik bietet EUROPattern aufgrund der objektiven Analyse- wie grundsätzlich andere Systeme zur automatischen IFT-Auswertung auch - das Potential, existierende Schwankungen in der visuellen Diagnostik zu reduzieren [6], [7], [8], [9], [10], [11]. EUROPattern stellt dabei eine besonders umfassende, effiziente und qualitativ ausgereifte Automatisierung dar.


Literatur

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