Dokument: Erprobung eines automatischen DNA-bildzytometrischen Messsystems an Schilddrüsenpunktaten

Titel:	Erprobung eines automatischen DNA-bildzytometrischen Messsystems an Schilddrüsenpunktaten
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62078
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230306-083055-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dogan, Tugba [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,64 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.02.2023 / geändert 27.02.2023
Beitragende:	Prof. Dr. Biesterfeld, Stefan [Gutachter] Prof. Dr. Stoecklein, Nikolas [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Mit der DNA-Bildzytometrie steht am Funktionsbereich Cytopathologie der Universitätsklinik Düsseldorf eine adjuvante TV-bildanalytische Untersuchungsmethode für den diagnostischen Alltag zur Verfügung, mit der sich über die Diagnose einer numerischen DNA-Aneuploidie die neoplastische Transformation von Zellpopulationen belegen lässt. Bisher wird diese Methode angewandt, indem ein Untersucher an einem Bildschirm die zu messenden Referenzzell- und Analysezellkerne mit einer Maus anklickt und sie so einzeln der Messung hinzufügt ("manuelle DNA-Bildzytometrie"). Ziel dieser Arbeit war, einen Prototyp eines automatisierten Messsystems für die DNA-Bildzytometrie an luftgetrockneten Schilddrüsenpunktaten zu erproben ("automatische DNA-Bildzytometrie") und einen direkten Vergleich mit früheren manuellen Messungen am identischen Ausstrich zu ziehen. Der Prototyp des automatischen Messsystems stammte vom gleichen Hersteller (Fa. Motic, Xianmen, China) wie das manuelle Messsystem auch (jeweils MotiCyte DNA Workstation) und wurde in Kooperation mit Universitätspartnern an der RWTH Aachen und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf entwickelt. Für die Untersuchung wurden DNA-bildzytometrische Messungen an 40 luftgetrockneten Ausstrichpräparaten von Feinnadelpunktaten der Schilddrüse von Fällen vorgenommen, in denen aus der Primärdiagnostik eine manuelle DNA-bildzytometrische Messung und ferner ein histologisches Follow-Up vorlagen. Die automatischen Messungen wurden nachträglich unter Verwendung eines neu entwickelten Klassifikators zur automatischen Zellkernerkennung und -zuordnung im Rahmen dieser Studie vorgenommen. Für die manuelle Messung wurden je Präparat ca. 300 Analyse- und 30 Referenzzellen ausgewählt, bei der automatischen Messungen wurden alle Zellen des gesamten Präparates erfasst. Für die anschließende Datenauswertung wurden die Zahl der Analysezellen und der Referenzzellen, die mittlere Referenzzell-IOD, der minimale und der maximale C-Wert, der 5cEE (5cER), der 9cEE (9cER) und die Lage der DNA-Stammlinie vergleichend betrachtet. Ferner konnten Daten zur Gesamttreffsicherheit, Sensitivität, Spezifität, positivem prädiktivem Wert und negativem prädiktivem Wert der konventionellen Zytologie sowie der manuellen und automatischen DNA-Bildzytometrie ermittelt werden. Im methodischen Vergleich erwiesen sich die Ergebnisse beider Messreihen bezüglich der Datenverteilung und statistischer Korrelationen als im Wesentlichen gut vergleichbar. Betrachtet man beide Messreihen durch Auswertung nach Lage der DNA-Stammlinie, nach der Zahl der 9cEE und in Kombination beider Größen dahingehend, ob sie als DNA-aneuploid oder als DNA-euploid zu interpretieren sind, so zeigt sich beim Vergleich der DNA-Stammlinien eine Übereinstimmung von 80%, für den 9cEE von 85% und für die kombinierte Auswertung von 72,5%. Insgesamt ergaben sich bezüglich der Interpretation der Messungen als DNA-euploid oder DNA-aneuploid in 14 Fällen (35%) Diskrepanzen bezüglich der DNA-Stammlinie oder dem 9cEE, die sich nicht in allen Fällen aufklären ließen, aus denen sich aber Anregungen für die Weiterentwicklung der Automatisation in der DNA-Bildzytometrie ableiten lassen. In zwei Fällen (5%) blieben die Unterschiede in den Messergebnissen unauflösbar. Vergleicht man die Ergebnisse beider Messmethoden bezogen auf die Treffsicherheit der drei diagnostischen DNA-bildzytometrischen Parameter mit den zytologischen und den histologischen Diagnosen, so zeigt sich, dass die Treffsicherheit nach Lage der DNA-Stammlinien gut vergleichbar und nach der Zahl der 9cEE nahezu identisch waren (jedoch mit diskrepanten Fällen, die näher betrachtet wurden). Bei der Treffsicherheit der kombinierten Auswertung zeigte die manuelle Messreihe etwas bessere Kennwerte. Die hier vorgelegte Studie basiert auf Untersuchungen an einem Prototyp mit einer inzwischen weiterentwickelten Software-Version aus dem Jahr 2011/2012, die seitdem in China fortgeschrieben worden ist. Insofern ist zu erwarten, dass sich über die vergangenen Jahre Verbesserungen in der Software ergeben haben, die sich positiv in der Anwendbarkeit der automatisierten Systeme auswirken könnten. Auf dem Stand der Software, der hier zur Verfügung stand, lässt sich sagen, dass eine Automatisation der DNA-Bildzytometrie auch an luftgetrockneten Ausstrichpräparaten technisch möglich ist, dass aber noch Defizite in der Methodik beseitigt werden müssen, um das Ziel einer wirklich automatischen Befunderstellung, bei der ein Untersucher nur noch zur Überprüfung der Bildgalerie benötigt wird, zu erreichen. Unsere Studie kann aber als eine systematische Pilotstudie des Lernens angesehen werden, aus der sich Schlüsse für weitere Planungen der Automatisierung bzw. der Interpretation ihrer Ergebnisse ziehen lassen. DNA image cytometry is an adjuvant TV image-analytical examination method available at the Cytopathology Division of the University Hospital Düsseldorf for everyday diagnostic use. It allows neoplastic transformation of cell populations to be proven via diagnosis of a numerical DNA aneuploidy. Until now, this method has been applied by an investigator clicking on the reference cell and analysis cell nuclei to be measured on a screen using a mouse and thus adding them to the measurement one by one ("manual DNA image cytometry"). The aim of this work was to test a prototype of an automated measurement system for DNA image cytometry on air-dried thyroid punctates ("automated DNA image cytometry") and to draw a direct comparison with earlier manual measurements on the identical smear. The prototype for the automated measuring system came from the same manufacturer (Motic, Xianmen, China) as the manual measuring system (MotiCyte DNA Workstation) and was developed in cooperation with university partners at RWTH Aachen and Heinrich- Heine- University Düsseldorf. For the study, DNA image cytometric measurements were carried out on 40 air-dried smear preparations from fine needle punctates of the thyroid gland from cases in which a manual DNA image cytometric measurement as well as a histological follow-up were available from the primary diagnostics. The automated measurements were subsequently carried out using a newly developed classifier for automated cell nucleus recognition and assignment within the scope of this study. For the manual measurement, approximately 300 analysis cells and 30 reference cells were selected per preparation; for the automated measurements, all cells of the entire preparation were recorded. For the subsequent evaluation of the data, the number of analysis and reference cells, the mean reference cell IOD, the minimum and maximum C-value, the 5cEE (5cER), the 9cEE (9cER) and the position of the DNA stem line were considered comparatively. Furthermore, data on the overall accuracy, sensitivity, specificity, positive and negative predictive value of conventional cytology as well as manual and automated DNA image cytometry were determined. In the methodological comparison, the results of both series of measurements proved to be essentially comparable with regard to data distribution and statistical correlations. We also looked at both series of measurements by evaluating them according to the position of the DNA stem line, according to the number of 9cEE and in combination of both variables to determine whether they are to be interpreted as DNA-aneuploid or DNA-euploid; agreement was 80% for the DNA stem lines, 85% for the 9cEE and 72.5% for the combined evaluation. In 14 cases (35%) there were discrepancies in the interpretation of the measurements as DNA euploid or DNA aneuploid with regard to the DNA stem line or the 9cEE, which could not be resolved in all cases; however, this offers suggestions for the further development of automation in DNA image cytometry. In two cases (5%), the differences in the measurement results remained unresolvable. Comparing the results of both measurement methods related to the accuracy of the three diagnostic DNA image cytometric parameters with the cytological and histological diagnoses, it can be seen that the accuracy according to the location of the DNA stem lines was comparable and according to the number of 9cEE was almost identical (however, with discrepant cases that were investigated more closely). For the accuracy of the combined evaluation, the manual measurement series showed slightly better characteristic values. This study is based on investigations using a prototype with a software version from 2011/2012 that has since been further developed in China. In this respect, it is to be expected that improvements have been made to the software over the past years, which could have a positive effect on the applicability of the automated systems. Based on the state of the art of the software that was available to us, it can be said that automation of DNA image cytometry is technically possible even on air-dried smear preparations, but that deficits in the methodology still need to be eliminated in order to achieve the goal of truly automated report generation, where an examiner is needed only to check the image gallery. However, our study can be seen as a systematic pilot study of learning, from which conclusions can be drawn for further planning of automation or the interpretation of its results.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Cytopathologie
Dokument erstellt am:	06.03.2023
Dateien geändert am:	06.03.2023
Promotionsantrag am:	25.11.2021
Datum der Promotion:	23.02.2023