В.С. Медовый, кандидат технических наук, директор ЗАО МЕКОС
Развитие техники микроскопии идет по направлениям повышения качества изображений объектов, автоматизации операций управления микроскопом и автоматизации анализа изображений препарата. Хотя уровень автоматизации в представленных на рынке микроскопах весьма разнообразен, в целом по этому критерию современные микроскопы можно разделить на несколько групп. Основная, представленная на рынке, часть микроскопов все еще относится к группе традиционных микроскопов с ручным управлением и отсутствием автоматического анализа. Микроскопы этого типа оставляют за лаборантом в полном объеме ответственность за условия наблюдения, выбор объектов, результаты анализа. Ко второй группе можно отнести так называемые «цифровые» микроскопы (ЦМ), в которых изображение поля зрения с помощью видеокамеры или цифрового фотоаппарата передается в компьютер и подвергается в нем программной обработке разного рода «системами анализа изображений». Большую группу составляют универсальные ЦМ, предназначенные для любых объектов. В случае объектов с достаточно четкими границами ЦМ может автоматически выполнять измерение и количественный анализ объектов, отобранных лаборантом, или всех объектов поля зрения, а также осуществлять стандартные операции информатизации (галереи кадров, база данных, печать, интернет и др.). Типичными примерами являются VISILOG (Noesis Vision) b KS 400 (Zeiss). Степень автоматизации анализа введенного кадра тем выше, чем более специализирован ЦМ под конкретный анализ или биоматериал. Примеры специализированных ЦМ и САИ: для флуоресцентного анализа MetaMorph (Universal Imaging), для телемедицины PACS (Siemens medical Systems), для цитогенетики Q550CW (Leica), для количественной цитологии и гистологии Q550QP (Leica), для 3-х мерной реконструкции Denso (Denso) и др. Среди отечественных САИ представлены программы фирм МЕКОС, ВИДЕОТЕСТ, ДИАСМОРФ, DiViSy. Основное назначение ЦМ - визуализация (информатизация) биоматериалов и количественные анализы в случаях высокой концентрации измеряемых объектов (анализ эритроцитов в мазке крови, анализ мазков костного мозга, анализ подвижности сперматозоидов в мазке крови, измерения клеток в цитологических препаратах при дифференциальной диагностике рака и т.п.). Следующую группу образуют автоматизированные микроскопы (АМ), встроенная моторизованная автоматика которых в той или иной степени упрощает выбор условий наблюдения, облегчая и контролируя перемещение и фокусировку препарата, смену объективов, фильтров, освещения и др. К автоматизированным микроскопам подключаются видеокамера и фрейм-граббер для ввода изображения в компьютер и компьютер, через который они могут управляться. Производители АМ снабжают их программным обеспечением общего назначения для выполнения таких функций как проход по заданным траекториям, возврат препарата в заданные точки, визуализация траектории просмотра, фиксация изображения поля зрения в базе данных, автофокусировка, управление микроскопом на расстоянии (для телемедицины). Первый путь, по которому до настоящего времени шли небольшие фирмы (Prior Scientific, Optimas UK, МЕКОС и др.) позволяет выпускать мелкие партии недорогих АМ на базе микроскопов разных типов. Отечественным представителем этой группы является МЕКОС-Ц1. В состав МЕКОС-Ц1 входит серийный микроскоп дешевого класса (МИКМЕД-2, Motic 3B и др.) с тринокуляром, моторизованный предметный стол, моторизованный узел фокусировки, блок управления, средства ввода изображений, пресональный компьютер. Цена МЕКОС-Ц1 без функционального программного обеспечения: $7000-15000 в зависимости от типа видеокамеры. Основное назначение АМ - автоматизация простых рутинных повторяющихся операций микроскопии. Примером является «виртуальный микроскоп», когда формируется и запоминается сплошное расширенное сфокусированное изображение препарата, состоящее из группы соседних полей зрения. При совместной работе с САИ АМ могут выполнять характерные для цифровых микроскопов виды анализов, автоматизируя операции по выбору условий наблюдения, но сохраняя за врачом ответственность за сбор объектов анализа. Наконец, последний класс образуют автоматические микроскопы-анализаторы (МА), освобождающие лаборанта от ответственности за сбор выборки объектов и за выбор условий их наблюдения. МА самостоятельно перемещает и фокусирует препарат, выбирает траекторию просмотра в зависимости от распределения биоматериала, контролирует качество освещения и окраски, обнаруживает и записывает в базу данных изображения объектов. Кроме АМ и САИ в состав МА входит роботизирующая программная компонента, управляющая автоматизированным микроскопом и заменяющая при перемещении препарата глаза и руки лаборанта. Как и всякий автомат, МА зависит от уровня стандартизации подготовки биоматериала. Поэтому система подготовки препарата является либо его частью, либо МА имеет средства контроля качества. Главное назначение МА - анализ препаратов с невысокой и низкой концентрацией анализируемых объектов, когда сам сбор (поиск и обнаружение) выборки объектов для анализа является основной по трудоемкости операцией. В то же время обслуживание МА, выполняющего такой анализ, может быть поручено медицинскому персоналу невысокой квалификации. Врач-лаборант сосредотачивается на высококвалифицированных функциях контроля результатов автоматического анализа по галереям изображений объектов на экране компьютера, что значительно повышает надежность анализа и производительность труда. Функции МА пока удалось реализовать для небольшой группы анализов. К подобным интеллектуальным системам относятся: NEOPATH (США) и PAPNET (Бельгия) для анализа мазков с поверхности шейки матки; LSC (США) для измерения субпопуляций клеток при цветной флюоресценции; ACIS (США) для анализа уровня белка HER2 при раке молочной железы; Leitz Hematrak, Microx Omron Analyzer, Hitachi 8200 для анализа мазков крови, отечественная разработка МЕКОС-Ц1 с функциональным программным обеспечением ФПО-МЕКОС для анализов мазков крови, костного мозга, мочи, фекалий и некоторых других биоматериалов. Цена указанных импортных систем - 50-500 тысяч долларов. Цена МЕКОС-Ц1 (вместе с ФПО-МЕКОС) - 10-25 тысяч долларов в зависисмости от типов применяемого микроскопа, телекамеры, состава ПО. Целесообразность использования комплекса АМ-ФПО-МЕКОС в качестве гемоанализатора при наличие на рынке множества эффективных проточных гемоанализаторов, связана с выполнением не столько дублирующих, сколько дополняющих функций, доступных только при микроскопическом анализе. Современное разделение труда состоит в том, что проточный гемоанализатор обнаруживает патологию, а микроскопический анализ тонкой морфологии клеток крови служит для ее дифференциальной диагностики. В связи с этим функции ФПО-МЕКОС направлены на автоматизацию рутинных операций микроскопии по сбору представительных выборок клеток и на эффективную визуализацию их морфологии для оценки врачом. В небольших лабораториях комплекс АМ-ФПО-МЕКОС может применяться вместе с дешевым проточным гемоанализатором, измеряющим только концентрации клеток. В этом случае при низкой себестоимости весь поток клинических анализов крови проходит через коплекс АМ-ФПО-МЕКОС. Ряд функций ФПО-МЕКОС для паразитологии, насколько нам известно, не имеет аналогов. Если при реализации на цифровом микроскопе (5000$) эти функции относятся к измерению и классификации обнаруженных врачом объектов, то при реализации на АМ ФПО-МЕКОС выполняет автоматическое обнаружение яиц гельминтов и простейших. Бурный прогресс в области математики, видео и компьютерной техники, производстве автоматизированных микроскопов создал ситуацию, когда микроскопы-анализаторы могут быть реализованы на относительно дешевом стандартном оборудовании, доступном в условиях России.
Гематология
