Рассмотрены результаты последних лет в области роботизации и информатизации медицинских микроскопических анализов биоматериалов, даны сравнительные характеристики моделей и методик анализа различных производителей.
(опубликовано 12.12.2011)
1
Виртуальные слайды, лабораторная телемедицина и роботизация микроскопических анализов биоматериалов
В.С.Медовый
доктор технических наук
ЗАО "Медицинские компьютерные системы (МЕКОС)"
www.mecos.ru
(495)9153846
medovy@mecos.ru
Развитие медицинских методик микроскопического анализа биоматериалов идет по следующим основным направлениям:
1) Новые технические средства собственно микроскопии;
2) Информатизация методик анализа - передача, защита и мобильность изображений;
3) Автоматизация (роботизация) методик анализа - замена глаз и рук врача в процессе микроскопии.
В данной статье мы рассмотрим 2-е и 3-е направление, на которых в последние годы были получены наиболее существенные результаты.
Основными результатами информатизации последнего десятилетия являются:
1) Создание доступных для массового медицинского применения универсальных микроскопов-сканеров для производства цифровых копий препаратов - виртуальных слайдов;
2) Использование виртуальных слайдов для создания архивов препаратов, для телемедицинских консультаций с помощью ЛИС и Интернет.
Технологию создания виртуальных слайдов (ВС), освоенную практически всеми производителями микроскопов и специализированных комплексов микроскопии иллюстрирует рис. 1.
Рис.1. Съемка натурального препарата в микроскопе на большом увеличении с формированием цифровой панорамы для просмотра в компьютере на всем диапазоне увеличений.
В таблице 1 представлены характеристики функций производства ВС современными универсальными микроскопами-сканерами (УМС) и специализированными автоматизированными комплексами микроскопии (САКМ)
Таблица 1. Характеристики ВС моделей УМС и СКМ разных производителей.
Производитель
Модель
Увеличения съемки
опции
Загрузка
Karl Zeiss
Olympus
Leica
Aperio
Hamamutsu
3DHISTECH
Cellavision
Fraunhofer
Clemex
Tissuegnostics
МЕКОС
MIRAX SCAN
Scan^R
SL801
ScanScope
NanoZummer
Pannoramic 250
DM96
Hemacam
HemaCyto
HemoFAXS
МЕКОС-Ц2
УМС
10х; 20х; 40х
Любые
10х; 20х; 40х
4x - 100x
До 40х
До 43х
САКМ
4х - 100x
4x - 100x
4x - 100x
4x - 100x
4x - 100x
Флюоресценция
Все виды световой микроскопии, Флюоресценция
3D, Флюоресценция, oil
3D, Флюоресценция
3D, Флюоресценция
oil
oil
oil
oil
3D, oil
До 300 стекол
1 препарат разного формата
До 384 стекол
До 400 стекол
До 210 стекол
До 250 стекол
До 96 стекол
До 8 стекол
До 8 стекол
До 8 стекол
До 200 стекол
Скорость производства ВС в моделях УМС в 2-4 раза выше, чем в моделях САКМ.
Рис. 2 иллюстрирует схему телемедицинских консультаций ВС через интернет.
Рис.2. Схема Интернет сети лабораторной телемедицины для консультаций ВС.
Региональные лаборатории, оснащенные УМС или САКМ и подключенные к Интернет, с помощью специального интернет-портала могут пересылать ВС для консультаций. Удаленные врачи-консультанты, также имеющие через Интернет доступ к этому порталу, могут на своем компьютере изучить ВС и передать консультируемым лабораториям свои заключения. Количество региональных и консультирующих терминалов телемедицинской сети, место их расположения и время работы не ограничены. Подобные информационные сети визуальных консультаций ВС довольно широко применяются в развитых странах. В России вариант такой сети с интернет ресурсом МЕКОС-ВИРТ реализовало ЗАО МЕКОС. Кроме медицинских консультаций МЕКОС-ВИРТ может использоваться для обучения и контроля качества. Например, для Центра внешнего контроля качества (ЦВКК) размещаются ВС, предназначенные для контроля качества анализов в лабораториях. Эти ВС могут просматривать периферийные лаборатории, подключенные к Интернет и имеющие предоставленные ЦВКК пароли доступа. Выполнив анализ ВС, экзаменуемый врач пересылает свои результаты через МЕКОС-ВИРТ в ЦВКК. Такой вариант распространения экзаменационных препаратов и возврата результатов является гораздо более удобной альтернативой выполняемым в настоящее время рассылкам в лаборатории натуральных препаратов или ВС на CD и возвратам результатов по почте.
Основные результаты направления роботизации микроскопических анализов: создание группы САКМ, автоматизирующих ряд ключевых методик анализа.
САКМ имеют следующие преимущества по сравнению с ручными методиками анализа:
- Врач избавлен от необходимости просматривать натуральный препарат;
- автоматические функции анализа предоставляют для визуального контроля на экране компьютера компактные галереи объектов анализа;
- повышается производительности труда, создается комфортабельное рабочее место перед экраном компьютера без ручной микроскопии;
- Увеличивается точность традиционных анализов;
- доступны для массового применения углубленные анализы со скринингом большого объема, с увеличенной чувствительностью к атипичным клеткам и к патологической морфологии, с морфометрией популяции клеток;
- осуществим контроль качества всех этапов анализа с фиксацией в базе данных необходимой информации;
- Внедрены информационные технологии;
- Производительность до 40 препаратов в час, Автоматическая загрузка до 200 стекол.
На рис.3 представлена схема работы, в табл. 2 даны некоторые характеристики САКМ для анализов мазков крови.
Рис. 3. Схема работы САКМ МЕКОС-Ц2/200 для автоматизированного анализа мазков крови.
Таблица 2. Характеристики различных моделей САКМ фирм Cellavision (Швеция) и МЕКОС (Россия) для анализов мазков крови.
Модель
Загрузка партии стекол
Производительность мазков в час в расчете на 100 лейкоцитов
Авт. сортировка
Контроль качества потребителем
Cellavision DM1200
До 12, авт. подача
До 20
Diff 8+4*)
В части сортировки
Cellavision DM96
До 96, авт. подача
До 35
Diff 8+4*)
В части сортировки
МЕКОС-Ц2/1
1, ручная
До 40
Diff 7+5*)
полный контроль
МЕКОС-Ц2/8
До 8, ручная
До 35
Diff 7+5*)
полный контроль
МЕКОС-Ц2/200
До 200, авт. подача
До 30
Diff 7+5*)
полный контроль
*) +Х-сортировка с негарантированной точностью (ошибка более 30%)
Архитектура САКМ МЕКОС-Ц2 ориентирована на применение широкого набора комплектующих различных производителей. Это позволяет предлагать комплектации разного класса, быстро внедрять аппаратные и программные новинки, иметь преимущество в цене. На рис. 4 представлена модель МЕКОС-Ц2net c использованием высокопроизводительного универсального микроскопа-сканера и станции автоматического анализа виртуальных слайдов. Такая комплектация по сравнению с традиционной схемой интегрированного САКМ рис.3, в которой отсутствует промежуточное изготовление виртуальных слайдов, является более универсальной, позволяет использовать новинки быстро развивающегося рынка УМК.
Рис.4. Схема САКМ МЕКОС-Ц2net.
Наличие виртуального слайда, содержащего большой объем информации о препарате, позволяет врачу в диагностически сложных случаях выполнить дополнительный более детальный автоматический или визуальный анализ препарата. В МЕКОС-Ц2net специализированный функционал отделен от универсального с возможностью обмена данными между ними по линиям связи, в том числе по локальной информационной сети больницы. Сетевое решение позволяет обслуживать несколько лабораторий со сканерами разных типов, иметь несколько рабочих мест врачей, рационально использовать ресурсы крупной больницы. Специализированный функционал анализа виртуального слайда может быть перенесен в Интернет, реализуя новый тип услуг лабораторной телемедицины - облачные анализы биоматериалов, открывая возможности более эффективного использования высококвалифицированного персонала в масштабах региона и России в целом.
Литература
1. C.BRIGGSETAL. Can automated blood film analysis replace the manual differential? An evaluation of the CellaVision DM96 automated image analysis system. Int. Jnl. Lab. Hem. 2009, 31, 48-60.
2. E. CORNET, J.-P. PEROL AND X. TROUSSARD. Performance evaluation and relevance of the CellaVisionTM DM96 system in routine analysis and in patients with malignant hematological diseases. Int. Jnl. Lab. Hem. 2008, 30, 536-542.
Гематология
