La Pathologie Numérique et nunc et semper

Catherine Guettier

Service d’ Anatomie Pathologique Hôpitaux universitaires Paris Sud

APHP-Paris Saclay

Faculté de Médecine Paris Sud - Université Paris Saclay

Carrefour Pathologie 2020

Conférence SFP : Pathologie numérique

Absence de liens d’intérêt

La Pathologie numérique : définition

Utilisation d’une solution numérique pour l’examen histologique de cellules et tissus pathologiques

▪ Acquisition▪ Gestion ▪ Analyse▪ Partage

Lame de verre ACPUn seul pathologiste

Ressources biologiques

Applications▪ Diagnostic primaire▪ Teleextemporané▪ Télépathologie pour second avis▪ Analyse d’image▪ Recherche (IA) ▪ Enseignement

« Data » médicalesTissue-omics

Intégration avec d’autres data

RadiomicsGenomics

TranscriptomicsProteomics

Metabolomics

Impacts de la Pathologie numérique sur le Workflow

Stockage

Ergonomiedu travail

Qualité des coupes et

des colorations

Code 2D

Etape supplémentaire

dans leworkflow

Bruges UtrechtManchester

CoventryLeeds

Rennes

Paris APHPPraxea

Cerba

Grenade

Barcelone

Catania

Budapest

Genève

Medipath

La Pathologie numérique et les pathologistes

Sujet d’intérêt▪ Modernité▪ Portabilité▪ Quantification des biomarqueurs ▪ Partage

Points d’inquiétude▪ Modification complète de l’ergonomie de travail▪ Crainte de perdre de la qualité diagnostique▪ Délai dans le diagnostic (étape supplémentaire)▪ Concurrence pour les pathologistes à terme

L’expérience des Hôpitaux Universitaires Paris Sud

30 000 cas / an1 100 lames/jour

▪ ARS Ile de France▪ Grand Paris▪ APHP

Enseignement 2007

Téléextemporané 2013

PF Télépathologie 2014

Recherche 2016

Algorithme 2017

Routine 2018

Gain de temps, mesures, échanges internes, antériorités

Aide à la réorganisation des structures ACP

Téléconsultation de second avis

Quantification des biomarqueurs

Algorithmes d’aide au diagnostic

Recherche « OMICS »

Pourquoi passer à la pathologie numérique

Sommes-nous prêts passer à la pathologie numérique?

RéglementationFDA: Classe II/ ensemble du système Philips 2017,autorisation pour le diagnostic primaire Scanner Leica 2019

Marquage CE -IVD

Validation diagnostique

Villa Am J Clin Pathol 2018: 149: 344-351

Daily biopsy diagnosis in surgical pathology:concordance between light microscopy and whole-slide imaging in real-life conditions

La conduite du projet

▪ Groupe Projet d’amontRédaction du cahier des charges Prospection pour le hardware et le software

▪ Comité de Pilotage hebdomadaireIdentification et résolution des problèmes, surveillance des métriques

▪ Ingénieur en imagerieWorkflow de numérisation, formation du personnel médical et non

médical, veille technologique

▪ Implémentation progressiveImmunofluorescence juin 2016Toutes les lames sauf les frottis CV et LCR à partir de juin 2019

ServeurHP DL380 Gen 10, RAM 128GoBi-Xeon 8cores 3GHz

23 To 100 To

Ordinateur

• Workstation -Lenovo ThinkstationP510

• Hard disk 1TB SATA 3.5"" Hard Drive - 7200 rpm

• Exploitation System Win 10 Pro 64 bits

• Processor Intel Xeon E5-1620 V4

• Memory 16 Go

Carte graphique

• Nvidia QuadroM2000 (Dp x 4) -4GB

Ecrans

• Ecran Standard 24’’ for the LIS

• Ecran HQ 27’’ DICOM intégré 2560 x 1440 pour les lames numériques

Pathologie numérique : l’équipement

Vitesse réseau: 10Gbits/s

Progrès technologiques des scanners et de l’infrastructure2007 2016 2018 2020

Numérisation Bandes Tuiles Tuiles Tuiles/Bandes

Lecture code 2D Non Oui Oui Oui

Simplicité de l’interface Non Non +/- Oui

Temps 15x15mm (x40) 13mn 5mn 1mn 32 s

Détection tissu Non Non Non Oui

Rescan Non Non Non Oui

Résolution (obj 40) 250nm/pixel 120nm/pixel 120nm/pixel 120nm/pixel

Z-stack Non Oui Oui Oui

Fluorescence Non Oui Oui Oui

Chargeur 5 à 12 300 1000 1000

ViewerFormat

propriétaireFormats multiples Formats multiples Formats multiples

Stockage Gigaoctets Teraoctets Petaoctets Différents niveaux

Réseau Kilobits Megabits Gigabits Gigabits

Scanner

Support infrastructure

Qualité visuelle des lames numériques

2007 2020

Scanners de lames

Capacité de 60 à 1000 lamesLumière blanche/fluorescence

Débit de numérisation (15x 15mm): 60 à 100 lames / h

Capacité en lames

Facilité de chargement

Facilité d’utilisation de

la console

Rapidité de la numérisation

Qualité des images (taille du

pixel, flou)

Format d’images

ouvertFluorescenceZ-stack

Marquage CE IVD/FDA

Philips

Leica Leica

Hamamatsu

3D-Histech 3D-Histech

Christophe Deroulers, Université Paris Saclay

Quelles améliorations?

▪ Robustesse▪ Automatisation▪ Reconnaissance à 100% des codes 2D▪ Flou < 2%▪ Détection améliorée des sections tissulaires▪ Fonction « Rescan »?▪ Format d’images interopérables▪ Maintenance type équipement critique

▪ Comptage des mitoses

▪ Détection des agents pathogènes (HP)

▪ Polarisation

Les aspects IT

▪ Réseau informatique: 10Gbits/s

▪ Serveurs Taille moyenne d’une lame numérique biopsie : 0,6 GoTaille moyenne d’une lame PO: 2,7 GoTaille moyenne d’une lame FISH: 20 Go

▪ Stratégie de stockagePurge automatiqueSélection des lames numériques à conserverStockage chaud/Archivage/ Archivage froid

▪ Interface Données du Soin/ EDS/ Base de données Recherche et Valorisation

Postes de travail médecins

Ordinateur

• Station de travail - Lenovo Thinkstation P510

• Disque dur 1TB SATA 3.5"" Hard Drive - 7200 rpm

• Système d'exploitation Win 10 Pro 64 bits

• Processeur Intel Xeon E5-1620 V4

• Mémoire 16 Go

Carte graphique

• Carte graphique : Nvidia QuadroM2000 (Dp x 4) -4GB

• Stable pour la colorimétrie

2 Ecrans

• Pour le SGL un moniteur standard 24’’

• Pour les images un écran 27’’ DICOM intégré 2560 x 1440

Pays Logiciel Offre FormatsRéglemen-

tationRéférences

3DHistechHongrie

(Sysmex)

Case manager

Clinical viewer

SGL

Scanner +/- SWLeica Aperio SVS Hamamatsu

NDPI

3D Histech MRXSCE IVD

University

Hospital

Budapest

Philips Holland Intellisite Scanner + SW

iSyntax

Leica Aperio SVS* Hamamatsu

NDPI*

3D Histech MRXS*

CE IVD

FDA Class II

Saint-Jean de

Bruges

Leica

Biosystems

Europe/

USAE-slide manager

Scanner +/- SWLeica Aperio SVS Hamamatsu

NDPI*

3D Histech MRXS*

CE IVD

FDA Class IILeeds

Roche Europe uPath SW +/- Scanner

Roche Ventana BIF*

Leica Aperio SVS Hamamatsu

NDPI

3D Histech MRXS*FDA??

Sectra Suède

Sectra Digital

Pathology

Solution

SW

Leica Aperio SVS Hamamatsu

NDPI

3D Histech MRXS*

Roche Ventana BIF*

CE IVD Utrecht

Tribvn

HealthcareFrance Calopix SW

Leica Aperio SVS Hamamatsu

NDPI

3D Histech MRXS

Roche Ventana BIF

CE IVDLiège

Montréal

Telemis Europe TM Microscopy SW Europe

Intégration avec le SGL

Pathologie numérique: les solutions logicielles SGL/SGI

Qu’attend-on d’un SGI en pathologie numérique?

Liste de travail pour chaque médecin

Plateau virtuel: feuille de demande pdf, feuille de paillasse pdf, images de macroscopie, lames numériques

Information en temps réel sur l’état de chaque cas

Fonctionnalités et convivialité du viewer

Intégration de la macroscopie et du téléextemporané

Intégration des algorithmes de quantification et d’aide au diagnostic

Gestion du stockage et de l’archivage

Liste de travail

Plateau virtuelPlateau virtuel

ViewerMultiformatsFluiditéTrackingAnnotations

Quelles améliorations?

SGL/SGI un seul logiciel ou une interface robuste

Gestion de l’ensemble de la macroscopie

Gestion de l’examen extemporané

Gestion de la purge/stockage/archivage

Multiscanners

Interfaçage avec les algorithmes d’aide au diagnostic

Evolutivité

Le coût de l’équipement et du SGI?

Scanners: 600 000€ (1 scanner lumière blanches 1000 lames + 1 scanner lumière blanche et

fluorescence 250 lames + 2 scanners extemporanés monolames)

+ 200 000€ (nécessité d’un scanner lumière blanche supplémentaire)= 800 000€

SGI de pathologie numérique: 40 000€

Postes de travail (2500/poste): 70 000€

Serveur: 25 000€

1 000 000€ pour 30 000 dossiers/an

Les difficultés et les solutions

Préanalytique (qualité des lames)

Inadéquation des magasins de lames des colleuses de lamelles

Reconnaissance des codes Data Matrix

Détection des coupes tissulaires

Zones de flou

Interface SGL et IMS

Capacité de stockage limitée

Détails techniques en amont de la numérisation

Lames

Qualité des coupes

Colorations stables

Lamelles/film

Colle

Lamelle mal posée

Séchage +++

Codes 2D

Qualité de l’impression

Colorants

Imprimante thermique p à poste

5% à 20% de non reconnaissance

Magasins de lames

Chargeurs de lames colorateurs

Chargement du P1000

Chargeurs de lames colleuse de lamelles

Flou > à 20% de la surface numériséeNbre de lames %

8 juillet 12 / 716 1,68%9 juillet 33 / 823 4,01%11 Juillet 54 / 780 6,92%12 juillet 50 774 6,46%12 aout 41 / 523 7,84%13 aout 13/ 365 3,56%14 aout 6 / 407 1,47%22 Aout 20 /464 4,31%23 Aout 10 / 450 2,22%

Christophe Deroulers, Université Paris Saclay

Détails techniques de la numérisation

Profils

Spécimen

Tissu

Coloration

Profils au X20 et au X40: 3 profils standards (HES 20x,

Immuno 20x et biopsie gel) puis autres (cytologie, mitoses…)

Flou

Qualité des lames

Séchage

Amélioration des points de focus

Rescan

Défects

Détection intelligente des

tissus

Adaptation du profil

Intégration de l’étape de numérisation dans le workflow

Nombre de lames numérisées/jour

Lissage de la production des lames dans la journéeCoordination entre coloration et numérisationSéquence: lames immuno 1 , biopsies urgentes 1 , biopsies, PO prioritaires et lames immuno 2 , biopsies urgentes 2 , PO standardsLames d’immunofluorescence durant la nuit

juin

juillet

août

septembre

octobre

Nombre de lames numérisées /heure

P1000: 53s /lameP250: 1mn14s/lame

Les avantages sont-ils au rendez-vous

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

Gain de temps, mesures, échanges internes, antériorités

Aide à la réorganisation des structures ACP

Téléconsultation de second avis

Quantification des biomarqueurs

Algorithmes d’aide au diagnostic

Recherche « OMICS »

Amélioration du préanalytique

Moins de manipulation de lames (immunohistochimie)

Lecture des lames avec les internes

Partage de cas facilités avec les autres pathologistes

Vision globale des sections tissulaires

Archivage des lames clés

Comparaison avec les prélèvements antérieurs

Comptage, mesures, annotations

Pratique quotidienne

2013

Amélioration de la pratique quotidienne 1

Amélioration de la pratique quotidienne 2

Aide à la restructuration des activités ACP/Dématérialisation

• Diagnostic extemporané par télépathologie

• Télétravail• Station de travail adaptée :

• Double écran dont un avec résolution ≥4k

• Connexion filaire Ethernet (Pb des pare-feux)

Diamic

Calopix ou CaseCenter

Second avis en Anatomie Pathologique

Quantification des biomarqueurs

Marquage CE IVD et/ou FDARoche/VentanaVisiopharm3D Histech

Encore peu de « logiciels » disponibles ds le commerce

Conversion grâce aux projets IA

Quantification automatisée des fibres nerveuses épidermiques (Quantmetry)

Screening automatisé des foyers de cancer de la prostate (Context Vision)

Screening automatisé des foyers de cancer du sein (Primaa)

Screening automatisé des prélèvements de polypes coliques(Gustave Roussy- Cerba -Tribvn Healthcare)

Projet INNERVE

Punch cutané de 3 mm

Immunofluorescence pour la détection des fibres nerveuses et de la membrane basale épidermique

Scanner P250

Comptage des fibres

AUC : 0,95

Perspectives :- Améliorer les

performances de l’algorithme

- Développer une solution logicielle pour permettre au plus grand nombre de patients de bénéficier de cet examen

Financement HDH/BPI 2020

Algorithme de quantification de la densité des fibres nerveuses intraépidermiques par IA

Recherche « Omics »

Courtiol Nature Medecine 2019Saillard Hepatology 2020

Owkin

Adoption de la pathologie numérique

Novembre 2020

1PUPH 100%

1PUPH 100%

1 MCUPH 100%

1 PH 100%

1 PH 80%

1 PH 50%

1 PH 30%

1 PH 0%

1 PH Tps Pa NA

1 PHU 100%

1 AHU 60%

2 Internes 100%

3 Attachés NA

Conclusion: Si c’était à refaire?

Projet d’équipe

Une aventure stimulante

Persévérance/Endurance

Et nunc et semper

The team

• Sophie PREVOT

• Sophie FERLICOT

• Clovis ADAM

• Astrid LAURENT-BELLUE

• Pathologistes

PATHOLOGISTES

• Michel MARTIN

• Brigitte MESTRE

• Katia POSSEME

• Richard LONCHAMBON

• Techniciens

CADRES ET TECHNICIENS

• Mamess AZZOUD

• Anne JOUBERT

• Nicole PROUST

• Catherine MARCANTONIO

• Sophie RAUX

SECRETARIES

• Eric ADNET

• Eric POULLIER

INGENIEUR

INFORMATIQUE

• Olivier TRASSARD

INGENIEUR

IMAGERIE

• Jean-François POMEROL

• Vincent VERGER

• Jacques HANNABY

• Frédéric WUILQUE

INDUSTRIELS

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

Evolution de la réglementation

FDA: o Scanner de lames classe III en 2012o Classification en dispositif de Classe II de l’ensemble du système de

pathologie numérique (procédure de novo) de Philips (scanner et software, système de gestion de l’image, station de lecture) en avril 2017

“The bar for the analytical studies is especially high, as Philips utilized 4 sites, 27 pathologists, 2000 cases, 3400 slides (covering 20 organs and 54 sub-types), and 16,000 reads”.

Etats-unis

Canada

o Marquage CE IVD : déclaratif

Europe

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

La révolution numérique peut-elle avoir lieu?

La lame numérique fait-elle aussi bien que la lame de verre pour le diagnostic de routine?

Non infériorité par rapport à la lame de verre

▪ Pathologistes séniors entrainés à la lecture des lames numériques

▪ Au moins 60 cas de routine

▪ Délai d’au moins 15 jours

Concordance diagnostique intra-observateur

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

La révolution numérique peut-elle avoir lieu?

119 biopsies (749 lames)/ 3 pathologistes séniors/ délai >15j

▪ Concordance diagnostique LV/LN: 87.4%Discordances mineures 10,1%Discordances majeures 2.5%

▪ Défaut de concentration pour la lecture à l’écran▪ Mauvais affichage de la lame numérique (mauvaise qualité de la

lame de verre)

Villa Am J Clin Pathol 2017 sous presse

Daily biopsy diagnosis in surgical pathology:concordance between light microscopy and whole-slide imaging in real-life conditions

PATHOLOGISTS IN IDF % OF PATHOLOGISTS OLDER THAN 55 & 60 YEARS OLD

La révolution numérique peut-elle avoir lieu?

38 études sélectionnées

▪ % moyen de concordance diagnostique: 92.4%Kappa moyen : 0.75

▪ Temps diagnostique x 1.4 sur lames numériques

▪ Recommandations pour de nouvelles études