Abstrakt
Východiská. V modernej zdravotnej starostlivosti je skríning rakoviny krčka maternice pomocou Pap testov základným kameňom úsilia o včasné odhalenie tohto ochorenia u ženskej populácie. Interpretácia výsledkov Pap testu s použitím tradičnej mikroskopie však môže podliehať variabilite a subjektívnemu hodnoteniu medzi rôznymi odborníkmi, čo si vyžaduje vývoj spoľahlivého analytického rámca. Zavedenie digitálnej mikroskopie do lekárskej diagnostiky umožní objektivizovať diagnostický proces a efektivitu detekcie a klasifikácie bunkových zmien.
Cieľ. Vyhodnotiť efektivitu aplikácie vyvinutej architektúry hybridného informačného systému v diagnostike bunkových atypií v Pap testoch.
Metódy. Mechanizmus vývoja prototypu informačného hybridného systému na popis bunkových transformácií v Pap testoch zahàňal nasledujúce kroky: štúdium danej oblasti, konštrukcia pojmového aparátu systému; štúdium parametrov pre objektivizáciu, určenie rozsahu hodnôt analýzou svetovej literatúry; výber softvérovej platformy na implementáciu, testovanie systému spolu s medicínskymi expertmi pomocou digitálneho snímania klinického materiálu a porovnávania hypotéz vyplývajúcich zo systému a vyjadrenia zdravotníckeho personálu s následným zostavením matice podobnosti hypotéz bunkových transformácií podľa klasifikácie Bethesda (2014) a výpočtom parametrov presnosti aplikovaného systému (presnosť, špecifickosť, špecifikácia, citlivosť) a plochy pod krivkou (ROC AUC).
Výsledky. Na základe vykonanej analýzy sme vyvinuli prototyp informačného hybridného systému „Informačný hybridný systém na popis bunkových transformácií Pap testov“, ktorý má dva základné bloky: 1. Objektifikátor obrazov s bunkami Pap testov – obsahuje program vyvinutý s prihliadnutím na štruktúru bázy znalostí, ktorý automaticky spracúva snímky a extrahuje z nich objektívne parametre; 2. Znalostná báza pre objektívny popis bunkových zmien a jej riešiteľ - modul obsahuje objektívne ukazovatele určené pri štúdiu svetovej literatúry s príslušnými vstupnými poľami pre používateľov, charakterizujúcich pomocou riešiteľa hypotézy priradenia ku konkrétnemu typu bunkovej transformácie. Spolu s cytológmi FEFU sa uskutočnilo hodnotenie zhody o príslušnosti buniek k určitej triede atypií medzi vyvinutým systémom s názorom odborníkov na 100 snímok. Získali sme nasledovné parametre presnosti vyvinutej informačnej architektúry systému: Presnosť = 78 %, Citlivosť = 79 % a Špecifickosť = 89 % s AUC = 83 %.
Záver. Navrhnutý prototyp informačného hybridného systému predstavuje možnosť objektivizácie bunkových transformácií pozorovaných v Pap testoch. Kombináciou výpočtových metód s odbornými znalosťami systém umožňuje štandardizovaný prístup k cytologickej analýze, čím potenciálne zvyšuje presnosť a efektivitu programov skríningu cervikálnych lézií (obr. 4, ref. 15). Text v PDF www.lekarsky.herba.sk.
KĽÚČOVÉ SLOVÁ: bunková atypia, krček maternice, Pap testy, hybridné počítačové systémy v medicíne.
Lek Obz 2025, 74 (6): 242-248
Evaluation of the effectiveness of applying an information hybrid system for the classification of cellular atypia in pap tests
Abstract
Relevance. In modern healthcare, cervical cancer screening with Pap tests is a cornerstone of efforts for early detection of this disease in the female population. However, the interpretation of Pap test results applying traditional microscopy may be subject to variability and subjective assessment among different specialists, which requires the development of a reliable analytical framework. The introduction of digital microscopy into medical diagnostics will allow to objectify the diagnostic process and the effectiveness of detection and classification of cellular changes.
Objective. To evaluate the effectiveness of application of the developed architecture of the hybrid information system in diagnostics of cellular atypia in Pap tests.
Methods. The mechanism for developing a prototype of the information hybrid system for describing cellular transformations in Pap tests included the following steps: study of the subject area, construction of the conceptual apparatus of the system; study of parameters for objectification, determination of value ranges by analyzing the world literature; selection of a software platform for implementation, testing of the system together with medical experts by means of digital shooting of clinical material and comparison of hypotheses issued by the system and the opinion of medical staff with the compilation of a matrix of adjacency of hypotheses of cellular transformations according to the Bethesda classification from 2014 and calculation of the following parameters of the accuracy of the applied system: accuracy (Acc, Accuracy), specificity (Spec, Specifity), sensitivity (Sens, Sensitivity) and area under the curve (ROC AUC).
Results. Based on the conducted analysis, a prototype of the information hybrid system „Information hybrid system for describing cellular transformations of Pap tests“ was developed, which has two basic blocks: 1) „Objectifier of images with Pap tests cells“ ‒ the section contains a program developed taking into account the structure of the knowledge base that automatically processes images and extracts objective parameters from them; 2) „Knowledge base for objective description of cellular changes and its Solver“ ‒ the module contains objective indicators determined during the study of global literature with the corresponding input fields for users, characterizing with the help of the Solver hypotheses of assignment to a particular type of cellular transformation. Together with cytologists of the FEFU Medical Complex, an assessment was made of the coincidence of reasoning about the belonging of cells to a particular class of atypia of the developed system with the opinion of experts on 100 images. The following parameters of the accuracy of the developed information architecture of the system were obtained: Accuracy = 78%, Sensitivity = 79% and Specifity = 89% with AUC = 83%.
Conclusion. The proposed prototype of the information hybrid system demonstrates the possibility of objectification of cellular transformations observed in Pap tests. By combining computational methods with expert knowledge, the system allows for a standardized approach to cytological analysis, thereby potentially increasing the accuracy and effectiveness of cervical lesion screening programs (Fig. 4, Ref. 15). Text in PDF www.lekarsky.herba.sk.
KEY WORDS: cellular atypia; cervix; Pap tests; hybrid medical systems.
Lek Obz 2025, 74 (6): 242-248
Bogdan O. SHCHEGLOV1, Tatyana K. DUBOVAYA2, Ivan V. REVA1, Dmitry P. PUGA1, Irina P. KOVAL1, Svetlana N. SHCHEGLOVA1, Marina B. KHAMOSHINA3, Artur R. BIKTIMIROV1, Kirill V. STEGNIY1, Galina V. REVA1
1Far Eastern Federal University, Russky Island, Vladivostok, Russian Federation
2Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia
3Peoples‘ Friendship University, Moscow, Russian Federation
