Denne artikel stammer fra det trykte Computerworlds arkiv. Artiklen blev publiceret den Computerworld d. 16. januar 2004.
Med det virtuelle mikroskop er læger verden over blevet i stand til at få nem adgang til billeder af sygt væv via
internet. Snart kan mikroskopet selv foretage diagnosen. Det er dansk, og det er særdeles godt nyt til storage-industrien.
Det koster en million kroner. Men så får man også et mikroskop, der endelig adskiller sig væsentligt fra udgangspunktet - opfindelsen for cirka 300 år siden
Fra det øjeblik, det virtuelle mikroskop ser et objekt, er det tilgængeligt i hele verden. Billeder kan hentes fra et hvilket som helst laboratorium via en hvilken som helst internetforbindelse. Tiden og omkostningerne ved den traditionelle forsendelse af vævsprøver elimineres, og samtidig er man sikker på altid at have adgang til opdateret information.
Og når softwareprogrammørerne er blevet færdige med at skrive algoritmerne, kan mikroskopet også snart afløse dele af patologens arbejde og fjerne det subjektive element i diagnosen af en patients tilstand - lad os sige, der er tale om en kræftsvulst. På en skala fra nul til fire, hvor syg er du?
I dag stilles diagnosen af en patolog. Han har taget en vævsprøve, lagt den på et objektglas, tilsat antistof på vævet og givet det en kemisk farvning, så cellernes vævstrukturer træder frem.
Han skubber objektglasset ind under sit mikroskop og ser ned i okularerne. Hvis vævet er sundt, ligner det en masse bløde bolde, der er mast tæt sammen, så de er blevet blødt firkantede. Raske celler er veldefinerede, og cellemembranerne er intakte.
Hvis vævet er sygt, vil antistoffet reagere og give farve. Samtidig er cancerceller kendt for at vokse ukontrollabelt og bryder dermed cellemembranerne. Vævet er forvredet.
Patalogen betragter strukturen
Alt dette kan den erfarne patolog som regel se gennem sit mikroskop ved at betragte strukturen, og mellem 85 og 90 procent af alle cancerdiagnoser bliver stillet ud fra strukturinformation. Er der tale om et ja- eller nej-svar, er dette ikke særlig kompliceret for en erfaren patolog. Er patienten syg? Ja eller nej.
Men er der tale om mere komplicerede diagnoser såsom graden af en sygdom, er det en helt anden sag.
Danske DakoCytomation har udviklet et diagnosekit til at fastslå, hvilke 25 procent af verdens brystkræftpatienter der kan få glæde af den amerikanske lægemiddelvirksomhed Genentechs medicin Herceptin.
Undersøgelser viser, at receptpligtig medicin typisk kun virker på mellem 30 og 50 procent af dem, der får den udskrevet, og Herceptin er det første eksempel i verden på en medicin, der følges af et specialdesignet diagnosekit. Dermed er den danske virksomhed frontløber i en udvikling, der i lang tid har været fremtidsmusik; nemlig udviklingen af personlig medicin - en udvikling, der drives af patienter, forsikringsselskaber og ikke mindst den amerikanske lægemiddelmyndighed FDA.
DakoCytomations kit består i dag af antistof, der tilsættes en vævsprøve. Antistofferne reagerer på tilstedeværelsen af et bestemt vækstprotein (HER2), der typisk er forbundet med brystkræft. Hvis proteinet er til stede, farves cellerne brune. Farverne på vævet viser, om patienten kan forlænge sit liv ved at bruge Herceptin eller ej.
DakoCytomation deler aflæsningen af vævsprøverne op i fire kategorier. Viser mikroskopet farver i kategorierne 0 og 1, kan patienten ikke bruge medicinen. Hvis farverne er kraftige, er der tale om kategori 2 eller 3. Kategori 3 er helt sikker. Kategori 2 er usikker. Dette er op til en patolog at vurdere, og diagnosen er derfor i sagens natur subjektiv og behæftet med usikkerhed alt efter, hvor erfaren patologen er.
Blandt andet derfor har DakoCytomation i samarbejde med Aperio Technologies, som det ejer knap 50 procent af, udviklet ScanScope - det virtuelle mikroskop.
Endnu er mikroskopet ikke godkendt til selv at stille diagnoser ud fra aflæsning af billeder, men det arbejdes der på. Og når de nødvendige algoritmer er skrevet, er det hensigten i nær fremtid at begynde test, inden den amerikanske lægemiddelmyndighed FDA skal godkende mikroskopet og det tilhørende software til diagnoseformål.
Enorme billedfiler
Men allerede nu er det i brug, og siden efteråret er der solgt omtrent 30 stykker i USA og i Europa. Kunderne er hovedsageligt universitetshospitaler. Blandt andet har et hospital i Uppsala i Sverige købt et mikroskop til et stort forskningsprojekt, hvor forskere fra forskellige dele af verden skal dele billeder. Det lyder måske banalt, men det har hidtil været så godt som umuligt.
- Først inden for de seneste par år er teknologien blevet tilstrækkelig god til at gengive billeder af celler i en nødvendig opløsning. Tænk på udviklingen inden for digitale kameraer, fortæller Eske Rygaard-Hjalsted, der er Global Product Manager i DakoCytomation.
- Desuden er muligheden for at lagre og håndtere de enorme billedfiler først nu ved at blive mulig, siger han om de barrierer, der har været for udviklingen og udbredelsen af det virtuelle mikroskop.
En celle er typisk 20 mikrometer i diameter, og for at blæse den størrelse op på en skærm, så man kan bruge den til noget inden for sundhedssektoren (man taler om "diagnostisk billedopløsning"), er det nødvendigt med en opløsning på 54.000 ppi, hvilket svarer til en halv mikrometer pr. pix. Et billede fylder dermed typisk 13 MB/mm2 eller samlet 2,8 GB for en vævsprøve på 15x15 mm. Mikroskopet kan fordoble opløsningen til 108.000 ppi, hvilket i så fald giver en billedfil på 11,7 GB. Behandlingstiden ligger på mellem fem og 15 minutter.
I tilfældet med forskningsprojektet i Uppsala skal der scannes 40.000 billeder, der hver indeholder 144 vævsprøver, om året i de næste fem år. Billederne lagres på en central server, hvorfra de kan hentes fra hele verden. Softwaren muliggør en kraftig komprimering, og samtidig kan man vælge at hente netop de fragmenter fra et enkelt billede, man ønsker at beskæftige sig med i stedet for hele billedet.
Som Eske Rygaard-Hjalsted siger: Ud over patienter, læger og studerende er storageindustrien glade for os på grund af de enorme billedfiler, vi skaber, ligesom teleselskaberne er glade for os på grund af internettrafiken.
Til gengæld kniber det med begejstringen blandt konferencearrangørerne og hotelejerne, der plejede at huse møderne mellem patologer, samt flyselskaberne, der nu ikke længere behøver at flyve dem rundt i hele verden, så de kan udveksle vævsprøver.
Billedstørrelser og scanningstid
Opløsning Billedstørrelse Filstørrelse Scanningstid
54.000 ppi 2,8 GB (raw) <5 min.
(0,47 µm/pix) 13 MB/mm2 ~ 140 MB Compression
- 20x / 0,75 (compressed)** tid < 5 min.
108.000 ppi 11,7 GB (raw) <15 min.
(0,23 µm/pix) 52 MB/mm2 ~ 585 MB Compression
- 40x / 0,95 (compressed)** tid < 30 min.
** baseret på JPEG 2000 Software Compression Engine
