DE ANATOMÍA PATOLÓGICA
| IV CONGRESO VIRTUAL HISPANOAMERICANO DE ANATOMÍA PATOLÓGICA |
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Presentación
1)
Definición
6)
Sistemas de Almacenamiento
10) Un
paso más allá: E-Lab
12)
Conclusiones
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Microscopios Virtuales. Aspectos actuales y futuros de la digitalización de preparaciones histológicas y citológicas Marcial García Rojo correo e-: marcial@cim.es Servicio de Anatomía Patológica. Complejo Hospitalario de Ciudad Real.
España 1) Definición Los microscopios virtuales son sistemas que permiten la captura o adquisición de toda o al menos las zonas más representativas de una preparación (laminilla) citológica o histológica, el almacenamiento y su posterior visualización a diferentes aumentos, simulando un microscopio convencional. El concepto microscopio virtual en esta revisión NO es equivalente al de telepatología en tiempo real pues un microscopio virtual no supone necesariamente el control de un microscopio robotizado de forma remota, ya que la información relevante que contiene la preparación o laminilla ha sido previamente digitalizada y por lo tanto se hace innecesario volver a utilizar un microscopio óptico para revisar la preparación o distribuirla entre otros patólogos. Se ha utilizado el término "visualización histológica virtual" como sinónimo de "digitalización total de la preparación histológica" y el término "imagen histológica digital" como la cantidad mínima de datos histológicos digitalizados necesarios para obtener el mismo grado de concordancia diagnóstica por la mayoría de los patólogos que con la microscopía convencional [ 1].2) Introducción En algunos casos, el término microscopio virtual o de tele-presencia supone la integración de ordenadores y de redes de alta velocidad con los instrumentos científicos para permitir la manipulación, control, comunicación e investigación [ 2], pero pensamos que el objetivo principal de un microscopio virtual no es la manipulación remota de instrumental científico (microscopios ópticos, microscopios electrónicos, de fluorescencia, etc.) pues existen numerosos fabricantes de microscopios, cámaras y sistemas robotizados, que impiden la creación de sistemas universales.Asumimos, por lo tanto, que el objetivo principal de un microscopio virtual es crear la llamada "preparación virtual" y conseguir así almacenar TODA la información relevante que contiene cada preparación o laminilla que ha de estudiar el patólogo, en un formato digital que permita, por una parte su almacenamiento en los sistemas informáticos hoy en día disponibles en los centros hospitalarios de nuestro entorno, y por otra parte, incluir imágenes a diversos aumentos que faciliten la exploración inicial de toda la preparación a bajo aumento y el examen fácil a mayor aumento de las áreas seleccionadas, adaptándose a la forma habitual de trabajo que utiliza el patólogo en el uso de microscopios convencionales. Sin embargo, conviene remarcar que para conseguir una digitalización correcta de toda la preparación o de gran parte de la misma es esencial disponer de un microscopio robotizado que permita controlar con un software de control adecuado todo el proceso de escaneado de la preparación. La Telepatología, entendida como el proceso de examinar las muestras de forma remota, se divide en estática (o telepatología almacenar y enviar) y dinámica (como la telepatología interactiva robotizada) [ 3] [4]. En el modo dinámico, el patólogo remoto que es consultado puede controlar la platina del microscopio y seleccionar activamente las imágenes que desea visualizar. En el modo estático, el patólogo que está realizando la consulta captura un pequeño conjunto de imágenes que luego transmite al experto. Hay también formas híbridas de telepatología [5] [6]. El microscopio virtual es considerado una forma de telepatología digital dinámica [7]. La tabla 1 resumen las ventajas e inconvenientes de cada sistemaAunque algunos autores, como Furness y Rashbass (2000) utilizan el térmico "microscopio virtual de doble cabezal" para referirse a conexiones de videoconferencia entre microscopios a través de Internet [8]; nosotros preferimos usar el término telepatología dinámica para esta configuración. Otros autores usan el término "microscopía virtual" para referirse a telepatología estática mediante mensajes de correo electrónico, encriptados o no [9] [10] [11], en un uso demasiado amplio del término microscopio virtual.Para una revisión de sistemas de telepatología de bajo coste, recomendamos el web de Red Británica de Telepatología en Internet ("El Microscopio Virtual de Doble cabezal") en http://video.cbcu.cam.ac.uk/home.asp [12], accesible también a través de la Universidad de Leicester, donde encontraremos la lista de usuarios, con imágenes que se actualizan cada 5 segundos y una ventana de chat [13].También el web Telepathology City, del Dr. F. Leong, de la Universidad de Oxford contiene una revisión exhaustiva de telepatología [14].En algunos sistemas de telepatología dinámica, como TelePath, descritos hace unos 5 años se contempla el microscopio virtual con ventajas adicionales al convencional, pues aunque los tiempos de respuesta puedan ser menores si el ancho de la red es escaso, permite crear imágenes de bajo aumento de toda la preparación haciendo coincidir las distintas imágenes capturas digitalmente, permite grabar y reproducir la trayectoria seguida por el patólogo durante su examen de la preparación o laminilla y permite almacenar las imágenes [ 15].Las nuevas cámaras digitales comercializadas, no específicas para microscopía, como Nikon D1x, con CCD de 5m47 megapíxels, permiten resoluciones de hasta 3.008 x 1960 píxels con una profundidad de color de 16 bits, que pueden ser grabadas en formato JPEG con diversos grados de compresión o en formato TIFF sin comprimir [ 16].Tabla 1. Ventajas e Inconvenientes Microscopio Virtual frente a Telepatología presencial
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3) Digitalización de preparaciones histológicas y citológicas. El proceso de captura de imágenes. El primer paso necesario para la integración de imágenes es la captura de las mismas, ya sea desde el puesto de trabajo de macroscopía (generalmente para el estudio de piezas quirúrgicas) como para el trabajo desde el microscopio. En el primer caso, el sistema de captura de imágenes no ha de conectarse a ningún dispositivo especial, por lo que con frecuencia se utilizan las cámaras de fotografía disponibles en el mercado. Para la captura de imágenes microscópicas es necesario conectar la cámara al microscopio, ya sea a través del adaptador para microscopio trinocular o (con tubo vídeo/foto y adaptador C-mount), de forma menos deseable también es posible en algunas cámaras conectar directamente el objetivo de la cámara a uno de los oculares del microscopio. El departamento de Telepatología del AFIP nos permite compara en su web los resultados obtenidos con diversas cámaras conectadas a microscopios, a diversos aumentos. Por ejemplo: Kontron Elektronik (Res: 1024x768), Pixera (Res: 1024x768), Polaroid DMC (Res: 1600x1200), Sony DKC5000 (Res: 1500x1144), Sony DXC-760MD (Res: 768x500) [ 17].Centrándonos en los estudios microscópicos, en general, los dispositivos utilizados en anatomía patológica para la digitalización de imágenes son de tres tipos: Cámaras analógicas, cámaras digitales, y dispositivos Twain o SCSI. En la web encontramos numerosos textos educativos sobre el proceso de digitalización de imágenes tanto mediante cámaras [ 18] como mediante escáneres [19].Las cámaras analógicas CCD han sido las más utilizadas hasta el momento para conectar el microscopio al ordenador. Conviene recordar que la calidad de las imágenes obtenidas en estos casos estará en relación con la resolución y calidad no sólo de la cámara sino también de la tarjeta digitalizadora, que estas cámaras analógicas precisan. Las principales desventajas de las cámaras analógicas son la escasa resolución (generalmente son cámaras PAL o con una resolución máxima de 640 x 400 píxeles). Aquellas que sólo disponen de un chip CCD ofrecen un color de muy mala calidad, obteniéndose con frecuencia un tono verdoso en las imágenes digitalizadas. Por ello, aunque sensiblemente más caras, se ha propuesto la utilización de cámaras con 3 chips CCDs (uno por cada color básico). La principal ventaja de las cámaras analógicas frente a los demás sistemas es la posibilidad de grabar secuencias de vídeo de hasta 30 frames por segundos, aunque esta capacidad rara vez es utilizada por el patólogo que en un futuro muy próximo dejará de utilizar estos sistemas analógicos pues la resolución obtenida es pobre y la mala calidad de la luz obtenida a bajos aumentos. Las cámaras digitales ofrecen múltiples ventajas: son programables, las resoluciones pueden alcanzar actualmente hasta 3072 x 2320 píxeles, con una previsión de aumento significativo de esta resolución a muy corto plazo, y por último, la calidad del resultado obtenido no depende tan directamente de la interfaz con el ordenador, pues al no precisar de conversión analógica-digital, puede utilizar conexiones estándar del ordenador personal (tarjetas PCI, puertos USB, etc.). El principal inconveniente es que estos sistemas de fotografía no permiten capturar secuencias de vídeo con la misma velocidad que los sistemas analógicos, aunque, como se ha mencionado, rara vez el patólogo precisará este tipo de capturas. Las cámaras digitales pueden ser de tipo matriz CCD, como el modelo Roper CoolSnap, cuya principal ventaja es su bajo coste, o de tipo filtro (circular, mosaico, o ajustable), como las cámaras Quantix. Los sistemas con filtro circular son los de mayor calidad de imagen[ 20].Un ejemplo de cámaras digitales utilizada en algunos laboratorios es el modelo DC200 de Leica, basada en sensor CCD con filtro en mosaico, y que permite digitalizar en 40 ms con una resolución de hasta 1810(H) x 1024(V) (2,6 Mpíxeles), permitiendo secuencias de hasta 9 imágenes/s. Por último, los dispositivos Twain o SCSI con generalmente el escáner de diapositivas, el escáner fotográfico o de documentos o cámaras compatibles con esta interfaz, como el modelo Fujix HC2000. Algunos consejos útiles para el proceso de adquisición de imágenes podrían ser[ 20]:· Objetivos: La óptica estándar (plana-acromática) puede no ser suficiente con cámaras de alta resolución y se recomiendan los objetivos alto-NA. · Adaptadores de vídeo: Pueden comprometer la resolución si se usan CCDs pequeños (1/3") con altos factores de reducción en el adaptador. · Iluminación: Es inestable en los microscopios (±10%). Se recomienda conectar a un estabilizador de corriente, aunque esto puede no ser suficiente con los microscopios de fluorescencia. Conviene recordar que la compresión JPEG de las imágenes pude originar un efecto de suavizado de la cromatina nuclear en las imágenes[ 21].La digitalización total de la preparación es el proceso inicial del uso de un microscopio virtual su objetivo debe ser conseguirlo a una resolución adecuada, aunque sea a costa de un gran volumen de información [ 1].El problema de la digitalización convencional de preparaciones es que la selección de áreas representativas del diagnóstico puede ser una tarea difícil Otro de los problemas que plantean las preparaciones virtuales es la imposibilidad de someterlas a procesos ópticos como polarización o uso de cristales lambda, por ejemplo en el estudio de cristales. La única solución hoy en día disponible en la grabación digital adicional de la preparación sometida a esos procesos. Sin embargo, las preparaciones virtuales presentan numerosas ventajas [ 1]:
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4) Creación de una preparación virtual Para poder recoger toda la información disponible en una preparación o laminilla, el sistema habitual es capturar las imágenes a alta resolución (20x o 40x) realizando múltiples tomas secuencialmente, adyacentes, hasta barrer toda la preparación. En el proceso de montaje, cada imagen capturada es fusionada con la siguiente automáticamente por un programa informático. De esa forma se consigue la sensación de tener una única imagen correspondiente a toda la preparación. Conviene recordar que cuanto mayor aumento se utilice para la captura más pequeño será el campo visible y será necesario un mayor número de capturas (ver tabla 1). El sistema operativo tiene la limitación de 30.000 x 30.000 píxels por cada bitmap [ 14].El segundo aspecto a considerar en la preparación virtual es que al disponer de diferentes aumentos, debe existir una correlación entre puntos a diferentes aumentos para poder crear la sensación de cambio de objetivo. En las imágenes capturadas en microscopios robotizados el programa informático controla las posiciones en todo momento y es posible conseguir esta concordancia entre distintos aumentos. Aunque es una técnica un tanto tediosa, es posible montar "manualmente" preparaciones virtuales digitalizando distintos campos de la preparación a gran aumento y uniendo las imágenes posteriormente. Felten y cols (1999) [ 10] [22] describen un sistema un tanto rudimentario de microscopía virtual (que más correctamente debería llamarse telepatología estática) usando un microscopio óptico Olympus convencional, con una cámara digital MicroLumina (Leaf Systems), un ordenador ordinario con una tarjeta de vídeo MGA Millenium Powerdesk, y usando el software Adobe Photoshop en Windows 95. Se escanearon imágenes con una resolución de 2700 x 3400 píxels y 36-bits de profundidad de color, que se mostraban asiladas o se fusionaban con otras imágenes de campos adyacentes para similar el desplazamiento del microscopio. Las imágenes se guardaban en formato JPEG con compresión hasta 80:1.Incluso algunas páginas personales, como la de Maly Cain, se dedican a demostrar microscopios virtuales aplicados a biología [ 23].La digitalización de la preparación histológica o citológica completa es una necesidad creciente, más aún cuando un estudio reciente demuestra cómo en un archivo de 2809 imágenes digitales, los patólogos consideraron aceptables un 92 %; en un 11% de los casos no fue posible coincidir con el diagnóstico original, principalmente debido a documentación incompleta, y en un 12,4% de las imágenes eran redundantes. Por ello es fundamental un nivel de experiencia adecuado en el responsable de capturar las imágenes cuando éstas sólo representa una pequeña porción de la preparación[ 24]. |
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5) Telepatología y Microscopio Virtual. Proyectos actuales. El listado más completo de microscopios virtuales disponibles lo encontraremos en el web de la Universidad del Estado de Florida [ 25].Los continuos avances en las redes informáticas nacionales e internacionales están permitiendo cada vez un mayor ancho de banda, que si bien en algunos casos, como Internet, es insuficiente para el empleo efectivo de sistemas totalmente automatizados de telepatología, en otros casos (RDSI, ADSL, ATM, etc.) sí se ha conseguido el envío con calidad aceptable de imágenes en tiempo real para permitir la consulta entre especialistas de imágenes macroscópicas y sobre todo microscópicas. En el Reino Unido, todas las instituciones educativas están conectadas entre sí mediante una red ATM de alta capacidad denominada Red de Unión Académica (Joint Academic Network, JANET), pero esta red no incluye a los centros hospitalarios de Servicio Nacional de Salud británico [ 26].Las universidades australianas dispone de conexión a Internet a través de OpenNet, creado por el gobierno federal [ 27].En España, las universidades y muchos centros hospitalarios disponen de conexión a Internet a través de RedIris (la red académica y de investigación nacional, gestionada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas) [ 28], el servicio de salud correspondiente (INSALUD, CICA en SAS, etc.).Configuración del sistema La microscopía virtual, supone tres procesos bien diferenciados:
Los sistemas de microscopía virtual se basan en un arquitectura cliente/servidor, en la que un ordenador (servidor) conectado a la red (Internet o red local del centro) almacena la información de las preparaciones digitalizadas. El usuario remoto accede generalmente a través de un ordenador convencional o estación de trabajo específica (si la resolución de las imágenes es especialmente alta) y mediante el explorador de Internet convencional o un programa informático especial accede en primer lugar al sistema de identificación (nombre de usuario y contraseña) que le proporcionará control remoto del instrumental correspondiente. En algunos casos se dispone de enlaces activos que permiten integrar recursos especiales (como ordenadores para procesamiento paralelo masivo) necesarios para procesar y analizar datos [ 2].Los sistemas remotos permiten, además, personalizar los controles que cada usuario tendrá disponible en base a los permisos, experiencia, o dispositivo remoto al que se está accediendo. Aunque en nuestro entorno la mayoría de los usuario utilizan el sistema operativo Windows, con el fin de conseguir una comunidad de usuarios lo más amplia posible, los sistemas suelen diseñarse con programas independientes de la plafaforma (UNIX, Windows, Machintosh, FreeBSD, etc.) [ 2].La tendencia actual es la utilización de herramientas de visualización basadas en páginas web (WWW), que permiten la transmisión de imágenes en tiempo real o diferido tanto estáticas como en vídeo. Los programas visualizadores de páginas web estándar (Netscape Navigator o Microsoft Internet Explorer) no permiten por sí solos presentar vídeos ni incluyen herramientas que permitan operar remotamente instrumentos a través de Internet. Por ello, algunos servicios de microscopios virtuales en Internet se limitan a proporcionar imágenes estáticas que son automáticamente actualizadas a intervalos fijados. Pero la mayoría de los proyectos permiten ejecutar programas "clientes" (con frecuencia basados en Java) que añaden al explorador de Internet todas las funciones necesarias o es posible descargar un programa cliente específico para cada sistema operativo Se han diseñado sistemas cliente muy efectivos (ya sean con programas específicos del hardware empleado o clientes estándar basados en protocolo http, o módulos java, etc.), todos ellos diseñados para conectarse a distancia un microscopio totalmente robotizado o, como alternativa, pensados para ser utilizados en un sistema virtual de preparaciones (microscopio virtual), donde las preparaciones histológicas o citológicas han sido previamente digitalizadas y comprimidas, usando el formato FlashPix o la transformadas ondiculares (wavelets) para conseguir archivos multi-resolución. Universidad de Pennsylvania Estos sistemas de telepatología (con microscopio robotizado o con un microscopio virtual) están siendo empleados no sólo para conexiones regionales o nacionales, sino para consultas internacionales, como se ha conseguido en la Universidad de Pennsylvania. La utilización de imágenes comprimidas en los sistemas de telepatología es adecuada pues se ha demostrado que no hay diferencias significativas en la calidad de imagen o capacidad o exactitud de diagnóstico entre imágenes no comprimidas BMP y las comprimidas JPEG [ 29].Uno de los sistemas de compresión más efectivos son los llamados wavelets (ondiculares), que permiten que imágenes de 24-bits y con una resolución de 2400 x 3600 (25 MB) puedan ser procesadas rápidamente (40 s. En un Pentium II) hasta obtener un archivo de 15 MB sin pérdida de datos. Ello permite la transmisión casi en tiempo real. Por ello, se están empleando para comprimir la imagen original dinámicamente, cuando ésta es solicitada según la escala y calidad requeridos [ 30].Centros Médicos Johns Hopkins y Universidad de Maryland Un proyecto desarrollado por el Departamento de Patología de los Centros Médicos Johns Hopkins, junto con el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Maryland (EE.UU.) ha puesto de manifiesto que cada preparación histológica supone un espacio de disco de 5-10 GB (comprimidos). Los hospitales generan 100.000 – 500.000 preparaciones histológicas / citológicas cada año. De esta forma, el almacenamiento digital de un 10% de las preparaciones en EE.UU. supondría unos 50 petabytes al año, todo un reto para poder almacenar y consultar de forma efectiva esta cantidad de información [ 31].En este proyecto se presenta un modelo de microscopio virtual con clientes (interfaz de usuario) basados en java ( http://hope.pathology.jhu.edu/ y http://www.cs.umd.edu/projects/hpsl/ResearchAreas/vm.htm), y contempla otros escenarios, además de Patología, como la generación de volúmenes, la contaminación del agua, el análisis de datos procedentes de satélites o estudios de la superficie terrestre, agrupados bajo el proyecto National Partnership for Advanced Computational Infrastructure (NPACI) [31] [32].Este microscopio virtual dispone de visualizadores en Java disponible para Windows 95, 98, NT, Solaris SPARC y Unix, que permite su uso en navegadores de Internet y de un cliente para Microsoft Windows, programado en Microsoft Visual C++. El funcionamiento de microscopio virtual se basa en enviar al cliente, inicialmente, una miniatura de la imagen, a bajo aumento. La interfaz permite seleccionar uno de los aumentos disponibles y puede moverse por la preparación ya sea desplazando la imagen con el ratón o usando los botones de control de desplazamiento fino [ 7]. En este sistema es el propio software cliente el que une entre sí los distintos bloques de imágenes que recibe del servidor, lo que disminuye la cantidad de datos que circulan por la red. Inicialmente el sistema utiliza imágenes no comprimidas, por lo que las imágenes de alta resolución tardan bastante tiempo en aparecer y el desplazamiento con frecuencia aparece a modo de saltos. El sistema contempla técnicas de compresión wavelet para el almacenamiento en la base de datos y recuperación eficaz de las imágenes. Uno de los problemas observados con el uso de compresión por wavelets es la aparición de artefactos en los bordes de cada trozo de la imagen que se almacena independientemente, debido a que los datos de la imagen sólo pueden utilizar el ancho de banda disponible desde los múltiples discos del sistema. Otra de las mejorar previstas es el uso de applets java como cliente, que se descarga automáticamente cuando es necesario, en vez de instalar un programa completo en Java [7].
Saltz y cols (1998) consideran que puesto que en los microscopios virtuales la cantidad de datos que debe procesar el servidor para producir una respuesta suele ser mucho más grande que la respuesta en sí, una solución aceptable es la creación de un Repositorio de Datos Activos para dar soporte al microscopio virtual [ 7] [33]. El proceso de una consulta a un Repositorio de Datos Activo sucede en tres partes: Primero, cada objeto de datos es pre-procesado según corresponda; luego, los objetos son marcados como de salida; y finalmente la función de salida calcula un segmento de salida a partir del conjunto de datos recibidos. Este modelo de paralelismo (que supone a la vez que el ordenador ejecute la recuperación de datos y el procesamiento interno de los mismos) requiere ordenadores muy potentes (como IBM SP con múltiples nodos) [33].De hecho, la primera aplicación desarrollada con un Repositorio de Datos Activo por este grupo de investigadores de la Universidad de Maryland fue el análisis de la corteza terrestre y, posteriormente, desarrollaron junto con la Johns Hopkins el mencionado microscopio virtual, dado que almacenar cada preparación biológica digitalizada a gran aumento podía ocupar 50 GB de espacio de disco duro. La solución fue que el cliente utilizara el Repositorio de Datos Activos para ver cada preparación a bajo aumento (mediante el sub-escaneo de la imagen de alta resolución) y luego enfocar en una región concreta con mayores aumentos. Esto permite comparar las muestras de distintos casos entre sí [ 33].Una de las conclusiones de dicho proyecto (denominado CHAOS) es que debido a que la digitalización completa de una sola preparación en múltiples resoluciones supondría un esfuerzo de muchas horas de trabajo en cada caso, y ante la imposibilidad de disponer hoy en día de escáneres que realicen de forma sencilla esa digitalización completa, se optó por una solución preliminar, consistente en los siguientes pasos:
Universidad de Pittsburg Otro ejemplo práctico de "preparación virtual": es el modelo adoptado en la Universidad de Pittsburg, en el que se seleccionan de 20 imágenes fotografiadas de cada caso citológico (aumento x100) con una resolución 3200 x 2400 píxeles, 24 bits de profundidad. Esto representa aproximadamente 1 x 1 cm de área del cristal. Las fotos se disponen un fichero FlashPix, que permite varias resoluciones, y el usuario puede examinar toda la imagen a bajo aumento o aumentar digitalmente cada área de interés, hasta x800 [ 34].Universidad de Michigan La Universidad de Michigan ha realizado un diseño similar al de Johns Hopkins [ 35].
En el Departamento de Patología de la Universidad de Michigan existen también un recurso de "Microscopio Virtual" con ficheros Flashpix, dedicado a Hematopatología, especialmente diseñado para ordenadores MacIntosh pero que puede ser visualizado desde cualquier navegador web que tenga instalado el visor de ficheros Flashpix [ 36].Universidad de Stanford Otro diseño similar, realizados en la Universidad de Stanford [ 37], también permiten consultar preparaciones histológicas virtuales a través de Internet, con navegadores estándar, utilizando módulos realizados en Java.
Proyecto HUBS de Telemicroscopía Colaborativa Algunos de estas iniciativas (el microscopio virtual del Centro Médico Johns Hopkins Medical Center, el sistema de búsqueda basado en el contenido de imágenes de la Universidad de Pittsburg y el Centro de Supercomputación y Aplicaciones Científicas de Pittsburgh, y el sistema de apoyo a la decisión y telemicroscopía distribuidos de la Universidad de Medicina y Odontología de Nueva Jersey) y la Universidad de Pennsylvania, se han unido entre sí en el llamado proyecto HUBS de Telemicroscopía Colaborativa para unir tres centros de los cinco centros de telemicroscopía estadounidenses existentes usando tecnología de red privada virtual, aprovechando el gran ancho de banda de la Internet de Nueva Generación. Su objetivo es ayudar al diagnóstico a los patólogos al permitirles consultar en tiempo real bases de datos e imágenes y procesos de concordancia de imágenes, y aumentar las posibilidades de compartir imágenes anatomopatológicas de gran resolución con fines clínicos, académicos o de investigación. El proyecto está financiado por DARPA con el título "Redes Privadas Virtuales de Nueva Generación con Aplicaciones en la Colaboración Regional" ("Next Generation Virtual Private Networks with Applications for Regional Collaboration") [ 38].Universidad de Iowa En un estudio reciente, la Universidad de Iowa, aprovechando la tecnología disponible ha comparado el uso de microscopio convencional y el microscopio virtual en preparaciones histológicas de tracto urinario, aparato genital masculino y endocrino, durante el curso de Histología de esta Universidad [ 39]. La tecnología empleada para crear las preparaciones virtuales ha sido desarrollada por la empresa norteamericana MicroBrightField [40]. Se capturan hasta 1200 imágenes microscópicas contiguas de una preparación. Estos campos individuales se agrupan en una sola imagen de 1 GB. Con la tecnología FlashPix, se comprime el fichero hasta 100 MB y se coloca en un servidor de ficheros al que acceden los estudiantes [41].Universidad de Oxford Leong et al (2000) de la Universidad de Oxford también han descrito un sistema de microscopio virtual basado en software del empresa Zem, con el microscopio robotizado E1000 de Nikon, que permite un control total del microscopio: foco, iluminación Koehler, iluminación crítica, rotación del tambor de objetivos, movimiento de la platina. Se utiliza una cámara CCD de triple chip JVC KY-F58. El ordenador sonde se ejecuta el software de telepatología es un PC Pentium II 350 Mhz, 128 RAM, 36 GB disco duro y tarjeta gráfica 8 MB [ 1].El almacenamiento, en formato comprimido sin pérdida, se realiza en servidores con una serie de dispositivos de almacenamiento [ 1]:
Para el proceso de visualización, los autores prefieren el uso de un cliente específico (para MacOs y diversas versiones de Windows) en vez de usar applets java pues éstos tienen los siguientes inconvenientes: [ 21] [1].
Universidad de Stuttgaart La Universidad de Stuttgaart, en Alemania, ha participado en el desarrollo del sistema comercial Hitskcom, distribuido por Deutsche Telekom [ 42].Unión Internacional Contra el Cáncer El Centro de Consulta de Telepatología de la UICC (Unión Internacional Contra el Cáncer), un servicio ofrecido por el Instituto de Patología de la Charité, en la Universidad de Humboldt, Berlín, Alemania [ 43] cuyo centro que dispone de un microscopio virtual en Internet con una interfaz basada en applets Java que controlan un microscopio robotizado, que incluye la posibilidad de controlar nuestra posición dentro de la preparación, enfocar, trabajar varios usuarios a la vez y usar un sistema de chat [44].
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6) Sistemas de Almacenamiento Es necesario disponer de un software de bases de datos que almacene de forma ordenada los ficheros de imágenes, permitiendo búsquedas y envíos rápidos de las mismas. En el diseño de la Universidad de Maryland y la Johns Hopkins, estos programas de bases de datos pueden ejecutarse en el propio PC del usuario, aunque lo ideal es conectarse a ordenadores (servidores) remotos potentes de alto rendimiento y procesamiento paralelo o distribuido. El sistema de bases de datos consta de dos partes (ambas en el servidor): En el extremo frontal (frontend), programado en Java, se procesan las consultas de los clientes y en el extremo trasero (backend) hay uno o varios procesos que almacenan y recuperan los datos de las imágenes microscópicas en respuesta a la mencionada consulta y devuelve esos datos al cliente. Este backend consiste en una serie de servidores de datos C++ en paralelo que acceden a los datos almacenados de las preparaciones ubicados en varios discos de todos los nodos de la máquina servidor en paralelo [ 7] [32].El sistema debe diseñarse para contemplar el acceso simultáneo de múltiples usuarios a la base de datos de preparaciones. Los investigadores de los centros médicos Johns Hopkins han puesto de manifiesto que campo digitalizado a 200x supone un conjunto de 1000 x 1000 píxels y se requieren numerosas capturas para recoger toda la preparación. Por ejemplo, para digitalizar la preparación histológica de un cilindro de próstata con el objetivo 20x, precisa de 70x50 capturas, lo que supone varios GBytes para un único plano focal [ 7]. Suponiendo que toda la preparación quedara recogida en una malla de 50x50 campos y que cada píxel es de 3 bytes RGB de color, una sola preparación requeriría 7 GB. Es más, en algunas preparaciones histológicas es necesario recoger entre 5 y 30 planos focales, lo que supone 35-210GB de datos sin comprimir [7] [32].Por lo tanto, una preparación virtual debe ser considerado como un conjunto de datos tridimensionales, pues consiste de varias imágenes bi-dimensionales apiladas una encima de otra. Sin embargo, la porción de la imagen que debe ser recuperada para proporcionar una visión de la preparación para cualquier conjunto de parámetros microscópicos (área de interés, aumentos, y plano focal) es bi-dimensional, por lo que, con el fin de optimizar el rendimiento, cada imagen bi-dimensional (un plano focal) fue considerada una unidad independiente para el algoritmo de des-agrupamiento (declustering) con el fin de maximizar el paralelismo de discos, mientras que el conjunto global de datos tri-dimensionales (un grupo de planos focales) debe ser considerado en conjunto por el algoritmo de agrupación (clustering) para mejorar la localización de datos en cada disco (cambiar los planos focales no implica cambiar el área de interés dentro del mismo plano) [ 32].Una preparación histológica tiene un área de tejido de unos 25x20 mm de media. La tabla 2 muestra algunos cálculos de cantidad de información presentes en una preparación, según cada aumento, considerando un solo plano focal [ 1] [14]:Tabla 2. Cantidad de información necesaria para digitalizar preparaciones
G= gigabytes |
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7) Compresión de datos. Ventajas del uso de compresión mediante wavelets
Algunos autores consideran que los formatos FlashPix e ImagePump adecuados para imágenes seleccionadas, no son útiles para manipular la gran cantidad de datos que necesita una preparación completa y no tenido una gran aceptación [ 14].La tecnología de compresión fractal, basada en el principio de representar estructuras complejas de una imagen mediante una serie pequeña de ecuaciones matemáticas simples, aunque teóricamente es muy adecuada para compresión de estructuras del mundo real, como las preparaciones histológicas y que resulta más efectiva cuanto mayor tamaño tenga la imagen, en la práctica no ha tenido mucho éxito en los sistemas de telepatología. Posiblemente se deba a que es una técnica de compresión con pérdida, no hay un estándar universal, el esquema de compresión no está documentado como de dominio público, y el software requiere tiempos de compresión muy largos [ 45]. |
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8) Aplicaciones del Microscopio Virtual
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9) Otros microscopios virtuales disponibles en otras áreas científicas Microscopía electrónica
MicroScape es un proyecto diseñado para permitir a los usuarios el uso del ordenador a modo de "Microscopio Virtual". Para ello, se graban una serie de imágenes digitales en un microscopio controlado por ordenador (como en el Proyecto Microscopía Tele-presencial [ 2]) y luego se almacenan esas imágenes en un formato que puede ser recogido de forma interactiva y visualizado en un ordenador personal utilizando software convencional gratuito (el visor de QuickTime de Apple), disponible para los sistemas operativos Windows y MacIntosh [47].Las imágenes de alta resolución son de 512 x 512 píxeles, lo que supone un tamaño de 1 a 5 MB por fichero. Para simular el uso de diferentes objetivos, las películas QuickTime contienen una colección de imagines digitales que empiezan a gran aumento y siguen con aumentos más pequeños. Se utiliza la opción de avance de un solo fotograma de QuickTime para ver las imágenes con detalle. Usando los controles interactivos puede variarse las vista de la imagen aumentándola o disminuyéndola. Las imagines se visualizan a su vez dentro de la ventana del navegador de Internet, por lo que éste debe estar configurado para ejecutar el "plug-in" QuickTime. Para una visualización correcta de las imagines, la configuración de video del PC debe establecerse con color de alta densidad o miles de colores (16 bits) o color verdadero (32 bits) para evitar que aparezcan difuminadas las imagines o con saltos de grises marcados [ 47].Se basa en una página Web y un programa CGI, para mostrar microscopía electrónica de células vegetales. Tiene dos tipos de controles: por una parte una lista desplegable de búsqueda para elegir la estructura que deseemos ver (chloroplast, thylakoid, mitochondrion, crista ,nucleus) y por otra parte botones para seleccionar las acciones posibles (Zoom, Cut, Turn, Write, EM Image, Hotspots, Stereo, Anaglyph) [ 48].Con un click de ratón podemos movernos alrededor de la célula. La opción Cut permite mirar dentro de la célula. Es un proyecto de la Universidad de Cornell. El digitalizador ScreenCam simula un microscopio externamente conectado mediante la pulsación sobre la ventana de vídeo compartido que enlaza con un fichero de gran tamaño almacenado localmente. El sistema operativo utilizado en el cliente es MacOS 7.6, con OpenTransport 1.1.2, QuickTime 2.5 y QuickTimeConferencing 1.4. Además, requiere disponer de los programas específicos. Para la fase de adquisición se usa Pathmaker.Acquire y los módulos de la cámara Kontron. En la fase de conferencia se usa CU-SeeMe - software de videoconferencia, adaptado para trabajar con Pathmaker-, o Pathmaker QTC [ 49].El software Pathmaker.Acquire permite capturar las imágenes. Se conecta a un microscopio configurado con la cámara Kontron para adquirir imágenes Kontron, también a una fuente de vídeo local (que a su vez también puede estar conectada a un microscopio) para capturar vídeo, y permite también importar ficheros PICT [ 49].El módulo Pathmaker trabaja dentro de CU-SeeMe ampliando la funcionalidad de este software. Permite abrir un caso existente y a todos los miembros de la conferencia CU-SeeMe se les abriré automáticamente el mismo caso, aunque no lo tengan en su propio disco duro, y cualquiera de estos miembros pueden dibujar sobre la imagen con el puntero [ 49].Como alternativa a CU-SeeMe para videoconferencia, puede usarse Pathmaker QTC, que emplea la tecnología de conferencia QuickTime de Apple (QuickTime Conferencing). Es más flexible, aunque requiere un mayor ancho de banda en la red [ 49].ScreenCam es un software de captura de pantalla que genera vídeos de la información que aparece en el escritorio [ 49].Este sistema, de la Facultad del Condado de Delaware, dispone de imágenes histológicas destinadas a la enseñanza para estudiantes de medicina durante sus prácticas de laboratorio [ 50].Microscopía confocal Inoue y cols (2000) describieron un método para estudiar imágenes microscópicas en fresco (en suero salino) de mucosa gastrointestinal de forma inmediata, sin necesidad de esperar al menos dos días para obtener un corte histológico convencional. Las muestras se examinaban en el microscopio láser confocal re cogiendo la luz reflejada de un haz de láser argón de 488 nm. Compararon la imagen resultante con los cortes teñidos con hematoxilina-eosina (HE). El tiempo medio para obtener una imagen (secciones virtuales, pues en realidad la muestra no se ha cortado) del microscopio confocal fue de 1,6 segundos. La correspondencia con las imágenes de HE fue buena y la diferencia de relación núcleo citoplasmática permitió distinguir correctamente mucosa normal y cáncer en un 89,7% de los casos, pero la resolución de las imágenes obtenidas es aún limitada [ 51].QuickTime VR Algunos autores proponen la utilización de QuickTime VR ("realidad virtual") para producir películas interactivas no lineales de estructuras anatómicas macroscópicas y microscópicas [ 52].En una aplicación incorrecta del término, algunos programas comerciales en CD-ROMs con recopilación de imágenes son denominados "microscopios virtuales", como PathLab Virtual Microscope Pathology: Hematopathology, publicado por la Universidad George Washington.[ 53].Las imágenes microscópicas pueden visualizarse a varios aumentos y permite desplazarse por ellas usando barras de desplazamiento y señalar y aumentar las áreas de interés [ 53].Microscopy for the PC es un software (MIC-UK) para PC distribuido en CD-ROM al precio de 24,95 libras esterlinas. El website permite descargar una versión de demostración. Incluye imágenes y vídeos de ejemplo, y un texto sobre pulmón [ 54].El fabricante suizo Neocortex ha diseñado un sistema para la enseñanza de histología, y en su web podemos ver una demostración [ 55].Scopemaster es un software de una empresa canadiense que utiliza un llamado "microscopio virtual" interactivo para enseñar el manejo del microscopio a estudiantes de bachillerato [ 56].Existen proyectos similares a los de biomedicina, con CD-ROMs dedicados a la enseñanza del manejo del microscopio en geología, con imágenes microscópicas de rocas en forma de ficheros MacroMedia Director, que permiten gran interactividad. De momento sólo está disponible para MacIntosh. En la web del proyecto existen también ficheros QuickTime de demostración donde las imágenes giran y podemos verlas con distintos grados de polarización [ 57].Centro para Microscopía y Microanálisis de la Universidad de Queensland (Australia) Diseñaron un sistema para emitir vídeos de microscopía electrónica en cuatro facultades (Ciencias Biológicas y Químicas, Ciencias de la Salud, Recursos Naturales, Ciencia Veterinaria y Agricultura, y Arquitectura y Ciencias Físicas) [ 27].A lo largo de 5 años no consiguieron los fondos necesarios para realizar emisiones gratuitas para todo el mundo y las distintas facultades tenían que pagar sus propias sesiones de microscopía virtual, lo que supuso una limitación en cuanto a quien podía acceder pasiva o activamente al sistema. El coste era de 200 dólares australianos por cada hora de emisión de microscopía en vivo en Internet (150 dólares por hora por el microscopio electrónico y 50 dólares por la difusión en Internet [ 27]. Costes adicionales serían proporcionar información sobre cómo preparar las muestras para su visualización, o preparar las mismas, o conseguir un experto que proporcione comentarios detallados obre la muestra visualizada [27].Durante las sesiones on line, las imágenes estáticas de alta resolución pueden ser recogidas a través dela tarjeta digitalizadora y enviada a un servidor mediante FTP [ 27].Si la facultad tiene una conexión a Internet a través de un cortafuegos, no es posible utilizar programas de mensajería o chat como AOL Messenger, por lo que algunas facultades contactan directamente con el operador vía telefónica [ 27]. |
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10) Un paso más allá: E-Lab Algunos proyectos consideran que el éxito de los sistemas de microscopía virtual depende de la creación de un "laboratorio virtual" que simule los aspectos de un laboratorio real, que permita un entorno de colaboración eficaz. Además de las habitaciones obviamente necesarias para la instalación de instrumental científico y bases de datos de información, los laboratorios suelen contemplar lugares de encuentro con pizarras, infraestructura de ordenadores y medios audiovisuales, en definitiva crean un ambiente donde la gente pueden relacionarse con otros profesionales. Todas estas funcionen deben también incorporarse a los laboratorios electrónicos. Los laboratorios virtuales están constituidos por [ 2]:
Un ejemplo de laboratorio virtual (LabSpace) incluye los siguientes módulos [ 2]:
Estructura de un laboratorio virtual [ 2]:
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11) Sistemas comerciales de microscopía virtual y microscopios robotizados La mayoría de los fabricantes de microscopios disponen de algún sistema de microscopio robotizado con programas informáticos de telepatología, que en ocasiones sólo sirven para determinadas marcas y modelos de microscopios. Algunos ejemplos son el software de la empresa holandesa Zem, para el microscopio E1000 de Nikon. Otros programas más flexibles de control de microscopios son Histkom (German Telecom), Apollo, Bacus labs BLISS, Illumea, and Fairfield PathSight [ 58].11.1) WebSlide (Bacus) Comercializado por la empresa norteamericana Bacus Laboratories, Inc. [ 59].Permite digitalizar, almacenar y visualizar a pequeños o grandes aumentos toda la preparación, creando el llamado WebSlide. El sistema puede visualizarse gratuitamente con un cliente "ligero" basado en el navegador de Internet (Navegador WebSlide) o un applet Java (Visor WebSlide) que puede ser incluido en páginas Web [ 59].El sistema de captura se basa en recoger múltiples imágenes diferentes y agrupándolas juntas para construir un único fichero que incluye imágenes de cualquier resolución. Para ello, cada WebSlide es escaneado usando múltiples objetivos del microscopio y los planos de imágenes encajadas de cada aumento distinto están engarzados entre sí. Cuando en el Navegador WebSlide se cambia de un objetivo a otro, el cambio es real pues se usan las distintas capturas realizadas a distintos aumentos, en vez de usar técnicas de interpolación [ 59].En el proceso de escaneado se utiliza la estación de trabajo BLISS, comenzando con un escaneado con el objetivo 1,25x del microscopio y una imagen esbozo de toda la preparación. El siguiente paso es el escaneado de la muestra con objetivos de mayor aumento (20x o 40x) |
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La estación de trabajo para imágenes microscópicas BLISS incluye un escáner de preparaciones y facilita la creación de ficheros WebSlides pues incluye un software "Localizador" para definir el área de escaneado y el objetivo que será utilizado. Consiste en un microscopio totalmente automatizado con sensores de vídeo integrados, conectado a un ordenador multiprocesador de alto rendimiento [ 59].El escaneado se realiza mediante una cámara color de 3 CCDs aunque también puede digitalizar imágenes en escala de grises con una longitud de onda definida por el usuario en combinación con una rueda automática de con 5 posiciones en la torreta del filtro. BLISS es el sistema adoptado por AFIP [ 14].
Los WebSlides pueden crearse en formato no comprimido (bmp) o en formato jpg con el grado de compresión que prefiera el usuario. La bandeja de preparaciones (SlideTray) es un accesorio del Navegador WebSlide para organizar los ficheros y facilizar la conexión a los Servidores WebSlide. El Servidor WebSlide es un microscopio virtual multicabezal que permite que los WebSlides puedan ser distribuidos y visualizados por múltiples personas a través de Internet o la Intranet local, proporcionando bandejas con múltiples preparaciones o WebSlides, punteros interactivos y sistema de chat. De esta forma, el servidor permite a múltiples usuarios de la red disponer de una visión sincronizada de un WebSlide específico de un usuario que es seleccionado como el guía, permitiendo visualizar exactamente lo mismo que ven otros usuarios, incluyendo la localización del puntero [ 59].El Programa de Transferencia WebSlide es un cliente de FTP que permite enviar de forma segura y fácil WebSlides a través de Internet a servidores FTP estándar. En la dirección http://209.100.40.94/ hay ejemplos disponibles de esta tecnología con un Servidor WebSlide en un ordenador Pentium III 440MHz dual con Windows NT, 256 MB RAM, 18 GB de disco duro y connexion T1 a Internet.El Navegador Webslide porporciona una ventana que muestra la preparación (Field View) y un mapa de la misma (Slide View), con cuatro aumentos disponibles. También es posible medir distancias lineales en micras en todos los objetivos [ 59].11.2) Sistema de Microscopía en Internet Illumea (FiberPix) Este fabricante distribuye un software (Servidor y Cliente) que puede usarse con un equipo convencional, por ejemplo un microscopio (Olimpus BX40, con los objetivos 2, 4, 10 y 40x ) con una estación motorizada x,y,z (Prior), una cámara de vídeo (Olimpus PMTV) y una tarjeta digitalizadora (Imaging Technologies) [60]. Este sistema utiliza un PC convencional, donde se ejecuta el programa FiberPix (Servidor), para conectar el microscopio a Internet para ver y recorrer las preparaciones a distancia en color real (24bits). Se recomienda un ordenador con procesador Pentium III 450MHz, 128MB RAM, 50MB Disco Duro, tarjeta de vídeo y monitor con 1280 x 1024 píxels de resolución, y Windows NT4/2000 como sistema operativo [60]. El visor o cliente (FiberPix Viewer) permite identificarse para acceder a los servidores FiberPix disponibles y controlar (objetivo, foco, iluminación) el microscopio remoto desde cualquier lugar (Live Microscope.) o acceder a los archivos digitales (del ordenador local o remotos), clasificados por categorías, del servidor (Digital Slide Database). Este programa permite guardar las imágenes en formato bitmap (.bmp) o en formato comprimido JPG, con calidad baja (25%), media (50%), alta (75%) o muy alta (100%) [60]. Para ejecutar este programa cliente el fabricante recomienda un Pentium 200
MMX, 32MB RAM, 10MB Disco Duro, y monitor y tarjeta de vídeo de 1024 x 768
píxels, y Windows 95/98/ME/NT4/2000 como sistema operativo [60]. A diferencias de otros sistemas, este sistema no incluye facilidades para la digitalización completa de las preparaciones o laminillas (segmentación de áreas, enlaces de pequeños con grandes aumentos, etc.), pero sí permite acceder a colecciones de imágenes previamente digitalizadas [60]. Dispone asimismo de una función de pizarra que permite señalar y dibujar sobre la preparación, y una opción para aumentar la nitidez de las imágenes. Algunos servidores Illumea FiberPix están conectarse a cámaras de salas de macroscopía y permiten a los usuarios ver (en vídeo continuo o como imágenes estáticas) el aspecto macroscópico de las muestras, incluso al mismo tiempo que se visualizan las imágenes microscópicas [60]. |
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11.3) Sistema de Telemicroscopía Zeiss El microscopio Zeiss Axioplan2 dispone de una estación de control automático, con ajuste automático de iluminación Koehler, que se conecta a un PC convencional con Windows (9x o NT) a través de una tarjeta digitalizadora de vídeo Matrox Meteor y requiere una cámara de vídeo CCD de color Y/C de alta resolución. El software necesario incluye: Matrox Imaging Library MIL 4.02, Java JDK 1.1, Zeiss MicroToolBox32 1.0beta y el programa Telemic). Este sistema permitirá manejar el microscopio desde el navegador de Internet [ 4] [44].Carl Zeiss distribuye el sistema de telemicroscopía Axiopath, con el software de LINK de captura y envío de imágenes, desarrollado por la empresa TriPath Imaging, Inc.(antes Autocyte). Incluye un programa de base de datos para el archivo de preparaciones [ 61].11.4) Sistema de Telemicroscopía Leica El microscopio Leica DMRXA dispone de una estación de control automático, que se conecta a un PC convencional con Windows (9x o NT) a través de una tarjeta digitalizadora de vídeo Matrox Meteor y requiere una cámara de vídeo CCD de color Y/C de alta resolución. El software necesario incluye: Matrox Imaging Library MIL 4.02, Java JDK 1.1, Leica SDK 4.03beta y el programa Telemic). Este sistema permitirá manejar el microscopio desde el navegador de Internet [ 44].El sistema de microscopio robotizado de este fabricante alemán es algo peculiar pues utiliza su propia estación de platina motorizada y el autofoco se consigue usando una segunda cámara. También permite crear una imagen completa de la preparación a partir de múltiples capturas unidas entre sí y permite explorar a páginas web. La rueda del ratón peude ser utilizada para seleccionar el aumento [ 14].11.5) Abintra (Interscope) La empresa Interscope fue fundada en 1997 por patólogos e ingenieros de la división de Patología del Centro Médico de la Universidad de Pittsburg. La dirección de Internet http://www.telemicroscopy.org inicialmente asociada con la Universidad de Pittsbirg, nos redirige a esta empresa [62]. Abintra captura automáticamente imágenes en alta resolución y color real, de toda la preparación o laminilla y no sólo de determinados campos, y en sólo 10 minutos, con una resolución de 333 nanómetros / píxel [62]. El programa asociado permite integrar imágenes microscópicas en múltiples resoluciones con la información clínica. El programa incluye un sistema de almacenamiento y búsquedas de casos anteriores, sistemas de teleconsulta y módulos para revisar de forma compartida los casos. Permite generar informes automáticamente en formato web [62]. El sistema Abintra está basado en una plataforma hardware diseñada por este fabricante que incluye una estación robotizada, con un sistema de captura de imágenes de toda la preparación. Para sistemas con alto volumen de trabajo, es posible incorporar un robot que maneje las preparaciones (hasta 200 laminillas con códigos de barras). El sistema funciona de la siguiente forma: Se identifica la preparación mediante el código de barras o mediante un texto introducido manualmente en el ordenador, una vez en el digitalizador se capturan imágenes a gran aumento, campo por campo, hasta que todo el tejido ha sido grabado. Al mismo tiempo, el sistema informático crea un gran conjunto de datos de múltiples resoluciones (comprimidos: JPEG, o no: TIFF), se almacena y (opcionalmente) se asocia con datos identificadores en XML. La multi-resolución se obtiene muestreando de forma repetida la imagen tomada a grandes aumentos mediante un proceso que crea una pirámide de imágenes multi-resolución en la que cada capa de la pirámide tiene la mitad de resolución que la capa subyacente [62]. El proceso de captura que desarrolla el Abintra™ imager supone generar unas gran cantidad de datos, que puede adaptarse a la capacidad de cada laboratorio. Puede usarse una red local Ethernet convencional y un PC convencional como cliente, que la estar basado en el navegador de Internet no requiere instalar actualizaciones. La base de datos utilizada es SQL Server y soporta la interfaz HL7 para su integración con el sistema de información del laboratorio o el hospital (HIS), y permite almacenar datos en XML [62]. El sistema dispone de tres Interfaces: Clínica, Matriz de tejidos y Educativa. La interfaz clínica es un completo sistema de información en patología, que permite acceder a todo el informe anatomopatológico, además de visualizar la preparación completa, comparar las imágenes de un caso con las de casos anteriores, comunicarse y revisar el caso con otros patólogos, incorporar protocolos de diagnóstico, seleccionar imágenes para preparar conferencias, imprimir las imágenes en el informe final [62].
La interfaz para matriz de tejidos permite que las preparaciones virtuales de fragmentos de tejidos puedan ser asociados con un texto explicativo para cada fragmento de la matriz. La matriz de tejidos ("salchichas") son bloques de parafina en que se disponen fragmentos de tejidos procedentes de múltiples muestras diferentes. Permiten estudiar a la ver múltiples tejidos en inmunohistoquímica, fluorescencia, hibridación in situ, etc. [ 62].La interfaz educativa permite que múltiples usuarios a la vez puedan recibir ser instruidos en anatomía patológica. Él instructor puede dirigir la atención de los estudiantes al área de la imagen más representativa y a la vez el estudiante recibe información completa sobre el detalle mostrado o la enfermedad asociada [ 62].En la dirección http://demo.interscopetech.net/gallery/Gallery.asp existe una demostración funcional del sistema, con varios casos de patología quirúrgica y citología, que permite alcanzar un detalle histológico sorprendente de cada preparación en pocos segundos, recomendando especialmente la utilización de Microsoft Internet Explorer versión 5.5.11.6) ZEM La empresa Zem ha desarrollado un software de telepatología para el control del microscopio robotizado E1000 de Nikon. El software permite múltiples vistas simultáneas de diferentes aumentos. Un solo clic de ratón basta para acceder al área deseada de la preparación. También incluye herramientas para realizar mediciones, anotaciones del usuario, seleccionar las imágenes que deben ser revisadas con posterioridad, comprobar el recorrido que ha seguido el patólogo por la preparación y realizar multiconferencia con pizarra compartida con otros usuarios [21] [63].
11.7) Apollo Telemedicine Esta empresa tiene la licencia en exclusiva de las patentes de Corabi Telepathology y ha construido un Módulo Telepatología Dinámica Robotizada, integrado con los demás programas de este fabricante. El software utiliza un microscopio robotizado y controla el movimiento de la patina, foco, iluminación (apertura de diafragma, diafragma del campo, selección de condensador y filtro neutro difuso), elección de objetivos, e iluminación Koehler automática para cada objetivo, aunque los controles manuales permiten varias la configuración automática. Dispone de una función de mapeo de la preparación (Micromapper) para localizar un punto a simple vista. El usuario puede también hacer un clic con el ratón en la imagen que muestra el Micromapper y mover la preparación inmediatamente a esa posición. Permite marcar electrónicamente puntos de interés y volver a estos puntos más tarde. Permite conectarse con una estación de tallado para enviar imágenes (vídeo) macroscópicas [ 64].El sistema Apollo difiere de otros por ser un sistema híbrido, capaz tanto de telepatología estática (con resoluciones hasta 1520 x 1144 píxels y color 24-bit), como dinámica, con un codec de vídeo de 352 X 288 píxels y color 24-bit sobre una red de comunicaciones T-1 [ 64].Sin embargo, no hemos encontrado referencia a un sistema de ayuda a la digitalización completa de preparaciones en formato multi-resolución [ 64].Esta empresa comercializa otras dos soluciones: Apollo Image Management System for Windows es un sistema de organización de imágenes, integrado con una cámara digital Sony DKC-5000 (resolución 1520 x 1144 píxels y 24 bits color). Es compatible TWAIN. Utiliza ficheros comprimidos JPEG o de otros formatos, que permite conexión con otras estaciones de trabajo (incluso compartiendo una pizarra de anotaciones o dibujos) y el envío y recepción de imágenes a través de una red o módem, y se integra con el programa de correo electrónico Outlook [ 64].El Módulo de Puesto de Teleconferencia de Apollo está diseñado para el uso en ordenadores convencionales [ 64].11.8) Histkom (Deutsche Telekom) Hoy en día este sistema totalmente robotizado se ejecuta en un ordenador con Windows NT4, y se basa en un microscopio Zeiss Axioplan 2 o Leica DM RXA o en cualquier microscopio que cumpla la definición de la interfaz Europath VMI (Virtual Microscope Interface). Lo distribuye la empresa alemana Deutsche Telekom. Permite explorar el caso a páginas web , para ver imágenes estáticas desde un navegador de Internet (telepatología almacenar y enviar interactiva), incluso posibilidad de encriptación de datos, videoconferencia, transferencia de ficheros y conexión con PACS y HL7 [ 14].El módulo Aktive Telepathology permite controlar el microscopio a distancia y capturar imágenes. También permite recopilar información del paciente e integrar imágenes microscópicas y radiológicas y exportar datos a páginas web [ 42].El ordenador utilizado es un Pentium III 450 Mhz, 120 MB RAM, 10 GB disco duro, con dos tarjetas gráficas de 24 bits, dos monitores Eizo 17", con Windows NT 4.0 como sistema operativo. La cámara es de 3 chips CCD Sony DXC 950 [ 42].
11.9) AutoCyte Image Management System – AIMS (TriPath Imaging) Esta empresa, también dispone de su propia estación de adquisición y almacenamiento de imágenes para anatomía patológica. Se basa en una cámara digital Kontron ProgRes 3012 (con resoluciones desde 192x145 hasta 3072x2320 píxels). La cámara se conecta a una tarjeta PriAT en el ordenador. Es posible conectar dispositivos TWAIN o cámaras CCD analógicas usando la capturadora de vídeo Matrox Meteor. Las imágenes pueden guardarse en 30 formatos diferentes. Permite generar informes. No incluye facilidades para la creación de preparaciones virtuales [ 61].11.10) MIGRA (Olympus) MIGRA (Microscope Global Remote Access) es un sistema de telemicroscopía modular. MIGRA es el software que realiza la adquisición y almacenamiento de las imágenes, la transferencia de datos y el control remoto de los componentes motorizados del microscopio [ 65].El modelo BX61 es la versión motorizada del BX51, recomendado para microscopía automatizada [ 65].11.11) Virtual Microscopy (Fairfield) Esta empresa británica ofrece una solución para el escaneado completo de las preparaciones a gran aumento, con lo que genera un gran fichero de la imagen (very large image file, VLIF) en CD-ROM o disco duro. El software Virtual Microscopy Viewer permite observar de forma interactiva la misma preparación que con el microscopio convencional [66]. |
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12) Conclusiones A pesar de requerir sistemas sofisticados hardware y software, los sistemas de microscopía virtual son prácticos, con excelentes resultados en cuanto a rendimiento y calidad de imagen, lo que permite una curve de aprendizaje fácilmente superable por los patólogos. Los problemas técnicos como la gran cantidad de espacio para almacenar cada preparación virtual se solucionarán en breve plazo con los nuevos sistemas de discos duros de gran capacidad y los sistemas DVD (discos versátiles digitales) grabables. A diferencia de la telepatología presencial con sistemas robotizados, los microscopios virtuales será ampliamente utilizados en pocos años, convirtiéndose no sólo en el almacén permanente de preparaciones virtuales, sino en el medio habitual de consulta entre patólogos, y es factible que se conviertan en un excelente mecanismo de control de calidad no sólo para evaluar si hemos recorrido toda la preparación sino que su integración con el sistema de información del servicio evita que asignemos a otros paciente nuestro diagnóstico, además de ayudarnos a tener delante en todo momento los datos clínicos necesarios. Un artículo reciente de la publicación CAP Today, del Colegio Americano de Patólogos, revisa la opinión de los fabricantes y usuarios de sistemas de digitalización de imágenes [ 67].Posiblemente, este sea el primer paso para empezar aplicar sistemas automáticos de ayuda al diagnóstico, aunque las preparaciones virtuales aún necesitarán la intervención humana para seleccionar las áreas de interés, buscar casos similares, decidir si el proceso corresponde a una entidad nueva, y sobre todo para hacer concordar todos los datos del estudio (clínica, aspecto macroscópico, microscopía y técnicas especiales). La implantación de normas y estándares internacionales facilitará la difusión de la tecnología de colaboración a distancia [ 68] y la creación de preparaciones virtuales [69]. |
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13) Referencias [1] Leong FJW-M, Graham AK, McGee J O’D. Virtual Histological Imaging Utilising Next Generation Telepathology Technology. Poster presented at the 180th meeting of the Pathological Society of Great Britain and Ireland. Queen Elizabeth II Conference Centre, Westminster, London. 18th-21stJanuary 2000. Disponible en: http://163.1.98.236/telepathology/pathsoc_2000/slide_digitisation_poster.pdf[2] Microscopio Tele-presencial ( http://146.139.72.10/docs/anl/tpm/tpmexecsumm.html). Laboratorio Nacional Argonne (http://www.anl.gov/). Universidad de Chicago. Departamento de Energía de los EE.UU.[3] Weinstein RS, Bhattacharyya A.K., Graham AR, Davis JR. Telepathology: A ten-year progress report. Human Pathology 1997; 28:1–7. [4] Leong FJW-M, Graham AK, Schwarzmann P, McGee J O’D. Clinical Trial of Telepathology As an Alternative Modality in Breast Histopathology Quality Assurance. Telemedicine Journal and e-Health 2000; 6: 373-377. 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