Új eljárások az indirekt immunfluoreszcens elvű autoantitest tesztek kiértékelésében: a számítógéppel támogatott mintázatfelismerés lehetőségei és korlátai

Dátum
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

Háttér: Az indirekt immunfluoreszcens teszt az egyik legrégebb óta autoantitestek kimutatására használt módszer. Számos előnye mellett hátránya, hogy a fluoreszcens képek kiértékelése bonyolult, időigényes feladat, mely a harmonizáció irányába tett lépések ellenére még mindig jelentős mértékben szubjektív. A kiértékelés automatizációja, számítógépes eljárások bevezetése a folyamat felgyorsítását, standardizálását, a variabilitás csökkentését, a szakértő idejének felszabadulását teheti lehetővé. A rutin diagnosztikába történő bevezetés feltétele viszont, hogy a számítógépes rendszer új eljárásai által nyújtott lehetőségeket és korlátokat megismerjük, az új kiértékelési módokat karakterizáljuk és összevessük az eddig használt hagyományos értékeléssel. Módszerek: Vizsgálatainkban a EUROPattern fluoreszcens mikroszkópot használtuk antinukleáris (ANA) és anti-neutrophil citoplazmatikus antitest (ANCA) indirekt immunfluoreszcens tesztek számítógéppel támogatott kiértékelésére. Az ANCA diagnosztika területén kisér-gyulladásban, autoimmun betegségben és más gyulladásos kórállapot gyanúja vagy követése miatt a laboratóriumunkba küldött rutin minták sorozatán hasonlítottuk össze a képelemző és mintázatfelismerő algoritmus (EPa), illetve a képernyőn végzett értékelés eredményeit a hagyományos mikroszkópos kiértékeléssel. Az ANA vizsgálatok területén a HEp-2 sejteken látható autoantitest mintázatok közötti interferenciát vizsgáltuk és hasonlítottuk össze a különböző értékelési eljárásokat. Eredmények: Az ANCA minták értékelése során mind a mintázatfelismerés, mind a mintázat intenzitásának reprodukálhatóságát megfelelőnek találtuk. A kép fényintenzitásán alapuló számítógépes titerbecslés 1:80 feletti értékeknél viszont nem mutatott lineáris összefüggést a végponti titerrel, erős pozitív C-ANCA mintáknál néhány esetben ráadásul jelentős alábecslést adott. Az 568 minta esetén összességében 86,1%-ban, negatív mintáknál 81,8%-ban, nemnegatív mintáknál 96,4%-ban adta meg a minősítést a képelemző algoritmus a hagyományos mikroszkópos leolvasásnak megfelelően. Képernyőn történő leolvasásnál a teljes konkordancia 96,7%, míg az egyezés aránya a negatív és a nemnegatív esetek körében 95,3%, illetve 100% volt. Az ANCA mintázatot az EPa 69,0%-ban, a képernyőn végzett értékelés 95,1%-ban sorolta be helyesen. A két leggyakoribb ANA mintázat egyidejű jelenléte esetén jelentős interferencia kialakulását demonstráltuk. A finomszemcsés magmintázat zavarja a homogén magmintázat felismerését, és fordítva. A homogén mintázat zavaró hatása miatt az esetek döntő többségében a szemcsés mintázat nem is látható, ha titere alacsonyabb, mint a homogén mintázaté. Egy második mintázat jelenlétében mind a homogén, mind a szemcsés mintázat felismerése és erősségének megítélése képernyőn végzett értékelésnél hasonló, számítógépes képelemzéssel rosszabb, mint hagyományos leolvasással. Következtetés: A EUROPattern automatizált mikroszkópos rendszer ANA és ANCA tesztek esetén is alkalmas indirekt immunfluoreszcens lemezek humán értékelő által képernyőn végzett, számítógéppel támogatott kiértékelésére. Önállóan, felhasználói ellenőrzés nélkül az általunk vizsgált verziójú képelemző algoritmus nem használható eredmények kiadására, mivel rutin ANCA kivizsgálásra érkező és kevert ANA mintázattal rendelkező mintáknál mind a pozitív-negatív minősítés, mind a mintázatfelismerés terén teljesítményben elmaradt a referencia módszernek tekintett hagyományos mikroszkópos leolvasástól. Az egyetlen mintahígítás fluoreszcencia intenzitásából becsült titer meghatározás nem váltja ki a sorozathígításon alapuló titrálást. Az automatizált fluoreszcens mikroszkópok alkalmazásával elkerülhető a sötétszobában folyó munka, a papír alapú munkalisták használata, gyorsabbá tehető a kiértékelés és lehetséges a mintázatról készült képek eltárolása.


Background: The indirect immunofluorescence test is one of the oldest methods used to detect autoantibodies. It has many benefits, but the interpretation of fluorescence images is a complex, time-consuming task, which is still considered markedly subjective, despite the steps towards harmonisation. Automation, computerised procedures can increase throughput, reduce variability of results and workload of expert. However, the introduction of computer-aided techniques into routine diagnostics requires that the possibilities and limitations of the new procedures be understood and compared with the conventional evaluation means. Methods: In these studies, we used the EUROPattern fluorescence microscope for computer-assisted evaluation of indirect immunofluorescence assays in antinuclear (ANA) and anti-neutrophil cytoplasmic antibody (ANCA) testing. In the field of ANCA diagnostics, we compared the results of image analysis and pattern recognition algorithm (EPa) and on-screen evaluation with conventional microscopic evaluation on a series of routine diagnostic or follow-up samples of patients with small-vessel inflammation, autoimmune disease and other inflammatory disease states sent to our laboratory. In the ANA study, we investigated the interference between HEp-2 ANA patterns and compared the evaluation modalities. Results: We found reproducibility of ANCA pattern recognition and intensity estimation suitable. At the same time, relationship of single well titer estimation and end-point titer was not linear above 1:80, even significant underestimation occurred in case of strong C-ANCA positivitity. Total agreement of image analysis algorithm with the conventional evaluation was 86.1% for all (568) samples, 81.8% for negative samples and 96.4% for non-negative samples. Overall concordance was 96.7% for on-screen readings, while agreement rates for negative and non-negative cases were 95.3% and 100%, respectively. Rate of correct classification of ANCA patterns was 69.0% by EPa and 95.1% during on-screen evaluation. Significant interference between ANA patterns was demonstrated if homogeneous and fine speckled nuclear patterns were present in the sample at the same time. Fine speckled pattern interferes with the recognition of homogeneous pattern, and vice versa. Due to the influence of the homogeneous pattern, the speckled pattern is not even visible in the vast majority of cases if its titer is lower than that of the homogeneous pattern. Quality of on-screen recognition and intensity estimation of patterns is similar to conventional evaluation, but computer-assisted image analysis by itself is inferior. Conclusion: The EUROPattern automated microscope system is suitable for interpretation of ANA and ANCA indirect immunofluorescence slides if performed by an observer on the computer screen. Without validation of the user, the image analysis algorithm – at least the version used in our laboratory - cannot be used to report results, as it appeared to be inferior both for positive-negative classification and pattern recognition on sera with mixed ANA patterns and samples sent for routine ANCA testing, as compared to conventional reading. Titer estimation based on fluorescence intensity of a single well cannot substitute traditional titration. The use of automated fluorescence microscopes makes darkrooms and paper worklists unnecessary, while providing faster evaluation and storage of fluorescence images.

Leírás
Kulcsszavak
autoantitest, indirekt immunfluoreszcens teszt, antinukleáris antitest, anti-neutrofil citoplazmatikus antitest, számítógéppel segített, autoantibody, indirect immunofluorescence assay, antinuclear antibody, anti-neutrophil cytoplasmic antibody, computer-aided
Forrás