ThinPrep玻片掃描分析影像系統(tǒng)在子宮頸細(xì)胞學(xué)中的臨床應(yīng)用

孔令華，肖曉萍，萬(wàn) 茹，向 陽(yáng)

國(guó)家婦產(chǎn)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院婦產(chǎn)科，北京100730

宮頸脫落細(xì)胞學(xué)誕生于20世紀(jì)40年代，為降低宮頸癌發(fā)病率作出了巨大貢獻(xiàn)。隨著對(duì)該檢查技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷深入，假陰性問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注，加之我國(guó)在細(xì)胞學(xué)領(lǐng)域起步晚，細(xì)胞學(xué)醫(yī)師和技師均嚴(yán)重不足，我國(guó)大部分地區(qū)細(xì)胞學(xué)判讀無(wú)法滿足宮頸癌篩查的需求。因此，提高制片質(zhì)量和閱片水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助閱片或自動(dòng)閱片成為細(xì)胞學(xué)領(lǐng)域追求的目標(biāo)。近年來(lái)，借助人工智能技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助閱片助力宮頸癌篩查的研究越來(lái)越深入，且應(yīng)用更加廣泛[1-4]，2014年版TBS (the Bethesda system)明確規(guī)定，計(jì)算機(jī)輔助閱片系統(tǒng)可用于宮頸脫落細(xì)胞學(xué)，并對(duì)其臨床應(yīng)用進(jìn)行了規(guī)定[5]。2017年12月，北京協(xié)和醫(yī)院開(kāi)始使用美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,FDA)認(rèn)證的ThinPrep玻片掃描分析影像系統(tǒng)(ThinPrep Imaging System,TIS)進(jìn)行臨床閱片，本研究通過(guò)將TIS輔助閱片與人工閱片進(jìn)行對(duì)比分析，探討TIS輔助閱片在宮頸細(xì)胞學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，為未來(lái)研發(fā)更先進(jìn)的自動(dòng)化閱片工具提供循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本來(lái)源

本研究為回顧性分析。宮頸液基細(xì)胞學(xué)(liquid-based cytology,LBC)樣本來(lái)自于中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院婦產(chǎn)科行機(jī)會(huì)性篩查的門(mén)診患者，比較2016年12月至2017年5月LBC樣本的人工閱片結(jié)果和2017年12月至2018年5月LBC樣本的TIS輔助閱片結(jié)果。人工閱片納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床取樣滿意(LBC鱗狀上皮細(xì)胞數(shù)量≥5000個(gè))；TIS輔助閱片納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床取樣滿意且TIS輔助閱片成功。對(duì)細(xì)胞學(xué)異常患者進(jìn)行組織學(xué)隨訪，隨訪數(shù)據(jù)來(lái)自北京協(xié)和醫(yī)院病理科，隨訪時(shí)間截至2019年5月。

本研究已通過(guò)北京協(xié)和醫(yī)院倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn)(審批號(hào)：S-K1604)，并豁免患者知情同意。

1.2 儀器

LBC制片儀(ThinPrep 2000)由美國(guó)Hologic公司生產(chǎn)；高危型人乳頭瘤病毒(high risk-human papillomavirus,Hr-HPV)檢測(cè)儀(Cobas 4800)為美國(guó)羅氏公司產(chǎn)品；TIS由美國(guó)Hologic公司生產(chǎn)，軟件版本號(hào)為3.2，分別通過(guò)美國(guó)FDA、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局(National Medical Products Administration,NMPA)的認(rèn)證，為二類醫(yī)療器械。

1.3 LBC閱片及判讀標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 TIS輔助閱片

系統(tǒng)自動(dòng)掃描玻片，使用智能化光學(xué)細(xì)胞選取算法識(shí)別每張玻片最可疑的22個(gè)目標(biāo)視野(field of view,FOV)，將相應(yīng)視野的坐標(biāo)值存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)化顯微鏡根據(jù)坐標(biāo)值定位的22個(gè)FOV呈現(xiàn)給醫(yī)生判讀。若22個(gè)FOV均正常，則該玻片可判讀為正常結(jié)果；若醫(yī)生發(fā)現(xiàn)有異常細(xì)胞，需要閱讀整張玻片給出判讀結(jié)果。

1.3.2 人工閱片

人工閱片由兩名有經(jīng)驗(yàn)的細(xì)胞學(xué)醫(yī)生共同完成。LBC玻片制片完成后，按照傳統(tǒng)閱片流程將玻片放置光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行閱片，每張玻片閱片時(shí)間不少于3 min。

1.3.3 LBC判讀標(biāo)準(zhǔn)

LBC判讀標(biāo)準(zhǔn)采用2014年國(guó)際癌癥協(xié)會(huì)推薦的新TBS報(bào)告系統(tǒng)[5]。判讀結(jié)果包括：(1)未見(jiàn)上皮內(nèi)病變細(xì)胞或惡性細(xì)胞(negative for intraepithelial lesion or malignancy,NILM)；(2)非典型鱗狀上皮細(xì)胞(atypical squamous cell,ASC)，包括不能明確意義的非典型鱗狀上皮細(xì)胞(atypical squamous cells of undetermined significance,ASC-US)和不除外高度鱗狀上皮內(nèi)病變的非典型鱗狀上皮細(xì)胞(atypical squamous cell cannot exclude high-grade squamous intraepithelial lesion，ASC-H)；(3)低度鱗狀上皮內(nèi)病變(low-grade squamous intraepithelial lesion,LSIL)；(4)高度鱗狀上皮內(nèi)病變(high-grade squamous intraepithelial lesion,HSIL)；(5)鱗狀細(xì)胞癌(squamous-cell carcinoma,SCC)；(6)不典型腺細(xì)胞(atypical glandular cells，AGC)；(7)腺癌(adenocarcinoma,AC)。除NILM外均歸為細(xì)胞學(xué)異常，分為鱗狀上皮細(xì)胞異常(ASC-US、ASC-H、LSIL、HSIL、SCC)和腺細(xì)胞異常(AGC和AC)。

以鱗狀上皮細(xì)胞異常患者的Hr-HPV陽(yáng)性率和ASC/SIL用于評(píng)價(jià)細(xì)胞學(xué)閱片質(zhì)控，ASC/SIL=(ASC-US+ASC-H)/(LSIL+HSIL)。

1.4 宮頸組織學(xué)病理診斷

細(xì)胞學(xué)異?；颊咝袑m頸組織學(xué)活檢，組織學(xué)病理診斷結(jié)果均由病理科醫(yī)師給出。按照組織病理學(xué)結(jié)果分為正常、凹空細(xì)胞/宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅰ級(jí)(cervical intraepithelial neoplasm grade Ⅰ,CIN Ⅰ)、CIN Ⅱ、CIN Ⅲ、SCC、不典型子宮內(nèi)膜增生(endometrial intraepithelial neoplasia，EIN)、原位腺癌(adenocarcinomainsitu，AIS)和AC。本研究設(shè)定組織學(xué)異常標(biāo)準(zhǔn)為凹空細(xì)胞/CIN Ⅰ(因細(xì)胞學(xué)判讀為HPV感染引起的凹空細(xì)胞病例可定為L(zhǎng)SIL，故將病理診斷為凹空細(xì)胞的病例與CIN Ⅰ劃分為同一病理級(jí)別)、CIN Ⅱ、CIN Ⅲ、SCC、EIN、AIS、AC。為與組織學(xué)的診斷術(shù)語(yǔ)相對(duì)應(yīng)，TBS報(bào)告系統(tǒng)中LSIL對(duì)應(yīng)于組織學(xué)診斷凹空細(xì)胞/CIN Ⅰ，細(xì)胞學(xué)HSIL相對(duì)應(yīng)的組織學(xué)診斷為CIN Ⅱ/ Ⅲ。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。細(xì)胞學(xué)及組織病理學(xué)結(jié)果等計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 TIS輔助閱片與人工閱片結(jié)果比較

TIS輔助閱片共計(jì)16 564例，細(xì)胞學(xué)陽(yáng)性總檢出率為15.21%；人工閱片共計(jì)17 407例，細(xì)胞學(xué)陽(yáng)性總檢出率為9.58%，TIS輔助閱片檢出率增長(zhǎng)了58.77%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。其中ASC-US、ASC-H、LSIL和HSIL檢出率分別提高了2.77%、0.28%、2.08%和0.35%，AGC和AC檢出率均提高了0.08%，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩種閱片方式細(xì)胞學(xué)異常檢出結(jié)果比較[n(%)]

2.2 細(xì)胞學(xué)與組織學(xué)結(jié)果比較

截至2019年5月，共1008例細(xì)胞學(xué)異常患者追溯到組織學(xué)隨訪結(jié)果，其中人工閱片383例，TIS輔助閱片625例。結(jié)果顯示，LBC判讀為ASC-US的患者中，TIS輔助閱片組織學(xué)診斷為CIN Ⅰ的比例高于人工閱片(51.58%比47.06%),組織學(xué)診斷為CIN Ⅱ/ Ⅲ的比例低于人工閱片(15.09% 比21.85%)。

LBC判讀為SCC的患者中，TIS輔助閱片和人工閱片對(duì)應(yīng)組織學(xué)SCC的符合率均為100%。TIS輔助閱片腺細(xì)胞異常患者53例，是人工閱片(28例)的1.89倍。TIS輔助閱片AGC檢出率為0.21%，其中22例追溯到組織學(xué)結(jié)果：1例AIS(4.55%)，1例EIN(4.55%)、7例子宮內(nèi)膜癌(31.82%)，AGC隨訪患病率為40.91%；人工閱片的AGC檢出率為0.13%，11例追溯到組織學(xué)結(jié)果：1例AIS(9.09%)，3例子宮內(nèi)膜癌(27.27%)，AGC隨訪患病率為36.36%。TIS輔助閱片細(xì)胞學(xué)判讀為AC的患者19例，檢出率為0.11%，15例追溯到組織學(xué)結(jié)果：2例宮頸腺癌(13.33%)，8例子宮內(nèi)膜癌(53.33%)，4例卵巢癌(26.67%)，1例結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移(6.67%)，組織學(xué)符合率為100%；人工閱片細(xì)胞學(xué)為AC的患者6例，檢出率為0.03%，5例追溯到組織學(xué)結(jié)果：3例子宮內(nèi)膜癌(60.00%)，2例透明細(xì)胞癌(輸卵管來(lái)源)，組織學(xué)符合率100%。TIS輔助閱片經(jīng)組織學(xué)證實(shí)為AC的數(shù)量是人工閱片的2.3倍(37例比 16例)，見(jiàn)表2，3。

表2 兩種閱片方式細(xì)胞學(xué)與組織學(xué)結(jié)果比較[n(%)]

2.3 鱗狀上皮細(xì)胞異常患者的Hr-HPV檢測(cè)結(jié)果及ASC/SIL比值

TIS輔助閱片16 564例，LBC判讀結(jié)果陽(yáng)性患者為2520例，其中2333例鱗狀上皮細(xì)胞異常患者可隨訪到Hr-HPV檢查結(jié)果。人工閱片17 407例，LBC結(jié)果陽(yáng)性患者為1668例，其中1026例鱗狀上皮細(xì)胞異?；颊呖呻S訪到Hr-HPV檢查結(jié)果。TIS輔助閱片和人工閱片ASC-US、ASC-H、LSIL、HSIL、SCC的Hr-HPV陽(yáng)性率均無(wú)顯著性差異(P均>0.05)，見(jiàn)表4。TIS輔助閱片和人工閱片的ASC/SIL比值亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(1.47比1.61，P=0.152)。

表4 鱗狀上皮細(xì)胞異?；颊逪r-HPV陽(yáng)性率[%(n/N)]

2.4 兩種閱片方式工作效率比較

TIS輔助閱片平均每張用時(shí)1.5～2 min，人工閱片平均每張用時(shí)3 min，TIS輔助閱片時(shí)間減少了33%～50%，工作效率顯著提升。

表3 兩種閱片方式異常腺細(xì)胞的組織來(lái)源比較[n(%)]

3 討論

本研究通過(guò)比較宮頸LBC標(biāo)本的兩種閱片方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除SCC外，TIS輔助閱片對(duì)不同級(jí)別異常細(xì)胞學(xué)檢出率均明顯高于人工閱片，陽(yáng)性總檢出率提升58.77%(15.21% 比9.58%)。細(xì)胞學(xué)結(jié)果與組織學(xué)結(jié)果對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，TIS輔助閱片與人工閱片的組織學(xué)符合率無(wú)顯著性差異。

細(xì)胞學(xué)陽(yáng)性報(bào)告率是實(shí)驗(yàn)室判讀質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)之一，本研究中TIS輔助閱片HSIL、LSIL、ASC-US的報(bào)告率分別為1.11%、4.91%、8.43%，均高于2006年美國(guó)病理學(xué)家協(xié)會(huì)(College of American Pathologists,CAP)公布的細(xì)胞學(xué)陽(yáng)性報(bào)告率的中位數(shù)[HSIL(0.6%)、LSIL(3%)、ASC-US(4.9%)]，說(shuō)明使用TIS后，異常細(xì)胞的識(shí)別能力顯著增強(qiáng)。ASC-US是宮頸異常細(xì)胞學(xué)中判讀率最高的術(shù)語(yǔ)，是指鱗狀上皮細(xì)胞發(fā)生了形態(tài)改變，在改變程度和數(shù)量方面均不足以判讀為上皮內(nèi)病變或癌，具有很大程度的不確定性。ASC-US的判讀主要與判讀標(biāo)準(zhǔn)的掌握、制片質(zhì)控、取材等因素有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，TIS輔助閱片與人工閱片相比，LBC判讀為ASC-US的患者其組織學(xué)病理診斷為CIN Ⅱ/Ⅲ的比率由21.85%降至15.09%，LBC判讀為L(zhǎng)SIL的患者其組織學(xué)病理診斷為CIN Ⅱ/ Ⅲ的比率由24.36%降至20.56%，說(shuō)明細(xì)胞學(xué)判讀的準(zhǔn)確性有所改善，更貼近國(guó)內(nèi)外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)室公認(rèn)的基準(zhǔn)范圍[6-11]。從另一個(gè)角度亦反映，TIS輔助閱片對(duì)細(xì)胞學(xué)判讀的趨勢(shì)和準(zhǔn)確性把握更接近國(guó)際公認(rèn)的細(xì)胞學(xué)質(zhì)控要求。

本研究通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，TIS輔助閱片檢出異常腺細(xì)胞的數(shù)量是人工閱片的1.89倍(53例比28例)，其中組織學(xué)證實(shí)為AC的數(shù)量是人工閱片的2.3倍(37例比 16例)，TIS輔助閱片AGC檢出率高于人工閱片(0.21%比0.13%)，提高了0.08%，且檢出率符合CAP 2006年調(diào)查的基本范圍(0.1%～0.2%)[11]。Harbhajanka等[12]報(bào)道的TIS輔助閱片AGC檢出率為0.61%。Zheng等[13]報(bào)道的國(guó)內(nèi)臨檢機(jī)構(gòu)AGC報(bào)告率為0.1%，并分析報(bào)告率低的主要原因?yàn)橹袊?guó)病理醫(yī)師對(duì)腺細(xì)胞的判讀能力需提高。筆者認(rèn)為腺細(xì)胞的識(shí)別需要制片質(zhì)控，包括制片流程、染液等多環(huán)節(jié)達(dá)標(biāo)，鏡下單個(gè)平鋪細(xì)胞、成片、成團(tuán)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)染色清晰，是提高細(xì)胞學(xué)技師和醫(yī)師閱片水平的第一步，其次才是在實(shí)踐與理論之間進(jìn)行探討與總結(jié)。而制作TIS玻片的所有耗材、試劑、制片步驟均按照規(guī)定的實(shí)驗(yàn)操作步驟完成，制片的穩(wěn)定性更有保證。既往我國(guó)AGC的報(bào)告率普遍偏低，一方面原因在于腺細(xì)胞在宮頸脫落細(xì)胞中確實(shí)不易獲?。淮送?，腺細(xì)胞的判讀一直是宮頸脫落細(xì)胞學(xué)的難點(diǎn)，我國(guó)宮頸細(xì)胞學(xué)發(fā)展起步晚，病理醫(yī)師細(xì)胞學(xué)判讀能力仍有待加強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)，TIS輔助閱片篩查出的子宮內(nèi)膜癌數(shù)量明顯高于人工閱片(8例比3例)，在所有AC病例中，子宮內(nèi)膜癌所占比例最高(36.36%)，可能與TIS制片背景清晰，能夠識(shí)別有細(xì)微差別的單個(gè)細(xì)胞及細(xì)胞胞核深染濃密的細(xì)胞團(tuán)(圖1)，進(jìn)而提高了異常子宮內(nèi)膜細(xì)胞的識(shí)別能力有關(guān)。

圖1 TIS制片(巴氏染色，×400)

ASC-US多見(jiàn)于提示有Hr-HPV感染的細(xì)胞學(xué)改變但未達(dá)到宮頸病變的標(biāo)準(zhǔn)，具有一定程度的不確定性，因此ASC/SIL和Hr-HPV陽(yáng)性率可作為閱片者解釋不確定性的有效反饋，通過(guò)數(shù)據(jù)從客觀角度評(píng)價(jià)細(xì)胞學(xué)閱片質(zhì)控。本研究數(shù)據(jù)顯示，TIS輔助閱片與人工閱片異常鱗狀上皮細(xì)胞的 Hr-HPV陽(yáng)性率和ASC/SIL比值均無(wú)差異，說(shuō)明TIS輔助閱片與人工閱片按照TBS報(bào)告系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)把控穩(wěn)定。北京協(xié)和醫(yī)院對(duì)于絕大多數(shù)門(mén)診患者采用Hr-HPV及細(xì)胞學(xué)聯(lián)合篩查宮頸癌，因此所有玻片在人機(jī)雙重篩查基礎(chǔ)上，同時(shí)有Hr-HPV的驗(yàn)證，增強(qiáng)了細(xì)胞學(xué)的敏感性。假設(shè)以Hr-HPV作為初篩，TIS輔助閱片可以看作是第二次篩查，對(duì)于可疑玻片、與Hr-HPV檢測(cè)結(jié)果不一致的玻片，或臨床發(fā)現(xiàn)有盆腔包塊、宮頸病變史及不規(guī)則陰道流血情況的玻片，均需在上述二次篩查基礎(chǔ)上再行全玻片快速人工篩查[14-15]。粗略統(tǒng)計(jì)，本院80%以上的玻片至少經(jīng)過(guò)3次篩查，在多次復(fù)診同一玻片的基礎(chǔ)上，TIS輔助閱片無(wú)一例HSIL漏診，這也是本實(shí)驗(yàn)室陽(yáng)性檢出率能夠達(dá)到15%左右的原因之一。傳統(tǒng)人工閱片需3 min/張，TIS輔助閱片僅需1.5～2 min/張，閱片時(shí)間減少了33%～50%，不僅為多次反復(fù)閱片提供了可能，且使閱片者有更多時(shí)間研讀閱片技術(shù)、積累更多經(jīng)驗(yàn)。

然而，TIS仍有需要改進(jìn)之處，譬如少部分玻片無(wú)法被判讀，原因主要在于TIS是通過(guò)分析核染色程度區(qū)分胞核與胞漿及核漿比等數(shù)據(jù)信息，若胞漿染色過(guò)深，如萎縮性陰道炎或線索細(xì)胞等原因，導(dǎo)致胞核與胞漿區(qū)分困難，TIS則報(bào)告“玻片不能被分析”；若玻片中存有氣泡、定位標(biāo)識(shí)不清或蓋玻片與載玻片不平行等，TIS也會(huì)報(bào)告“判讀失敗”。此類情況從側(cè)面反映出規(guī)范化制片、提高液基制片質(zhì)量是計(jì)算機(jī)輔助閱片的基礎(chǔ)。

此外，本研究亦存在一定局限性。由于實(shí)驗(yàn)室日常工作量較大，故未采用同一批次樣本，而是采用不同年份同一時(shí)期的樣本進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果可能存在一定偏倚。

綜上所述，TIS輔助閱片可提升子宮頸癌前病變篩查效率和檢出率，協(xié)助實(shí)驗(yàn)室全面提升宮頸細(xì)胞學(xué)質(zhì)控，相信隨著計(jì)算機(jī)玻片掃描系統(tǒng)的更新、閱片水平的提升，計(jì)算機(jī)自動(dòng)閱片臨床應(yīng)用將更加廣泛和深入。

作者貢獻(xiàn)：孔令華負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研究方案、分析數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)及修訂論文；肖曉萍、萬(wàn)茹隨訪組織學(xué)結(jié)果并編輯圖表；向陽(yáng)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研究方案、終審定稿。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突