Le num#rique en anatomocytopathologie et en cytologie h6matologique

INTI GRATION DE L'IMAGE NUMI RIQUE DANS LA PRATIQUE DE LA PATHOLOGIE

Jacques Klossa a,*, Christel Le Bozec b

R d s u m d

Bien que la macroscopie et la microscopie jouent un r~le important

dans la cha~ne diagnostique, I'usage du support numerique y reste

encore confidentiel. L'accent mis sur le dossier patient partage

pose la question de leur place au meme titre que I'imagerie radiolo-

gique dans le dossier du malade pour toutes ses applications :

travail en reseau autour du malade, transfert des dossiers, assu-

rance qualite, formation, etc.

Apres une introduction aux notions de base de I'imagerie nume-

rique en morphologie, nous retra?ons I'experience acquise dans le

cadre des differentes approches de la microscopie numerique -

dossiers d'images oles, tel6microscopie, lame virtuelle - qui ont per-

mis aujourd'hui de converger vers un schema d'organisation cohe- rent et standard/s6 et d'aboutir A la notion de modal/re ,, imagerie

morphologique en lumiere visible ,, venant completer les differentes

modalites d'imagerie medicale en radiologie.

Nous presentons ensuite le standard de communication s6curis6e

en reseau Dicom (Digital imaging and communication in medicine) qu'il est necessaire de respecter pour qu'une modal/t6 puisse

rejoindre les systemes d'archivage d'images (Pacs, Picture archi- ving and communication system) et les systemes d'informations

hospitaliers (SIH). Nous indiquons enfin la demarche & respecter

(IHE) pour que les d/verses solutions techniques fonctionnent en

harmonie et permettent la mise en oeuvre efficace d'un schema

organisationnel en r6seau adapt6 aux structures diagnostiques.

D I C O M - IHE - imager ie num6r ique - t616microscopie -

l ames virtuel les,

S u m m a r y " D i g i t a l i m a g e in t h e r o u t i n e

p a t h o l o g y p r a c t i c e .

Even if macroscopy and microscopy have a significant goal in the diagnosis process, the use of digital media is still too low. The emphasis put on the well-informed patient's file could bring up the use of macroscopy and microscopy at the same level as radiology in all applications. After introducing the basics of digital

Tribvn 12, rue Blaise-Pascal 92200 Neuilly-sur-Seine

bSPIM 17, rue de I'Ecole-de-M6decine 75006 Paris

* Correspondance jklossa@tribvn.com

article re~:u 2 aoQt, accepte le 30 aoet 2004.

© Elsevier SAS.

imaging in morphology, we will take a look at the experience acquired in different technical fields within digital microscopy:

key images folder, telemicroscopy, virtual slide. These technical fields brought up a consistent and standardised scheme in a new modafity in ,, visible light imagery >> laying aside the radiology

modality. We will then present the DICOM standard (Digital Imaging and Communication in Medicine). The << visible light ima- gery ,, modafity has to comply with this standard to allow archiving

in PACS (Picture Archiving and Communication System) and availability troughout HIS (Hospital Information Systems). Finally, we provide information about IHE (Integrating the Healthcare Enterprise) which allows data integration in healthcare

systems and fitting to the existing standards : DICOM, IHE, digital imagery, telemicroscopy, virtual slides.

D I C O M - I H E - digi tal images - te lemicroscopy - virtual sl ides.

1. Introduction

L / image en microscopie diagnostique reste encore trop souvent exclusivement presente dans la ,, memo/re visuelle ,, des mor-

phologistes, ce qui complique serieusement les echanges, la peda- gogie et la constitution de bases epid6miologiques illustrees. L'evolution des technologies d'imagerie et de communication pourrait cependant grandement faciliter la pratique quotidienne du pathologiste, mais leur efficacite est conditionnee ~. une double demarche de stan- dard/sat/on : celle des techniques d'imagerie (du pr616vement au fichier numerique partageable) et celle du format des 6changes.

Nous essaierons dans ce texte de montrer comment la maturation des technologies de I'image facilite I'obtention de documents de qualite et suffisamment representatifs de la mat/ere biologique etudi6e en microscopie. Ce chapitre sera prec6d6 de quelques bases techniques qui deviennent utiles & la pratique de la pathologie diagnostique aujour- d'hui. Le dernier chapitre presentera les 616ments de formalisme a. res- pecter pour que I'imagerie diagnostique en lumiere visible (microscopie et macroscopie) trouve sa place, non seulement dans les echanges inter-specialistes, mais egalement dans les systemes d'information hos- pitaliers, ce qui permettra de proposer un schema de gestion en reseau de I'imagerie diagnostique.

2, Bases introductives I'image nurn6rique

en microscopie diagnostique

Une station d'imagerie numerique est organisee autour de deux fonctions : la captation de I'image numerique et sa gestion-commu-

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Le num#rique en anatomie pathologique et en cytologie hematologique

nication. La captation de I'image fait appel 9. trois composants : le microscope, la camera et I'informatique de traitement qui peut etre repartie entre la camera et la station de travail. Generalement, la gestion et la transmission des donnees est Iocalisee sur la station de travail et en particulier sur les serveurs.

2.1. La cap ta t i on de l ' image

Elle a pour objectif la production d'un fichier numerique & partir du microscope, de la camera et de l'ordinateur.

2.1.1. Le microscope

Le microscope (on s'en tient au microscope fonctionnant en lumiere blanche transmise) est caracterise principalement par :

• son systeme d'eclairage : spectre, champ couvert, eclairage, contraste ;

• son jeu d'objectifs caracterises chacun par son ouverture numerique (NA), son grossissement, un compromis planeite de champ/apo- chromatisme.

2.1.2. La camera

La camera s'efforce de traduire la vision de I'observateur au microscope en attachant une importance particuliere aux aspects de resolution, de restitution des nuances sur une plage dynamique maximale et de teinte. Elle est caracterisee par les elements suivants :

• le compromis r(~solution des d(~tails/bruit : la resolution des details necessite des pixels de petite taille au niveau du capteur ce qui genere en contrepartie un rapport signal/bruit defavorable au rendu des nuances de l'image, particulierement dans les zones sombres. Avec la technologie actuelle des capteurs (CCD ou Cmos), ce com- promis s'etablit a environ 7 microns. II est 9. noter que ce compromis est coherent avec les objectifs de fort grossissement (x 100, NA = 1,40, x 40, NA = 0,75), mais procure une resolution insuffisante avec les objectifs de faible grossissements et d'ouverture numerique ele- vee (x 40, NA = 1,30, x 20, NA = 0,6, x 10, NA = 0,25...) ;

• le nombre de pixels en lignes et en colonnes qui determine le champ ;

• la dynamique qui est proportionnelle 9. la faille du pixel : capacite & restituer sans les saturer les zones claires et les zones sombres ;

• la courbe de sensibilite des composantes de couleur (rouge, vert, bleu) qui est plus ou moins bien accordee & la source de lumiere du microscope. II est 9. noter qu'une approche plus raffinee mais tres peu exploree, de type multispectrale, permettrait de se passer dans cer- taines circonstances de la coloration (http://telepathology.upmc.edu/ lecture/tvconf2/ms/July27_files/frame.htm- Multi Spectral Imaging in Pathology : Digital Stain - Yukako Yagi - University of Pittsburgh - Center for Pathology Informatics).

2.1.3. L 'unit~ informatique

L'unite informatique regoit une information plus ou moins brute de la camera, se charge de la traiter selon les differents besoins utilisateurs (correction d'eclairage, de couleurs, du bruit par moyennage d'images, traitements inter-image pour amelioration de nettete ou de profondeur de champ, mosa'iquage pour augmenter la taille du champ, compression...).

In fine, les images occupent, avant compression, environ 4 Megaoctets pour un capteur de camera de 1,3 Megapixels (100 #. 300 Kilooctets awes compression), mais peuvent atteindre rapidement 1 Giga octets dans le cas d'images de grands champs.

Pour se fixer les idees, un frottis sanguin etale sur une lame de microscopie 9. un grossissement diagnostique necessite environ 20 000 Megapixels par cm 2 #, la resolution de 0,1 micron par pixel (grossissement objectif de x 100), soit environ 20 000 prises de vue

avec une camera 2/3 de pouces d'un Megapixel. Apres compression & un bit par pixel (1 bpp), soit une compression de 24 fois pour une image de 16 millions de couleurs codee sur 24 bits, cela represente un volume de donnees de pres de 3 000 Megaoctets qui peut etre produit avec une solution generaliste & la vitesse de 0,5 Megapixels par seconde, soit environ une dizaine d'heures par cm 2. Une solution specialisee fonctionnant a 20 Mhz par canal (frequence des barrettes de CCD professionnelles actuelles) pourrait se contenter de 15 minutes par c m 2.

Un cm 2 d'histologie au grossissement x 40 9. la resolution de 0,23 microns par pixel necessite ,, seulement ,, 3 000 prises de rue (une 9. deux heures de numerisation). Compresse 9. 3 bpp (necessaire pour restituer les details des preparations d'histologie), ce fichier image occupe alors ,, seulement ,, 400 Megaoctets.

2.2. La ges t i on et la c o m m u n i c a t i o n de l ' image

Les informations images sont ensuite combinees avec des informations complementaires cliniques, biologiques, etc. et des informations de gestion pour en faire un document communicable. La communication necessite un interlocuteur et un support de communication. L'interlocuteur peut etre une autre station, un systeme de gestion de base de donnees, un simple serveur de fichiers, un serveur internet, etc. et le support peut etre une liaison telephonique, ADSL, reseau interne ou autre, selon des protocoles eux-memes tres varies.

Que retenir ?

• Si I'on souhaite normaliser I'imagerie morphologique en macro- et microscopie, comme cela est devenu progressivement le cas en radio- Iogie et introduire ainsi ta notion de ,, modali t6 imagerie morpho- Iogique en lumibre visible ,, il est indispensable de definir et de res- pecter des criteres fonctionnels et qualitatifs precis pour la constitution des stations d'imagerie !

• La <, modalite microscopie numerique ,, devra communiquer avec les systemes d'information de plus haut niveau (SGL, PACS). Cette com- munication necessite la definition et la raise en application de normes communes comme le Dicom (Digital imaging and communication in medicine) que nous detaillons & la section suivante.

• II est egalement indispensable de dimensionner des ressources reseau (capacite des serveurs et performance des echanges) adap- tees aux strategies choisies.

Apres cette presentation des bases techniques, nous pouvons pre- senter les principales approches de production et de partage d'images (standardisation des images) qui se sont developpees dans la pratique au cours des dix dernieres annees avant d'aborder dans la derniere section les solutions de standardisation des echanges (Dicom).

3. Les outils de production et de partage des images morphologiques en microscopie

Trois grandes tendances se sont developpees ces dernieres annees : le dossier d'images cles, la telemicroscopie et la lame virtuelle. Ces tendances se sont presentees comme des orientations concur- rentes, il sera interessant de les aborder avec un peu de recul de fagon b. etudier leur possible complementarit& C'est ce que nous evalue- rons apres les avoir etudiees successivement.

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Le num~rique en anatomie pathologique et en cytologie hematologique

3 . ! . Le doss ie r d ' images c!es

3.1.1, Sa d~finition

Pratique par tousles morphologistes, il est constitue d'images cles completant les informations biologiques et cliniques et s'est developpe en France sous le nora de ~, dossier Adicap ,~ du nom de I'Association pour le developpement de I'informatique en cytologie et pathologie dia- gnostiques.

3.1.2, L 'exploitation du dossier Adicap

U~ format de dossier facile & produire et a utiliser Le ,, dossier Adicap ,, preserve I'integrite des donnees texte et image et permet I'exportation et I'importation automatique aussi bien des don- noes images individuelles que du document lui-meme. II est peu encombrant (< 2 Mo pour quelques images & quelques dizaines sui- vant los disciplines) et donc facile & 6changer ; disposant d'un afficheur HTML integr¢, il est egalement facile a consulter.

Un format ouvert pour I'intercommunication II constitue la base d'un systeme d'intercommunication franchissant la barriere des outillages proprietaires : stations, serveurs. La communi- cation de machine b. machine par liaison point & point Numeris est en passe d'etre abandonnee au profit de I'utilisation de serveurs d'inter- communication comme le serveur Adicap au Crihan (Centre de res- sources informatiques de Haute-Normandie). En dehors de I'aspect tra- 9abilite, I'utilisation de serveurs d'intercommunication permet la connexion des stations d'imagerie au reseau de I'hbpital sans lui faire courir de risques d'intrusion pirate & travers un poste ,~ mal defendu ,,.

Un forroat polyvalent : de la deroande d'avis au dossier patient Le dossier Adicap est polyvalent : sa definition est suffisamment souple pour qu'il puisse 6tre utilise aussi bien pour le dossier patient intra- hospitalier, le contrele qualite interne, les demandes d'avis et los com- munications scientifiques sur differents supports serveurs ou CD. En particulier, il peut ~tre importe automatiquement par los serveurs col- laboratifs pour faciliter I'interactivite dans les forums, los ateliers, los sessions de consensus, los protocoles therapeutiques. De plus, il pout egalement 6tre converti automatiquement au format Dicom et alimenter ainsi le Pacs au m~me titre que l'imagerie de radiologie. Nous detaille- rons ce point b. la section suivante.

Un format accessible en France et ~ H'internationat II necessite un equipement minimum (ordinateur et camera numerique adaptee au microscope) : chaque poste dote d'un microscope peut en etre equip& Les Iogiciels d'exploitation ont un co~t unitaire abor- dable et des versions d'usage gratuit sont disponibles pour ceux qui ne disposeraient pas de cet outil en local : ,, CasePublisher ,, sur le serveur TeleSlide et ,, QpenCaseMaker ,, sur le serveur Adicap au Crihan (il assure les developpements applicatifs et I'hebergement de ce serveur). Ces serveurs proposent une interface utilisateur en angtais de fagon & favoriser les cooperations internationales.

Un developpement iroportant de sot, utHisatio~ en France et en I tal ic Son usage s'est developp6 sur la plupart des sites importants en France et en Italie& la fois sur les stations d'imagerie et egalement sur des applications serveurs intra sites (Bordeaux, Lyon et prochainement & I'AP-HP), ou sur des serveurs collaboratifs comme TeleSlide ou cooperatifs comme le serveur Adicap au Crihan (voir I'article introductif ,' Experience de I'Adicap ,, dans ce num~ro).

3,1.3. Les limites du dossier d'images el~s

Si le format du dossier Adicap ne pose pas de probleme particu- lier, le fait d'avoir & produire des images cles introduit des limites

qui sont aujourd'hui bien analysees (cf. dans cette revue ,, La tele- pathologie en hematologie,, par le Pr G. Flandrin) : d'une part, il pout paraftre relativement long de faire une selection d'images pertinentes et d'autre part, ce choix des images pout s'averer blaise car il reflete un point de vue individuel et pout ignorer des structures morphologiques qui peuvent etre importantes. Cette situation conduit frequemment le relecteur & demander los lames, voire le bloc si los conditions de preparation des lames lui paraissent insuffi- santos.

Pour eviter la transmission de la lame, los pathologistes ont recher- che d'autres solutions et en premier lieu, ils ont developpe le concept de telemicroscopie qui consiste en une solution de pilo- tage et consultation du microscope a distance & travers un reseau de telecommunication.

3.2. La t e l em ic roscop ie

3.2.1, Sa d~finition

La telemicroscopie se definit comme une solution permettant de consulter une lame sur un microscope distant en telecommandant ses principales fonctions guide par.un retour d'image temps reel.

Ce type de solution est utilise pour eviter le biais de selection dans le cadre d'un diagnostic distant ou pour compenser I'absence d'un medecin morphologiste competent en local, en particulier dans les situations d'examen ex-temporan&

3.2,2, Son exploitation

Une utiHsation reser'v~e aux cas urgents Son exploitation exige la disponibilite en ligne des lames concernees, I'acces & un reseau de communication rapide et une configuration materielle adaptee (principalement un couple microscope-camera robo- tise), Ce type de solution a pour vocation une transmission en temps reel dans un contexte de synchronisation temporelle des intervenants et n'est pas adapte aux applications necessitant une interpretation en differ6 des images.

Une cornpatibilite avec le dossier Adicap Los informations echangees dans le cadre de sessions de micro- scopie peuvent 6tre archivees dans un format de document com- patible avec le dossier Adicap. Cette compatibilite a ete develop- pee en Italie oQ la telemicroscopie a eu un succ¢s plus significatif qu'en France.

3.2.3, Los limites de la t~ldmicroscopie

Jk I'usage, la particularite la plus remarquable de la telemicroscopie tient b. la surconsommation de temps pour le morphologiste (envi- ron 6 fois par rapport & un microscope en local). Ce type de solu- tion reste donc reserve aux cas exceptionnels, en particulier Iorsque la contrepartie est une economie de deplacement pour le patholo- giste specialise et que la preparation est assuree par un intervenant de confiance.

Pour cos raisons, los morphologistes se sont orientes vers le concept de lame virtuelle que nous presentons maintenant.

3,3. La lame vir tuei le

3,3,1. Sa d~finition

La lame virtuelle vise & proposer un fac-simile de la lame. Nous avons vu qu'une numerisation complete & un grossissement dia- gnostique (de x 40 & x 100) posait des problemes materiels importants et ne se justifiait pas necessairement pour routes les applications.

Pour eviter cette Iourdeur, la notion de lame virtuelle s'est enrichie (figure 1) en prenant en compte la notion de regions d'inter#t produites

Revue Frangaise des Laboratoires, novembre 2004, N ° 367 29

Le num~rique en anatomie pathelogique et en cytologie h6matolegique

Les cadres correspondent aux r6gions d'intd~t s~ectionndes ]

\ /

Export HTML de la lame

D~signation des r(~gions d'int6r~t

,/k partir de I'image & faible grossissement I'utilisateur de f in i t les champs ,~ num(~riser

aux plus forts grossissements.

Production automatique des grands champs d'images

En temps differe ou instantanement, la num6risation ne n~cessite pas la presence de I'utilisateur.

Tout est get6 automatiquement par la station de travail de production

de lames virtuelles.

Consultation des lames virtuelles sur internet

www, teleslide.com

Exportee au format html, la lame virtuelle est consultable sur internet.

Consultee sur "relesl ide, des utilisateurs externes peuvent donner leur avis sur un cas.

Uacc6s aux documents peut etre public et libre ou prive et restreint & un groupe.

& des grossissements adapt6s au type d'informations recherchees, ce qui a donne lieu a. une proposition de format [15] qui prend en compte cette approche.

Le partage de lames virtuelles pose egalement des questions speci- fiques : d6finition d'un format normalise pour permettre une inter- op6rabilit6, d~veloppement d'afficheurs adaptes, organisation des res- sources serveur (dimensionnement, outitlage specifique), prise en compte de ses possibilites par les afficheurs Dicom (Digital imaging and communication in medicine).

Le concept s6duit les utilisateurs dans la mesure oe il permet une grande liberte d'exploitation ; il repond en particulier aux limites du dos- sier d'images cles et de la tel6microscopie :

• il 6conomise le temps m6decin dans la mesure oQ la numerisation peut etre automatisee, sous reserve que des procedures de definitions des zones d'interet aient 6te d6finies par sp6cialit6 ou prises en charge par un technicien de laboratoire,

• I'automatisation de la numerisation oblige & une reflexion sur les conditions de standardisation de la num6risation, qui induit en amont

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Le nurn6rique en anatomie pathologique et en cytologie h6matologique

une attention accrue vis-b.-vis des problemes de preparation et de coloration, • il propose une information suffisamment complete pour limiter le retour & la lame et permettre un deroulement asynchrone de I'exploitation des lames archivees sur serveur que ce soit pour la relecture, I'assurance qualite, I'enseignement ou I'analyse d'images.

3,3.2. Son exploitation

La lame virtuelle se pr6te a des exploitations variees qui pourront 6tre mises en oeuvre au fur et & mesure de I'evolution et de la banalisation des techniques. Nous en donnons differents exemples.

Banqees rJe cas L'exploitation dans des programmes pedagogiques s'est developp6e en premier lieu car dans ce contexte, le volume des donnees produites et le temps de la production ne constituent pas un 61ement bloquant. Le programme Tridem developpe par le Spire (Sante publique et infor- matique medicale) et I'Adicap en constitue un exemple.

Assurance qualit~ La deuxieme application des lames virtuelles concerne les contr61es d'assurance qualite : les lames & expertiser ont ete selectionn6es par un comite d'experts et sont mises & disposition du lecteur participant & 1'6valuation soit sur CD, soit sur internet. Cette consultation lui per- met alors de repondre & un questionnaire. L'AFAQAP (Association fran- 9aise pour I'assurance qualite en anatomie pathologique) a ainsi orga- nise plusieurs contr61es utilisant ce support au cours des trois dernieres annees (biopsies de sein, frottis cervico-uterins, etc.). On peut mettre en oeuvre, et certains Font dej& realise [3], un suivi plus fin avec Fen- registrement du parcours de I'observateur, la possibilite de designer les structures morphologiques particulieres, de les delimiter, de les labelliser. C'est cette derniere possibilite qui est exploitee dans le cadre du projet Tridem pour etablir des consensus semiologiques base de compte rendus standardises (voir dans cette revue I',, experience de I'Adicap ,,).

Relectures systematiques et consensus Depuis 2002, le protocole therapeutique concernant les leucemies aigu~s myelddes Goelam [1 2] a cherche & convertir la m6thode de relec- ture basee sur I'echange de lames en une methode enti~rement nume- rique. Dans le cadre d'un projet imptiquant structure de recherche m6di- cale (Arche), industriel (Tribvn) et laboratoire de traitement du signal (Institut national des telecommunications), le projet MatchSlide a pris en charge la realisation d'un outillage operationnel de production et d'echange de lames virtuelles en routine. La lame virtuelle vise & limiter les biais diagnostiques eventuels de certains dossiers d'images cles. Une evaluation de son impact est en cours, par comparaison des dossiers d'images cles et des dossiers de lames virtuelles & un standard de ref6- rence. Ce standard est obtenu par lecture des lames par un comite d'ex- perts. Les resultats seront disponibles en fin d'annee 2004.

Une telle configuration permettant (figures 2 et 3) les relectures sur images cles ou sur lame virtuelle est maintenant appliquee & de nouveaux protocoles (LAM personnes &gees, bient6t ELAM 02 en pediatrie).

Bases ep id6mio log iques Elle est egalement applicable & la creation de bases de donnees comme la base epidemiologique du Groupe frangais des myelodys- plasies. Pour toutes ces applications, I'outillage de production et I'ar- chitecture de partage, de discussion et de validation est identique.

Archivage et tumorotheques La lame virtuelle ne donne pas acc~s directement au materiel biolo- gique et ne peut donc eviter I'archivage des lames ou des blocs et des

tissus. Cependant, elle pourrait grandement en faciliter I'exploitation en proposant une vision representative des objets disponibles. La mise en place de procedures adaptees pour une documentation syste- matique des tumeurs entrantes permettrait probablement une selec- tion plus efficace des objets d'etudes conserves dans les banques.

3.3.3. Les limites de la lame virtuelle

La lame virtuelle a encore des limites techniques : • la numerisation d'une lame peut durer un temps tres variable suivant le degre de sophistication du systeme et son coet (depuis une minute pour les systemes d~dies les plus avances : microscopes & reseau d'optiques [14] & quelques heures pour les microscopes robotises classiques),

Revue Franoaise des Laboratoires, novembre 2004, N ° 367 31

Le num&ique en anatomie pathologique et en cytologie h~matologique

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• I'encombrement sur le serveur est important, • la navigation dans la lame peut s'averer laborieuse, • les conditions de numerisatien e t d'echantillonnage sont loin d'etre standardis6es.

Cependant, on peut faire deux constats " d'une part, la lame virtuelle propose un champ d'applications tres large en microscopie dia- gnostique et d'autre part les limites techniques identifiees sont tem- poraires [14]. II reste deux "conditions : les morphologistes doivent confirmer leur inter6t pour ces technologies et engager un travail de definition de procedures d'echantillonnage indispensable & I'exploitation efficace du support numerique, ce travail a dej& 6te engage largement en cytehematologie dans le cadre du protocole Goelam 3 [9], il reste & developper pour les differentes specialit6s en cytoanatomopatho- Iogie [8].

3.4. Vers une synthese des differentes approches de microscopie numerique

La presentation des outils de production et d'echanges peut laisser I'impression d'un ensemble heteroclite difficilement integrable, mais en pratique emerge un format de documents unifie : le dossier Adicap. Specifiquement defini pour la morphologie diagnostique en macro- et microscopie, il peut 6tre facilement conforme au format Dicom sup- port de I'imagerie radiologique. II constitue donc une passerelle per- mettant I'inclusion des images morphologiques en complement des autres imageries vers les Pacs.

II est relativement aise d'etendre la definition de ce format [15] pour y inclure, en plus des images cles, des images representatives sous forme de lames virtuelles utilisables Iorsque necessaire pour realiser une session de tel6microscopie.

La section suivante envisage I'approche operationnelle d'integration de I'imagerie morphologique en lumiere visible.

4. Le developpement d'une modalit d'imagerie numerique macro- et microscopique en lumiere visible

L'integration de I'image de macro et microscopie diagnostiques au dossier patient passe par le support du format Dicom & destination des Pacs [5], [6], [11], [13]. Nous detaillerons donc tout d'abord ces deux notions ainsi que la demarche (IHE) qui permettra de les integrer dans le laboratoire avant de presenter une photographie de I'equipement actuel des laboratoires et les perspectives d'evolution.

4 . ! . Dicom et Pacs

4.1.1. Le passage au format Dicom

Que peut apporter la norme Dicom aux anatomopathologistes et h(~matopathologistes ?

L'adaptation d'un equipement medical & la norme Dicom est coateuse, tout particulierement en anatomie pathologique ou en hematologie, domaines oQ la conformite Dicom est encore rarement mise en oeuvre par tes fournisseurs. Elle a cependant de nombreux interets car elle

permet :

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Le num#rique en anatomie patho/ogique et en cytologie h#matologique

. d'identifier de maniere unique dans le monde les images produites,

* de garantir la perennite des images (Dicom est maintenant universel),

. d'acceder aux solutions d'archivage definies & I'echelle d'un ou plu- sieurs hepitaux (Pacs),

o de predire la possibilite d'interconnexion des-appareils & partir d'un document de conformite ou conformance statement emis pour cha- cune des machines respectant cette norme,

" d'assurer une compatibilite du materiel avec les equipements futurs,

. de stimuler la concurrence entre les differents constructeurs et d'as- sainir le marche en liberant les utilisateurs des contraintes techniques ou financieres imposees par certains constructeurs,

* de favoriser I'utilisation d'un vocabulaire medical contrele,

" d'envisager I'integration du dossier d'imagerie anatomopathologique ou hematologique au dossier patient informatise

" de gerer des comptes rendus d'imagerie structures [7].

L'adoption du format Dicom,2 devrait permettre le developpement de reseaux d'echanges interdisciplinaires de textes et d'images de tous types et, & terme proche, completer voire remplacer le format HTML du dossier Adicap actuel.

Dicom, qu'est-ce que c'est ?

Le terme << Dicom ~[1] eveque souvent un format de fichier des images medicales. Cependant, Dicem est bien davantage qu'un ,, format ,, d'image de plus comme le JPEG, il s'agit aussi d'une norme de com- munication securisee en reseau. Ce standard specifie un ensemble de protocoles de communication en reseau ainsi que la syntaxe et la semantique des informations qui peuvent etre echangees en utilisant ces protocoles.

Message Dicom

En pratique, un fichier Dicom comprend les donnees correspondant aux pixels de l'image, habituellement groupees & la fin du fichier, pre- cedees par d'autres donnees techniques et demographiques. Les infor- mations qu'il est possible d'associer aux images sont detaillees dans le dictionnaire de donnees de la norme Dicom.

Le premier point fort de cette norme est donc la richesse des infor- matiens (figure 4) que I'on peut associer aux images, qu'il s'agisse d'in-' formations concernant le patient (etat civil, &ge, poids), d'informations liees a la production des images (technique utilisee, medecin res- ponsable de l'examen, type d'examen, type de prelevement, type de station ayant produit I'image, etc.) ou encore d'informafions d'inter- pretation medicale de zones dans I'image (annotations, compte-ren- dus structures, etc.).

Le traitement Dicom d'une information consiste & apparier un objet Dicom appele objet d'information ou Object (par exemple une lame virtuelle) & une fonction specifique ou Service & appliquer & cet objet (par exemple ,, & archiver ,,). La combinaison d'un objet d'information (,, Information Object ,,) avec un , Service ,, est appelee : Serv ice /Object Pair ou SOP. Cette parite Information/Service est I'element principal de la conformite & la norme. Une machine en confor- mite & la norme dolt gerer au minimum une classe de parite Service/Objet et pas seulement emettre ou recueillir des fichiers d'images & la norme Dicom.

4.1.2. Pacs : la solution d'archivage d' images m~dicales Dicom

Un Pacs est un syst~me informatique qui permet d'archiver, de trai- ter, de communiquer et de visualiser toutes les images produites par une ou plusieurs institutions. Developpee & partir du debut des annees 1980 en synergie avec les nouvelles techniques d'imagerie d'emblee numeriques (echegraphie, tomodensitometrie...), la technologie des

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Pacs se banalise du faits d'evolutions recentes : evolution de la puis- sance de calcul et des capacites de stockage (10 ~ 100 tera-octets en ligne), capacites de transfert tres augmentees, acces de plus en plus rapide 8. des examens archives, emergence au niveau international de normes d'echanges d'images medicales numeriques (Dicom 3.0), integration des images medicales dans le dossier patient au meme titre que les donnees administratives, cliniques ou biologiques.

Initialement developpes aux t~tats-Unis et au Japon, les Pacs se mul- tiplient largement aujourd'hui un peu partout dans le monde et notam- ment en Europe.

4.1.3. Les perspect ives - SGL (Syst~me de gestion de labo- ratoire) - S l H (Syst~me d'information hospital ier) - Dicom

De Ha telepathologie aux stations d'acquisition int~gr(~es au Syst~mes d'information de sante

Actuellement, dans les services d'anatomie pathologique et d'hema- tologie, des images numeriques sont produites en routine et il est facile de les transmettre & des correspondants distants. II existe un enjeu & passer de systemes de telepathologie point & point & des systemes de communication securisee et standardisee d'images congus pour s'integrer aux flux d'informations existant au niveau des etablissements de sant&

La prise en charge des patients necessite un acces & toutes les infor- mations pertinentes. C'est pourquoi, le Systeme d'information hospi- taller dolt fournir aux professionnels de sante, & chaque etape de la prise en charge du patient, les informations administratives et medi- cales necessaires & la prise de decisions [4].

En effet, de nombreux appareils et systemes informatiques produisent et rassemblent des donnees au fur et & mesure de la prise en charge des patients mais ne sont pas capables de communiquer entre eux de fagon efficace. Pour y parvenir, il est necessaire de definir un cadre technique pour I'organisation des echanges de donnees qui soit adapte aux exigences des professionnels de sante, aux besoins des patients et accepte par les fournisseurs des produits qui realiseront ces echanges.

Les standards sont des elements cles d'un tel cadre mais ne sont pas suffisants, car les standards proposent des options multiples laissant la place & des interpretations multiples et aucun standard ne peut cou- vrir & lui seul I'integralite du domaine medical. L'initiative recente IHE (Integrating the healthcare enterprise.) a justement ete creee pour corn- bier le fosse entre I'existence des standards et la mise en oeuvre pra- tique de I'integration [2].

~HE, qu'est-ce que c'est ?

Medecins, infirmi~res et gestionnaires souhaitent la mise en place d'une organisation dans laquelle I'information circulerait de fagon transparente, d'un equipement & I'autre, d'un service & I'autre, toujours accessible instantanement quel que soit le poste de travail. Afin de combler ce souhait il faut un chef d'orchestre, une partition et des repetitions.

Un chef d'orchestre Le chef d'orchestre a pour objectif de specifier, en respectant les normes et standards internationaux reconnus tels que Dicom, les echanges d'information entre les modules du dossier patient infor- matises utilises par les differents acteurs qui assurent la prise en charge du patient.

Une partition Le cadre technique d'IHE est un document de specifications tech- niques qui precise comment doivent ~tre realises les echanges per- mettant I'integration des systemes.

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Le num~rique en anatomie pathologique et en cytologie h~matologique

Gestion r seau de l'image diagnostique l%'l'lllql I I III I

H6pital L a b e r a t o i r e

s # d ~ l l s & s

*,tS post, Macro - Sc~u~

Smtiom ~ _ i d l i m miero*e~Mms ¢ Z

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R6seau du laboratoim

Postes d q m ~ e s s i e u / - comptc-rcn& - f cb iv~e Sta t ions de Consu l ta t ion - ~ t 6 photo

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P A C S - S I H - I n t m n e t

Ext6rieur Demmd~ d'mris ct r ~ n ~ s : ~ r ADICA? ~

~ r s cdaber~fs Ateliers-forums, public~oos, ¢on_eensus, Frctocdes : TRIDEM

Servan~ derf~mltZs et dos i~ - ttimt TeleSlide ....

Les repetitions : les tests de connectivit6 (ou connectathons)

La verification de la conformite et du bon fonctionnement de ces pro- duits est realisee au cours d'un test de connectivite organise par IHE durant une semaine complete : le connectathon. Enfin, des demons- trations sont organisees pendant des expositions ou des congres afin de convaincre les industriels du domaine non membres d'IHE de rejoindre ia demarche et les utilisateurs du b6nefice de cette initiative.

4.2. Integration de [' image morpholog ique au dossier pat ient

4.2,1. Comment sont ~quip~es les structures et quelles orientations se dessinent ?

Les equipements en place et leur evolution En France, les structures sont assez dispersees et chaque sp~cialit6 fonctionne de manieretres ind6pendante de la specialit6 voisine.

Si I'on s'interesse au parc de stations installees en France (400 sta- tions en France, pdncipalement par Samba Technologies et Tribvn), nous pouvons faire le constat suivant.

• L'essentiel des sites dispose d'une station unique. Cette station archive des images principalement & titre de reference externe, pour les discussions de staff et exceptionnellement pour des demandes d'avis. Cette station accede eventuellement aux ressources reseau de la structure, mais ne partage pas sa banque d'images avec d'autres postes.

• Environ 10 % des sites comportent plusieurs stations : micro, macro, postes de lectures des images. Ces postes partagent un e banque d'images centrale, mais ne sont pas raccordes au systeme de gest!on du laboratoire.

Les sites plus importants, historiquement ou resultant de regrou- pement de structures, tendent & adopter un schema de reseau interne visant d'une part a. une documentation systematique des

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Le numerique en anatomie pathologique et en cytologie h#matologique

observations et d'autre part & un meilleur partage des donnees mor ~ phologiques dans le cadre de la gestion de par le systeme de ges- tion de laboratoires.

Ainsi les stations tendent & se specialiser :

• station de macroscopie,

• station de routine avec acquisition simplifiee d'images sur une refe- rence dossier patient ; chaque microscope d'observatien est ainsi dote d'un systeme d'acquisition d'images relie au reseau,

• stations specialisees : - image haute resolution, - images de fluorescence, - production de lames virtuelles, - exploitation de Tissue Micro Arrays.

Le phenomene est recent : un seul site en 2002, mais 5 en 2004. II traduit cependant la volonte des morphologistes de rompre leur iso- lement. L'image est partagee dans la structure, geree dans le cadre du syst~me de gestion de laboratoires et peut ensuite rejoindre les autres modalites dans le dossier patient par conversion au format Dicom. L'architecture generale peut se decrire par le schema de ,, ges- tien de I'imagerie diagnostique ,, (figure 5).

4.2.2. Quelles sent les difficult~s qui subsistent pour une integration plus complete ?

Nous en voyons deux principales.

1) Def imdon d'une norme d'interfaqage Micro(macro)scopie/ Systernes de gestion de laboratoire

La production d'un dossier Adicap peut ~tre commandee par le sys- teme de gestion de laboratoire. Une vingtaine de solutions differentes existent sur le seul marche fran(~ais. Le protocole d'echange avec les systemes d'imagerie necessite donc une normalisation minimale repon- dant aux besoins de I'ensemble des structures. De cette faoon, les don- nees patient pourront etre combinees aux donnees morphologiques pour la production de fichiers Dicom complets.

2)introduction des specificites de is morphologie diagnostique dans le Dicom en iumi~re visible

II y a eu un effort pour 6tendre le Dicem a I'image macro et micro- scopique en lumiere visible, mais la prise en compte des orientations des morphologistes est incomplete. II est donc necessaire que ces derniers contribuent & une extension de la norme qui permettra I'exis- tence de visualiseurs Dicom affichant efficacement les lames virtuelles et prenant en compte d'autres problematiques specifiques que nous n'avons pas abordees ici telles les possibilites d'exploitation de piles d'images [10] (profondeur de champ etendue et representation 3 D).

La participation de I'ensemble des acteurs & une demarche I H E devrait permettre de definir et de valider ces extensions de compatibilit&

5. Conclusion

L a microscopie diagnostique travaille sur un materiel biologique par- ticuli~rement difficile & representer sous forme numerique, ce qui

a conduit les morphologistes soit & echanger des images cles, soit & mettre en ceuvre des configurations Iourdes non standardisees. L'experience accumulee gr&ce & ces differentes demarches peut maintenant se developper gr&ce aux progr~s des techniques de nume- risation et de transmission d'images.

D'une part, les solutions developpees peuvent maintenant converger vers une solution unifiee, mais modulaire avec un format de document partage (le dossier Adicap) et d'autre part ce format de document peut tirer parti de la standardisation proposee en imagerie radiologique pour rejoindre le standard Dicom.

Pour que I'imagerie de morphologie diagnostique trouve sa place en tant que modalite et puisse, contdbuer au dossier patient, il reste deux categories de travaux & poursuivre : d'une part s'assurer que le Dicom (lumiere visible) evolue bien pour satisfaire aux besoins des morpho- Iogistes, et d'autre part engager des procedures IHE pour que les dif- ferents systemes industriels intercommuniquent de fa(~on effective jus- qu'au dossier patient.

References [1] NEMA ftp://medicaLnema,org/medical/dicom/ 2003L [2] Chaonin D.S. Parisot C, Wanchoe V, Leontiev A., Siegel E.L Integrating the healthcare enterprise : a pri- mer. Part 3 : What does 1HE do for ME? Radiographics 21 (5) (2001) 1351-1358. [3] Costello S., Jonnston D., Dervan P., O'Shea D., The virtual pathology slide software suite, 7 th

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for patholog thology and Microscopy. Poiand~ ' * " . . . . .

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