Impacto de la microscopía digital en Patología Marcial García Rojo, Jesús González García, Gloria Bueno García(*), Carlos Peces Mateos, Javier García Pans, Jaime Jiménez, Manuel Carbajo Vicente Hospital General de Ciudad Real. SESCAM. *UCLM Spain. marcial@cim.es In this work we describe our experience in the use of virtual slides in second opinion (teleconsultation), continuing medical education, and quality assurance in Pathology.

Hospital General de Ciudad Real

Redes de telepatología http://telepath.patho.unibas.ch/ipath/ 2006. Static telepathology in cancer institute of Tehran university: report of the first academic experience in Iran. Diagnostic Pathology (2006) UK national telepathology network (Bamford, et al. Histopathology 2003; 42: 110-9). Vídeo bajo coste. Fracaso: factores humanos. An experimental inter-expert telepathology network using static imaging (Tucker et al. J Clin Pathol.2001; 54: 752-7). Static image remote consultation network: feasible and reasonably user friendly, but is only suitable as a method of disease diagnosis in some cases. Combined robotic and nonrobotic telepathology as an integral service component of a geographically dispersed laboratory network. (Human Pathol. 2001; 32(12): 1300-3) Telepathology network in Japan. Diagnosis of intraoperative frozen sections (Sawai, et al. Anal Quant Cytol Histol. 1999 Feb;21(1):81-4) Some problems left, telepathology is a promising technology. Virtual slides provide complete information for each pathology study that can be digitally managed, transmitted, and analyzed. In daily work, this allows the creation of second opinion pathology services, like Iberian Telepathology Network (at International level) or Castilla-La Mancha Telepathology Network (local scope), which reduces significantly the workaround time for consultations. These efforts are based in the complete digitization of all types of images in a Pathology Department, although main efforts are centred in the complete scanning of microscopic images.

Nuevas redes de telepatología Red Europea: Action IC0604: Telepathology Network (EURO-TELEPATH) http://www.cost.esf.org/index.php?id=110&action_number=IC0604 Red Ibérica de Telepatología Red de Telepatología de Castilla-La Mancha. Proyecto Serendipia del SESCAM Objetivo común: Crear una herramienta de comunicación interprofesional eficiente entre los departamentos de Patología, utilizando una plataforma web estándar.

Impulso para nuevas redes El impulso para la creación de estas redes viene dado gracias a la aparición de los modernos sistemas de digitalización que permiten el escaneado de preparaciones completas. Además, sobre estas imágenes virtuales también es posible realizar de forma sencilla análisis de imagen que apoyen el patólogo en la toma de decisiones. Concepto Patología Digital: no sólo incluye el uso de preparaciones digitales, sino también del sistema de información de Anatomía Patológica, integrado con la gestión de imágenes macroscópicas y microscópicas y técnicas especiales, y dispositivos de laboratorio.

Impacto de las redes de telepatología Segunda opinión: Mediante enlaces anónimos, sin identificar datos de pacientes, al siguiente sitio web público: http://www.hgcr.es/html/ En el trabajo asistencial, la creación de redes de segunda opinión, como la Red Ibérica de Telepatología (a nivel internacional) o la Red de Telepatología del SESCAM – Serendipia (a nivel regional) permitirá reducir significativamente los tiempos de demora en algunos casos especialmente complicados. Garantía de calidad en Patología: Colaborando con el programa de calidad de la SEAP en técnicas y diagnóstico: http://www.seap.es/agcp/ Formación médica continuada : Congresos virtuales y apoyo a reuniones presenciales de Patología y Citología: http://www.conganat.org/ Investigación: Estudios sobre la eficiencia de cribado de citología y diagnóstico histopatológico basado en preparaciones virtuales. Current telepathology programs of our team are dealing with second opinion services, national quality assurance programs, and support to continuing medical education activities. Each of theses efforts are using different web platforms.

Hospital General de Ciudad Real’s Aperio images This is an example of the open access virtual slide images from Hospital General de Ciudad Real, available at http://www.hgcr.es/html/

10 componentes esenciales en patología digital Sistema de información de Anatomía Patológica (SIAP) Gestión de imágenes Automatización de laboratorio Identificación de objetos Estaciones de trabajo específicas Entrada de datos (interfaz de usuario) Visualización de imágenes y datos Herramientas de comunicación Búsqueda de información Gestión del conocimiento

1. Sistema de información de Anatomía Patológica Núcleo de toda la gestión de datos/información. Entrada de información (pacientes, estudios, muestras, laboratorio), búsquedas, informes. No gestiona productos o imágenes (sí la información asociada a ellos) Según flujo de trabajo definido Nuevo objeto: Preparaciones virtuales. Contemplar en tallado y microscopía (worklist), informes, búsquedas,… Integración en Historia Clínica Electrónica Plataformas: Antes: Cliente/Servidor (Vitro Novopath, iSoft Patwin, MiSys CoPathPlus). Ahora: Consultas web (NovoPath WEB, iSoft e-Pat). Próximo paso: Entorno web (Java2EE) Más información: Dr. Luis Buelta. Universidad de Cantabria. Informática básica para Patólogos. http://personales.unican.es/bueltal/clases/

1. Flujo de trabajo: IHE

Estándares: IHE. Actores y Transacciones

Normalización de términos “Specimen” is the physical object that is subjected to technical process(es) and/or imaging procedure(s) which results in an image(s). Part: removed during a harvesting or surgical procedure (usually put in a Box) Tissue dice(s) created after a fixation process (embedded in a Block, contained in a Cassette) A Tissue item (section or smear) (on a Slide).

2. Gestión de imágenes Int J Surg Pathol 2006; 14; 285. Sistemas de microscopía virtual: Aperio ScanScope Olympus SIS .slide Hamamatsu Nanozoomer Zeiss Mirax Scan Int J Surg Pathol 2006; 14; 285. http://ijs.sagepub.com/cgi/reprint/14/4/285.pdf In the Iberian Telepathology Network, Pathology Departments with very different scanning or digital microscopy solutions are participating.

2. Análisis automatizado de imagen Cuantificación IHQ Fluorescencia (FISH) TMA Reconstrucción 3D Productos: Virtual slides (Mirax, Scanscope, Nanozoomer) Software: analySIS, Definiens, BioImagene,… Cuantificar marcadores inmunohistoquímicos y de FISH: Applied Imaging Ariol (Olympus Optical España) Dako ACIS III Ayuda al cribado citológico: CyTyc ThinPrep Imaging System FDA Clearance for Her2/neu Application on Pathiam™ Imaging Software

3. Automatización de laboratorio Procesamiento de tejidos Teñidores automáticos (técnicas convencionales o especiales) Inmunoteñidores Montaje de cubreobjetos Hibridación Amplificación Es necesario una gestión unificada que permita seguimiento (“traza”) y aportar información básica en la imagen digital.

4. Identificación de objetos Documentos Contenedores Casetes Portaobjetos Código barras Impresión directa: Leica/Sakura (2D: datamatrix) Etiquetas (resistentes) con código de barras: Radiofrecuencia (RFID): bloques de tejido y portaobjetos

4. RFID: Identificación por radiofrecuencia Baja/alta frecuencia. Pasiva/activa Etiqueta (“tag”) Lector Sólo RFID Integra RFID y lector código barras Dispositivos móviles Single protocol / multi-protocol Pendiente: Mejor estandarización Ejemplo: identifica portaobjetos en el escáner

5 y 7. Estaciones de trabajo específicas. Visualización Estaciones de diagnóstico o teleconsulta: Estaciones de tallado y autopsia: Teclado, ratón y pantallas impermeables, lavables. 4 Mpíxeles 30”(75,62 cm) Pitch: 0,250 mm Resolución: 2560 x 1600 Luminosidad: 200(Dicom)/ 370 (máx) cd/m2 3 Mpíxeles 20.8” (52,8 cm) Pitch: 0,207 mm Resolución: 2048 x 1536 Luminosidad: 500(Dicom)/ 800 (máx) cd/m2

5. Monitores de alta resolución

7. Visualización

6. Entrada de datos (interfaz de usuario) Diseño adecuado de pantallas Lectores de código de barras/RFID Integración de HIS (registro, datos clínicos) Reconocimiento de voz: Necesidad de integración y vocabulario específico. PathSpeak, Naturally Speaking, ViaVoice, SpeechMagic Uso: Comandos. Transcripción de base (revisión por secretaría) VoicePower Product  Total Errors  Clinically Significant Errors Recognition Rate NaturallySpeaking with PathSpeak 1 99 % NaturallySpeaking only   27 22 84 % NaturallySpeaking with pathology vocabulary but without PathSpeak 21 16 87 %

8. Comunicación Videoconferencia Transmisión preparaciones a través de Internet Herramientas de colaboración: control de movimientos, marcar, medir. Vídeo Zoomify

Preparaciones en Internet Since many different technologies are being used in the Iberian Telepathology network, users can decide in they want to see the images in proprietary viewers (Image scope, top-left), standard Internet browsers using applets (Active-X or java based from Webmicroscope, top-right), flash viewer (OSIS .slide, bottom, left), or with a Browser no plug needed (University of Castilla-La Mancha, bottom, right).

9. Búsqueda de información Integración SIAP-Gestión de imágenes Información incluida en los ficheros de imágenes (metadatos): DICOM Codificación: SNOMED Biblioteca de imágenes Guías clínicas: Sistema Bethesda 2001 Guía de consenso de la ASCCP Guía multidisciplinaria cáncer laringe de Holanda Informe AP en el cáncer de mama Colegio Americano de Patólogos

10. Gestión del conocimiento Pilares: Informática y patología basada en pruebas Documentos de organización (manuales, protocolos) Enlace a BBDD bibliográficas Medline, Web Of Knowlegde Portal de telepatología Portal del empleado

Portal de telepatología

Nuevos Hospitales en Castilla-La Mancha Tres nuevos centros: Almansa, Villarrobledo, Tomelloso y dos hospitales de referencia: Albacete y Alcázar de San Juan. Nuevos centros (inicialmente, un patólogo): Trabajo urgente: intraoperatorias, PAAFs (citología) Estudio macroscópico preferente de piezas quirúrgicas o biopsias (fijación adecuada, seleccionar tejido en fresco para estudios moleculares o de microscopía electrónica) Recogida de las muestras (biopsias y citologías) que son enviadas al centro de referencia. The creation of new hospitals in Castilla La Mancha, that will be opened at the beginning of 2007, has fostered a new model of organization for small pathology departments, since they are not created as isolated units, but rather as sections of the pathology department of the corresponding reference (larger) hospital. This is possible thanks to new technologies that allow a efficient coordination between theses “peripheral” labs and the reference centre.

Quality assurance: Spanish Society of Pathology Another field of use in whole scanning images is quality assurance in Pathology, including quality in diagnosis and techniques quality programs (http://www.seap.es/agcp/). The Spanish Society of Pathology publishes all the results of the monthly rounds in the website, including representative cases of the best techniques and cases. The virtual slide service of our telepathology network has simplified and improved the management of the quality assurance program.

Virtual Slide Congress http://www.conganat.org/ Aperio Olympus SIS .Slide Another important field in Pathology, continuing medical education has been greatly powered with the use of digital slides, as we could observe in our experience in the organization of the first virtual slide congress in Internet (http://www.conganat.org/). During this event, we included virtual slides obtained with very different virtual microscopy systems.

Formación continuada During the active phase of the virtual slide congress in Internet, users were presented with clinical information, and one or several slides (often, using several different viewers) and they could select a diagnosis from the list of diagnosis

Claves para el éxito Tecnología imagen: Calidad de la imagen microscópica Uso de estándares: HL7, XML, JPEG2000, DICOM, SNOMED según consenso IHE-Patología Tecnología web Repositorios centralizados (PACS) Adaptación de los SIAP, Imagen microscópicas, PACS y sistemas de información hospitalarios (HIS) Equipo Empresa-Servicio Salud-Profesional (En proyecto Serendipia: Satec-SESCAM-HGCR) The main aspects we should improve to obtain a more efficient work with virtual slides are related to the slowness of scanners when 40x objective is needed, the persistence of unfocused areas in many slides, the wrong alignment of images in a few slides, the impossibility for our users to open images using ImageScope viewers due to ports restriction in SESCAM Intranet, and the absence of integration between pathology information system, enterprise PACS and virtual microscopy solutions.

Ejemplo de integración de los S.I. de Anatomía Patológica y de Imagen El Servidor de Imagen Image Server envía un mensaje XML/HL7 al SIAP cuando la modality captura una nueva imagen: Nº id, tipo imagen (macro, virtual slide, gel,…), nº biopsias, bloque, tinción SIAP debe ser capaz de escuchar y recoger esos mensajes El patólogo busca imágenes en el SIAP: a) Al editar informe (árbol); b) búsquedas pacientes/informes; c) listados Cuando se necesita una imagen P.I.S. envía mensaje (XML) al servidor de imagen con nº id. Se abre visor correspondiente. Procedimientos de actualización: borrar imágenes, cambios. The integration of virtual slide modalities with Pathology Information Systems has been initially solved in our institution using XML messaging. In the near future, when available, we would like to design an IHE-Pathology based solution. Image Information Management (PACS) PIS HIS Request Worklist Worklist Modality

Participación en grupos de estándares JPEG 2000 y servidor JPIP: Acuerdo con fabricante de PACS para incluir enlace URL Colaboración de Aperio para obtener JPEG2000 DICOM: Participación en reuniones de DICOM-WG26 IHE-Pathology: Participación en reuniones y edición Techical Framework HL-7 Anatomic Pathology special Interest group Our efforts have become less troublesome with the assistance of many research and industry groups. We have learned a lot from our participation in standard bodies like DICOM and IHE. All this have been possible with the financial support of National and European research projects.

Conclusiones La microscopía digital es un componente esencial en la implantación de las nuevas tecnologías en Patología. Es la gran apuesta del proyecto Serendipia del SESCAM en Castilla-La Mancha. La imagen digital permite utilizar herramientas de ayuda al diagnóstico Es posible integrar la imagen de Patología con otros sistemas de información (SIAP, HIS, PACS). Tiene impacto asistencial favorable en teleconsulta o segunda opinión. Facilita la gestión de programas de calidad (SEAP). En la formación médica continuada es donde los patólogos se encuentra más cómodos utilizando preparaciones virtuales Las redes de telepatología basadas en estándares pueden interconectarse entre sí. In conclusion, we think that nowadays, virtual slides can play an important rule in teleconsultation, quality assurance, and continuing medical education. But still and important effort is needed to get an integrated view of all the different technological actors in Pathology.

Aunque pueda parecer que todas estas innovaciones nos vienen demasiado grandes y no estamos preparados para un uso eficaz de las mismas, una correcta formación y adaptación de esas tecnologías a nuestras necesidades reales, nos permitirá llegar a usarlas eficazmente.