第61回日本臨床細胞学会総会春期大会共催セミナー3

デジタルサイトロジーへの挑戦と展望

広島大学病院病理診断科
石田克成

はじめに
近年、顕微鏡画像のデジタル化や医療領域へのAIやIoT技術の導入によって、デジタルパソロジーは飛躍的に進化している。病理組織画像と同様に細胞診にもデジタル化が行われ、精度管理やカンファレンスに利用されている。
一方、働き方改革やテレワークなどの必要性が高まっており、細胞診においてもAI診断によるデジタルサイトロジーの実用化や普及が期待されている。

今回、WSIでデジタル化した細胞診画像と顕微鏡画像を用いたアンケート調査を実施し、病変の推定、画質の評価を行い日常検査への導入の可能性を検証したので報告する。

デジタルサイトロジー運用を想定したアンケート調査
目的
デジタル化した細胞像でスクリーニング、同定を行ない、顕微鏡写真での同定結果と比較して、デジタルサイトロジーの現状を検証する。

・画質
・操作性・実現性
調査対象
・細胞検査士・細胞検査士を目指す社会人、学生今回の調査に用いた10症例
症例材料Pap

MG PAS

推定診断

異型細胞の出現数目的症例１

婦人科子宮頸部LBC●

多数

CIN1/LSIL

コイロサイト―シス、軽度の核所見

症例２

婦人科子宮頸部LBC●

多数

CIN3/HSIL(Severe dysplasia)

Severe dysplasia VS CISの鑑別

症例３

呼吸器肺ブラシ擦過●

多数

Small cell carcinoma

小細胞癌特徴所見

症例４

呼吸器肺ブラシ擦過●

少数Metastatic adenocarcinoma

柵状配列所見症例５

甲状腺穿刺吸引● ●多数

Papillary carcinoma

核内構造や核クロマチン所見

症例６

乳腺穿刺吸引● ●多数

Invasive ductal carcinoma

細胞重積性集塊や細胞結合性、核異型の観察

症例７

洗浄腹水

● ● ●

少数

Disseminated adenocarcinoma

胞体所見、核異型の観察

症例８

頚部リンパ節穿刺吸引

● ●

多数

Necrotizing lymphadenitis

三日月状核核片貪食組織球

症例９尿LBC●

少数

Small cell carcinoma

上皮結合性の有無、異型細胞の大きさの把握

症例１０膵EUS-FNA●

多数p-Neuroendocrine tumor

胞体や核クロマチン所見

調査方法

調査１

調査2

期間：5月17日～24日（8日間）

期間：5月25日～31日（7日間）

WEBアンケートその１
回答１

WEBアンケートその２
回答２

比較調査１ WSIを用いた調査

調査2 顕微鏡写真を用いた調査

調査内容

調査１ 25設問、調査２ 19設問

設問 1 都道府県

設問 18 画質設問 2 回答者情報

設問 19 背景所見の観察設問 3 細胞診経験年数

設問 20 細胞集塊の観察

設問 4 WSIの使用経験

設問 21 胞体の観察

設問 5 WSIの導入

設問 22 核の観察設問 6 スキャナーメーカー

設問 23 WSIの改善点

設問 7 スキャナーの使用年数

設問 24 WSIに期待すること

設問 8 症例1・・設問17 症例10設問 25 ご意見ご感想調査毎の回答者数

回答者の結果
調査対象・細胞検査士・細胞検査士を目指す社会人、学生

調査２

WSIPhoto

44 51 27

回答者の細胞診実務経験年数
調査１調査２WSIPhoto

経験なし

5

1

資格取得に向けて勉強中

4

2

1～5年

1815

6～10年

18

16

11～15年20

15

16～20年

97

21～25年

10926～30年

88

31年以上

35

合計

9578

実務経験年数

調査１のべ122人人

WSI導入の有無

WSIの使用年数

ただし、同施設の複数回答あり

ただし、同施設の複数回答あり

症例1

婦人科 （調査1 設問8 WSI / 調査2 設問4 Photo）

異型細胞の分布

症例1
調査１

調査２

WSIPhoto

NILM

40ASC-US

133ASC-H

20CIN1/LSIL

7075

CIN2/HSIL

20CIN3/HSIL (Severe dysplasia)

30

CIN3/HSIL (CIS)

10SCC

009578回答肢乖離点
・異型細胞が少ないため、WSIで見落とし。
・経験不足（経験なし、勉強中）症例2

婦人科 （調査1 設問9 WSI / 調査2 設問5 Photo）

異型細胞の分布

症例2
調査１

調査２

WSIPhoto

NILM

30ASC-US

11ASC-H83

CIN1/LSIL

01

CIN2/HSIL

1116

CIN3/HSIL (Severe dysplasia)

6254

CIN3/HSIL (CIS)

83SCC

209578

回答肢乖離点
・WSIの操作不慣れ
・異型度判定のバラツキ
・写真の異型細胞による判定の誘導

症例3

呼吸器科 （調査1 設問10 WSI / 調査2 設問6 Photo）

異型細胞の分布

症例3
調査１

調査２

回答肢WSIPhoto

No malignant cells

00

Squamous cell carcinoma

21Adenocarcinoma

00

Small cell carcinoma

9276

Malignant lymphoma

11

Metastatic adenocarcinoma

00Repair cells

009578

WSI, Photo共に良好な結果
SSC, MLの選択⇒経験不足
・実務経験なし 1名
・勉強中
2名

症例4

呼吸器科 （調査1 設問11 WSI / 調査2 設問7 Photo）

異型細胞の分布

症例4
調査１調査２WSIPhoto

No malignant cells

21

Squamous cell carcinoma

00

Adenocarcinoma

75

Small cell carcinoma

10Malignant lymphoma

00

Metastatic adenocarcinoma

8572

Repair cells

009578

回答肢腺癌の検出は十分可能
調査１
No malignant cellsの2名⇒経験は25年以上
WSI操作不慣れ症例5

甲状腺 （調査1 設問12 WSI / 調査2 設問8 Photo）

異型細胞の分布

症例5調査１

調査２

回答肢WSIPhoto

No malignant cells

10Adenomatous goiter

33

Papillary carcinoma

8675

Medullary carcinoma

00

Follicular tumor

50Malignant lymphoma

009578

Pap染色

ギムザ染色

調査１・No malignant cells 1名⇒細胞診経験なし
・核所見の特徴を捉える事が困難であった可能性症例6

乳腺 （調査1 設問13 WSI / 調査2 設問9 Photo）

異型細胞の分布

症例６

Pap染色
調査１調査２

回答肢WSIPhoto

No malignant cells

00Fibroadenoma

11Intraductal papilloma

415Invasive ductal carcinoma

8154

Ductal carcinoma in situ

989578ギムザ染色

調査２
茎構造のある細胞集塊の写真を提示したため、乳管内乳頭腫として考えた回答者が認められた。
写真を用いた調査では、撮影部位によって回答が誘導される恐れがある。

症例7体腔液 （調査1 設問14 WSI / 調査2 設問10 Photo）

異型細胞の分布

症例7調査１調査２WSIPhoto

No malignant cells

174

Reactive mesothelial cells

161Malignant mesothelioma

10Disseminated adenocarcinoma

6073

Malignant lymphoma

109578

回答肢Pap染色

ギムザ染色

PAS反応

Pap染色標本において異型細胞が少ないため、検出出来なかった。
ギムザやPAS反応標本の異型細胞の見落とし。

症例8リンパ節 （調査1 設問15 WSI / 調査2 設問11 Photo）

症例8調査１

調査２

回答肢WSIPhoto

No malignant cells

33

Reactive lymphoid hyperplasia

105

Necrotizing lymphadenitis

6767

Malignant lymphoma

132

Metastatic adenocarcinoma

219578三日月状核片貪食組織球の分Pap染色 布ギムザ染色三日月状核変貪食組織球の検出が決め手となる。
リンパ球は多彩で異型は乏しい。
患者の年齢と性別も壊死性リンパ節炎に特徴的である。

症例9

泌尿器 （調査1 設問16 WSI / 調査2 設問12 Photo）

症例9

異型細胞の分布
調査１

調査２

WSI

Photo

Negative for malignancy

30

Atypical cells

42

Suspicious for malignancy

77

Malignant LGUC

2226Malignant HGUC

2917

Small cell carcinoma

30269578

回答肢

背景はきれいで大きさの指標となる赤血球や好中球、尿路上皮細胞が見られない。
そのため、異型細胞の大きさを把握出来ないため、小細胞癌の推定が困難であったと考える。

症例10消化器 （調査1 設問17 WSI / 調査2 設問13 Photo）

異型細胞の分布症例10調査１調査２WSIPhoto

No malignant cells

00

Invasive ductal carcinoma

21

p-Neuroendocrine tumor (pNET)

8877

Anaplastic carcinoma

00

Malignant lymphoma

509578

回答肢

WSI, Photo共に正答率が非常に高い。
WSIでは5％がMLとして回答されている。上皮結合性の有無の判断や核クロマチン性状で鑑別が可能であると考えた。

正答率の比較
正答率

異型細胞推定病変

WSIPhotop-value

特徴細胞

症例 174%96%<0.001

少数症例 265%

69%

0.55

多い

症例 397%

97%

1.00

多い

症例 492%

89%

0.47

多い

症例 591%

96%

0.15

多い

症例 685%

69%

0.01

多い

IDC vs IDP

症例 763%94%<0.001

少数腺癌播種 vs 陰性

症例 871%86%

0.01

少数陰性 vs 悪性

症例 932%33%

0.88

少数UC vs Small cell ca

症例1093%

99%

0.03

多い

pNET vs ML

平均76%

83%

CIN1 vs ASC-US

ASC-US:Atypicalsquamouscellsofundeterminedsignificance
CIN:cervical intraepithelial neoplasia
IDC:Invasive ductal carcinoma
IDP:Intraductal papillomaUC:Urothelial carcinoma
ML:Malignant lymphoma

WSI
顕微鏡写真
正答率平均
正答率平均
＜ 83％
76％

標本作製法による正答率の比較
スクリーニング要素多い

正答率

標本作製法

スクリーニング要素少ない

正答率

WSI

Photo

標本作製法

WSI

Photo

婦人膣部頸部：LBC

症例 174%96%

気管支擦過：ブラシ捺印法 症例 397%

97%

婦人膣部頸部：LBC

症例 265%69%

気管支擦過：ブラシ捺印法 症例 492%89%

洗浄腹水：オートスメア

症例 763%94%

穿刺吸引：合わせ法

症例 591%96%

穿刺吸引：合わせ法

症例 871%86%

穿刺吸引：合わせ法

症例 685%69%

自然尿：LBC

症例 932%

33%

EUS-FNA：合わせ法

症例1093%

99%

平均

61%

76%

平均

92%

90%

p<0.001

病変を狙って採取し作製した標本はスクリーニングの要素が少なく正答率が高い。
一方、異型細胞や推定根拠となる細胞が少ない場合等、スクリーニングの要素が多い場合は正答率が低い傾向を示す。⇒スクリーニングには不向き

画質の評価WSIと顕微鏡画像の各所見の主観的評価について

（WSIのみの設問）

回答者全員がWSI画像の改善を求めている。

フォーカスが合いにくい⇒解像度の問題
画像の圧縮
非可逆圧縮方式 JPEG
圧縮率 1/15～1/20
JPEG2000圧縮率 1/30～1/50

サイズ小60×48ピクセル

×1/4

120×95ピクセル

×1/2

サイズ大
JAHIS病理・臨床細胞DICOM画像データ規約Ver.3.1より引用改変

圧縮された間欠な画像データとなる⇒画像の劣化⇒フォーカスが合いにくい

240×189ピクセル ×1

WSI

顕微鏡写真

背景所見は同等の評価が可能

WSI

顕微鏡写真

細胞集塊所見は同等の評価が可能

WSI

顕微鏡写真

細胞重積性なし
WSI画像、顕微鏡写真共に差異なし⇒細胞重積性がない標本作製が望ましい

WSI

顕微鏡写真

細胞重積性部分
WSI画像：画像の重なり、ノイズを認める。

WSI

顕微鏡写真

核縁や核クロマチン性状が不明瞭

WSI

顕微鏡写真

核縁や核クロマチン性状が不明瞭

WSI

顕微鏡写真

核縁や核クロマチン性状が不明瞭

WSI

顕微鏡写真

核縁や核クロマチン性状が不明瞭（抜粋）全てのご感想ご意見は別ファイルをご覧ください。

• 現状ではスクリーニングに利用するのは困難である。
• 標本の保管管理に使用するのは有用と考えるが、コストや時間のバランスを考えると疑問である。
• 核の観察はある程度は可能だが詳細な観察は困難である。
• 核縁の観察や、核クロマチンの観察にやや困難さを感じた。
• 核内構造などの細かい部分がわかりにくい印象がある。
• 特徴的な症例や鑑別が比較的容易な症例ではサーベイやe-learningの教育で使用したい。
• LBC標本での実用性を期待する。

• AIによる異常細胞のピックアップなど、通常の顕微鏡ではできない付加価値がつけば、日常業務での使用する機会も増えるかと思います。

まとめ⚫ 遠隔診断の推進やテクノロジーの進歩に伴って細胞診のデジタル化が加速することは必至である。
⚫ デジタル化による細胞形態の観察には限界や特徴があるものの、多くの症例で診断可能であった。
⚫ 標本の保管やe-ラーニングや外部精度管理などの教育的活用、コンサルテーション利用の要望が強く、スクリーニング的要素を含む標本の観察は不向きな傾向を示したが、アプリケーションの改良や使用目的に合わせた装置の選択、WSIに関する専門的教育や研修で改善可能と考える。

⚫ 今後は細胞診専門医、細胞検査士、スキャナーメーカーが協同した機器の開発やデジタルサイトロジーに精通した人材育成が必要である。
⚫ デジタルサイトロジーはまだ発展途上にあり、様々な可能性を秘めており更なる発展を期待したい。

謝辞
今回の貴重な機会を与えて下さいました
ライカマイクロシステムズ株式会社の皆様に深謝致します。
また、ご多忙にも関わらずアンケート調査にご協力頂きました先生方にも深謝致します。

第61回日本臨床細胞学会総会（春期大会）
COI開示
筆頭演者名：石田克成
今回の演題に関して開示すべきCOIはありません