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Morfologia Digital: desenvolvimento e implementação de ferramentas De Inteligência Artificial no laboratório de Hematologia Workflow em Hematologia Morfologia celular manual vs digital – passos Limitações da microscopia manual ❖ Depende da avaliação subjetiva ❖ Gera menor reprodutibilidade de resultados ❖ Requer profissionais experientes para avaliação da morfologia das células ❖ Entrada manual de resultados (possíveis erros de transmissão) ❖ Arquivo de lâminas de vidro e não de imagens Opções com o suporte da microscopia digital ✓ Avaliação padronizada e alterações reprodutíveis feitas pelo examinador ✓ Maior reprodutibilidade de resultados ✓ Menor probabilidade de células malignas serem ignoradas pelo examinador ✓ Verificação e, se necessário, ajuste da pré- classificação no monitor ✓ Possibilidades de armazenamento digital (e manuseio) de resultados e imagens Morfologia digital Exames complementares Citoquímica Citometria de fluxo Citogenética Genética molecular Exame microscópico Anomalias no contador celular automatizado; Suspeita de doenças: Em casos onde há suspeita de doenças como linfoma ou leucemia; Acompanhamento de pacientes: Pacientes com doenças hematológicas são monitorados regularmente Avaliação quantitativa: Contagem diferencial de leucócitos: É realizada a contagem de pelo menos 100 leucócitos Leucócitos: Avalia-se a morfologia dos leucócitos, observando características como granulações tóxicas, hipersegmentação nuclear e pseudo-Pelger-Huët; Trombócitos: Avalia-se o tamanho, a forma e a agregação das plaquetas; Eritrócitos: Avalia-se o tamanho, a forma e a coloração dos eritrócitos observando características como policromasia, anisoticose, Análise Automática Contagem completa do sangue: red blood cell count, platelet count, white blood cell count: % subtipos de WBC Screening para anomalias: tamanho e a forma das células, o que pode indicar a presença de determinadas doenças. Colheita de Sangue 4 pilares Mecânica de precisão Imagem avançada Inteligência artificial Interfaces intuitivas Princípios- etapas Definir monocamada de leucócitos e pré-localizar itens (10x) Focagem automática (100x) Segmentação (100x) Extração de características (100x) Classificação (RNA) Melhoria de imagem Compressão de imagem Microscópio Áreas de análise 10x magnification • Inicia a 33mm da borda • Avalia ao longo da linha central Localizar WBCs • Grandes e azulados 50x magnification • Óleo de imersão na de 100x • 2 gotas de óleo de imersão Cellavision Localizar RBCs o Battlement pattern o Uma imagem geral 100x magnification Localizar WBCS • Mover para cada posição conhecida • Capturar imagem de alta resolução • Pré-classificação de células Não é WBC Capturar, mas não contabilizar Segmentação Extração de características A Rede Neural Artificial (ANN) é um modelo computacional inspirado na estrutura e no funcionamento dos neurónios biológicos, conforme ilustrado pela imagem de um neurónio à direita (com dendritos, axónio, corpo celular e sinapses). Neste contexto, a ANN é treinada para reconhecer e classificar tipos de células sanguíneas a partir de imagens. Características para a Classificação O processo começa com a extração de mais de 350 características distintas a partir das imagens das células sanguíneas. Estas características incluem: o Forma o Cor o Textura o Deteção: identificação de células em diferentes estados ou estágios de desenvolvimento. Diferentes classes celulares que a ANN é capaz de identificar. Estas incluem: ❖ Células brancas maduras como neutrófilos segmentados (Seg), linfócitos (Lymp), monócitos (Mono), eosinófilos (Eo) e basófilos (Baso); ❖ Células em diferentes estágios de maturação como bandas (Band), metamielócitos (Meta), mielócitos (Myel), promielócitos (Promyelo) e blastos (Blast); ❖ Outras estruturas como plaquetas gigantes (Giant PLT), artefactos (Artefact) e outras classes não identificadas (Unident). Características baseadas em 6 principais grupos Forma Cor Textura (grânulos,...) Deteção (vacúolos,...) Markov (funções de probabilidade) Wavelets Quando a célula está em foco, é realizada uma segmentação e são calculadas mais de 350 características. A rede neural recebe as características das células e utiliza uma série de camadas de neurónios artificiais, que calculam as probabilidades de cada célula pertencer a uma classe específica. Esta abordagem permite uma análise rápida e precisa das amostras sanguíneas, identificando automaticamente os tipos de células presentes e eventuais anomalias. As redes neurais artificiais, ao utilizarem um grande número de características visuais, oferecem uma precisão que pode auxiliar em diagnósticos hematológicos, facilitando a tarefa dos profissionais de saúde. Este sistema melhora a eficiência e a consistência no reconhecimento de células, especialmente em laboratórios de grande volume, reduzindo a necessidade de intervenção humana em classificações rotineiras e permitindo a análise de casos complexos com mais precisão Aplicações sangue periférico Aplicações de Cellavision no sangue periférico, permitem aos laboratórios automatizar, padronizar e simplificar a análise morfológica de amostras de sangue periférico • Classificação prévia abrangente de leucócitos • Revisão e pré-caracterização de eritrócitos • Revisão e estimativa de plaquetas • Visão geral da borda difusa Aplicações avançadas RBC Aplicações avançadas do Cellavision em Eritrócitos é complemtnar ao do sangue periférico, permitindo um exame abrangente da morfologia das hemácias • Esta aplicação para morfologia de glóbulos vermelhos oferece oportunidades para acessar o número, a forma e a aparência dos glóbulos vermelhos, fornecendo uma análise importante para muitas malignidades hematológicas. • O software realiza uma pré-caracterização abrangente dos glóbulos vermelhos Aplicações para fluídos corporais Aplicações de Cellavision para fluídos corporais aceleram e simplificam o processo de análise/revisão, proporcionando resultados mais padronizados • A aplicação suporta o diferencial de leucócitos, fornecendo uma pré-classificação abrangente em 5 tipos celulares. • O software extrai características celulares de imagens digitais e fornece uma pré- classificação das células usando tecnologia inovadora de IA. • O software realiza uma pré-classificação abrangente dos leucócitos em preparações de fluidos corporais. Software de revisão à distância O Software de Revisão Remota é utilizado em conjunto com os analisadores CellaVision para realizar a análise morfológica celular de amostras de sangue periférico e fluidos corporais. • O Software de Revisão Remota CellaVision permite que a equipe de laboratório revise e verifique os resultados preliminares dos dispositivos automatizados de localização celular CellaVision. • Os resultados podem ser compartilhados digitalmente para uma opinião especializada. PRE-CLASSIFICATION AND PRE- CHARACTERIZATION Review and verification REMOTE REVIEW AND VERIFICATION Efeitos Operacionais no Laboratório de Hematologia Workflow Improvements: ▪ Localização automática de células e pré- classificação de células ▪ Exibição de galerias de células para facilitar a revisão ▪ A pré-classificação acelera o processo de revisão e permite que o revisor passe mais tempo estudando células imaturas e anormais. Exemplo: Implementação da tecnologia em uma rede de laboratórios distribuída: Resultados: • Aumento considerável da eficiência do fluxo de trabalho • Redução de 50% no tempo de revisão deamostras • Melhoria de 94% nos TATs (Turn-Around Times) para esfregaços referidos ao laboratório central • "... ajuda os Tecnólogos Médicos a acelerar a avaliação morfológica, enquanto permite a colaboração com colegas, supervisores e patologistas de locais remotos. Em uma rede de laboratórios distribuída, a adaptação de uma metodologia digital pode ajudar a realizar consideráveis economias de tempo, eliminando efetivamente a principal causa de tempos de resposta prolongados - o transporte rodoviário necessário para enviar lâminas desafiadoras para revisão por patologistas de locais remotos." Efeitos na Eficiência do Laboratório de Hematologia Reduz o tempo de revisão da amostra Aumenta a consistência e padronização Efeitos Qualitativos no Laboratório de Hematologia Redução de resultados falsos negativos Caso Clínico 1 Informação do paciente: o 13 anos, feminino o Enviada para o hospital para consulta o Alto WBC o Plaquetas normais o Febre Achados morfológicos Diagnóstico: Leucemia mieloide aguda Caso Clínico 2 Informação do paciente: o 46 anos, masculino o Sintomas de Influenza o WBC 8.0 x 109 /L o RBC 5.10 x 1012 /L o HB 150 g/L Achados morfológicos Diagnóstico: Malária, o mais provável Plasmodium Falciparum Digitalização de Lâminas ❖ A aplicação de digitalização de diapositivos é uma aplicação padrão em todos os sistemas CellaVision ❖ Todos os tipos de slides podem ser digitalizados ❖ Sem pré-classificação ❖ Área de digitalização definível do utilizador ❖ Digitaliza uma área específica de uma lâmina ❖ Recolhe imagens em 10x; recolhe imagens em10x+50x ❖ Pode ser usado para lâminas de hematologia (sangue, medula óssea), bem como para lâminas de anatomia patológica, microbiologia, etc. Perspetiva sobre Áreas de Aplicações Futuras Aplicações adicionais atuais são: • Citocentrifugados/fluidos corporais • Amostras veterinárias Possíveis aplicações futuras/análises especializadas: • Medula óssea • Reticulócitos • Glóbulos vermelhos fetais • Malária • Babesia • Coloração de Gram