Täsmällinen histopatologinen diagnoosi on olennainen osa syöpäpotilaiden kliinistä hoitoa. Diagnoosia hyödynnetään valittaessa potilaalle sopivia hoitomuotoja, kuten esimerkiksi solunsalpaajalääkitystä. Tavanomaisesti patologit muodostavat diagnoosin tutkimalla syöpäkudosta sisältäviä näytelaseja valomikroskoopin avulla, mutta nykyisin yhä enenevissä määrin myös digitoimalla näytemateriaalin ja tarkastelemalla sitä tietokonenäytöltä. Tätä mikroskooppinäytteiden elektronista katselua sekä näytemateriaalin digitointia riittävän korkealla tarkkuudella kutsutaan yhteisesti virtuaalimikroskopiaksi. Vastaavasti fyysisen näytelasin digitaalista vastinetta kutsutaan virtuaalinäytelasiksi. Vaikka nykyiset kuvantamistekniikat ja tietojenkäsittelymenetelmät mahdollistavatkin virtuaalimikroskopian rutiinikäytön, näytelasien digitoimisesta muodostuva tietomäärä on valtava jopa useita satoja gigatavuja pakkaamatonta tietoa per näytelasi. Näin suuren tietomäärän automaattinen käsittely vaatii teknisiä erityisratkaisuja, jotka poikkeavat huomattavasti muilla lääketieteellisen kuvantamisen alueilla käytettävistä menetelmistä. Automaattinen näyteskannaus, prosessointi, analysointi, arkistointi, yhdistäminen terveydenhuollon tietojärjestelmiin sekä jakelu loppukäyttäjille muodostavat kaikki oman erityishaasteensa.

Tämän väitöskirjatutkimuksen keskeisenä tavoitteena on tunnistaa edellä mainitut ongelmakohdat ja ratkaista ne kehittämällä kattava lääketieteellisten tietokoneohjelmistojen kokonaisuus, joka mahdollistaa virtuaalimikroskopian laajan käyttöönoton sekä kliinisessä syöpädiagnostiikassa että opetus- ja tutkimuskäytössä. Ohjelmistokokonaisuus on pääosin kohdennettu diagnostiseen patologiaan, mutta sitä voidaan hyödyntää myös esimeriksi hematologiassa sekä solu- ja mikrobiologiassa. Tutkimuksen kokeellinen osuus perustuu avoimen lähdekoodin ohjelmistokehitykseen, jota voidaan edelleen vapaasti hyödyntää esimerkiksi akateemisessa tutkimuksessa.

Olemme kuvanneet erityisohjelmistot histologisten mikroskooppinäytelasien automaattista digitointia varten, osoittaneet että virtuaalinäytelasien valtavan informaatiomäärän tietojenkäsittelyproblematiikka voidaan tehokkaasti ratkaista JPEG2000-kuvapakkausstandardilla sekä kehittäneet monipuolisen ohjelmistopaketin virtuaalinäytelasien konvertointiin, katseluun ja tietoverkkojakamiseen. Olemme lisäksi julkaisseet erityisen DICOM PACS-ohjelmistoperheen, jonka avulla virtuaalinäytelasit voidaan integroida osaksi terveydenhuollon tietojärjestelmiä. Rintasyövän diagnosointia varten olemme kehittäneet kaksi kuva-analyysiohjelmistoa, jotka mahdollistavat perinteisiä, manuaalisia menetelmiä nopeamman, luotettavamman ja toistettavamman näytetulkintatavan.

Kehittämämme virtuaalimikroskopiaohjelmistojen kokonaisuus on laajalti käytössä useissa suomalaisissa kliinisissä ja akateemisissa yksiköissä, jonka lisäksi työmme ovat saaneet myös ulkomaista huomiota. Esimerkiksi julkisella ImmunoRatio-web-ohjelmistollamme (http://jvsmicroscope.uta.fi/immunoratio/) on kahden vuoden kuluessa analysoitu jo yli 30 000 rintasyöpänäytettä (pl. oma diagnosointimme). Ohjelmistojen ilmainen lataus, tutkimusprojektin lisätiedot sekä kokoelma esimerkkivirtuaalinäytelaseja löytyvät tutkimusryhmämme web-sivuilta osoitteesta http://jvsmicroscope.uta.fi/.