Комп'ютерні аналізатори зображення в гематології: сфери застосування, можливості






    Головна сторінка





Скачати 13.03 Kb.
Дата конвертації14.10.2017
Розмір13.03 Kb.
ТипСтаття

Завдання будь-якого діагностичного процесу - встановлення взаємозв'язків між виявляються клініко-лабораторними та інструментальними ознаками і нозологічною формою, т. Е. З'ясування інформативності окремих симптомів і синдромів для даного захворювання. З появою нових технологій лабораторні методи дослідження стали важливою частиною доказової медицини.

Застосування комп'ютерної та телевізійної техніки при мікроскопічному аналізі морфологічних препаратів відкриває нові можливості у вивченні проблем, пов'язаних зі зміною форми об'єктів, структури, спектральних властивостей і кількості складових їх речовин.

Комп'ютерна мікроскопія дозволяє перейти від описової мікроскопії до кількісного аналізу з подальшим використанням математичної статистики, теорії ймовірностей і інформатики. Це дозволяє максимально об'єктивно оцінювати виявляються кількісні та якісні зміни в клітинах і тканинах.

Особливе значення для медичної практики набуває діагностична морфометрія, що дає об'єктивні дані для диференціальної діагностики близьких за морфологічними проявами патологічних процесів.

Якщо раніше лікар-морфолог обходився досить простими діагностичними засобами (мікроскоп, окуляр-мікрометр), то в даний час набули поширення комп'ютерні аналізатори зображень. Ці комплекси дозволяють вводити і зберігати зображення об'єктів, виробляти їх вимірювання, створювати класифікатори, порівнювати отримані дані з результатами попередніх досліджень у того ж хворого або зі стандартним атласом для виявлення відхилень і змін.

Всі комплекси для аналізу зображень можна розділити на дві великі групи: універсальні, що застосовуються в різних областях медицини, і спеціалізовані, створені для автоматизації певних методів досліджень (автоматичний аналіз формули крові, хромосомний аналіз і т. Д.).

Якість одержуваного зображення безпосередньо залежить від оптичної системи, системи введення та від методики приготування препаратів. Вибір мікроскопа багато в чому впливає на точність результату роботи всього аналізатора в цілому. Основні вимоги до сучасних світловим мікроскопів для морфологічних досліджень: рівномірність освітлення по полю, високі роздільна здатність і контрастність зображення.

Для установки системи введення та фокусування на неї світлового потоку, мікроскоп комплектується графічним адаптером. Використовувані в системі вводу цифрові і аналогові камери забезпечують високу якість одержуваного зображення, відрізняються чутливістю і простотою використання.

В ході роботи «живе» зображення з мікроскопа передається безпосередньо на екран комп'ютера. Це дозволяє провести пошук цікавить ділянки і настройку на різкість, не використовуючи окуляри мікроскопа. Управління налаштуванням роботи системи введення, коригування яскравості, контрасту, коефіцієнта гами, часу експозиції та посилення проводиться безпосередньо на «живому» виконанні. Всі параметри зберігаються при зйомці типових об'єктів в однакових умовах.

Після захоплення зображення передається безпосередньо в програму для подальшої обробки або зберігається на диску в одному з поширених форматів (bmp, tiff, jpg, gif і т. Д.). Комп'ютер, який використовується в програмно-апаратному комплексі, має інтерфейс, стикується з цифровими системами введення, і великий обсяг дискового масиву для зберігання зображень.

Для створення автоматизованих методик і програм важливий уніфікований процес підготовки проб і їх забарвлення для отримання розпізнаються образів і відтворюваних результатів обробки зображень. Для приготування мазків крові доцільно використовувати спеціальні гемоцентріфугі, що дозволяють отримати моношарова препарати, придатні для комп'ютерного аналізу.

Універсальні аналізатори зображень набули широкого поширення в лабораторній медицині. Програмне забезпечення таких систем включає розширений набір вимірюваних морфометричних параметрів, а також встановлені методики й універсальний механізм, що дозволяє створювати нові алгоритми для фахівців-морфологів.

комп'ютерний аналізатор зображень

Попередньо (готові) методики включають найбільш поширені завдання:
1) архівування (отримання зображення і передача його в базу даних);
2) поліпшення якості зображення;
3) ручні і автоматичні вимірювання об'єктів;
4) отримання зображень з об'ємних об'єктів і розподіл їх за розмірами;
5) підрахунок кількості об'єктів різних класів і процентного співвідношення між ними;
6) підрахунок кількості об'єктів одного класу на одиницю площі або на задану кількість об'єктів іншого класу;
7) аналіз ядерно-цитоплазматичного співвідношення;
8) плоідометрію (плоїдність ядер по Фельгену);
9) гістосчет для ядер (імуногістохімія для ядер);
10) оцінку зміни об'єкта в часі.

На основі введених зображень створюється навчальна вибірка і розробляється класифікатор об'єктів. Зазвичай застосовуються три типи класифікаторів: автоматичний, довільний (ручний) і вбудований.

При використанні автоматичного класифікатора поділ на класи відбувається по одному з виміряних параметрів. У цьому випадку досить задати кількість класів, на які потрібно розділити об'єкти, або крок ділення. Всі розрахунки проводяться програмою автоматично.

Довільний (ручний) класифікатор дозволяє розділити об'єкти на групи по одному або декільком параметрам. Межі кожного класу задаються відповідно до відомими науковими даними і загальноприйнятими класифікаторами.

У тих випадках, коли немає точних кількісних значень параметрів по кожному класу, використовується «навчання програми» (об'єкти виділяються, вимірюються і кожному з них визначається назва).

Спеціалізовані програми і встановлені методики поставляються з вбудованими класифікаторами, розробленими технологами фірми-виробника програмного забезпечення. Для їх створення використовуються штучні нейронні мережі.

Користувач має можливість створення нових методик, адаптувавши вже наявні шляхом додавання або видалення функцій, зміною способу виділення, набору вимірюваних параметрів, умов класифікації і статистичної обробки. Так, наприклад, при оцінці кількості мієлопероксидази в нейтрофілах обробка зображення спочатку включала медіанну фільтрацію, контрастування по яркостному компоненту, збільшення різкості, бінаризація за кольором продукту реакції.

Додатково були визначені кількісні характеристики внутрішньоклітинних структур - геометричні параметри (площа, периметр, середній діаметр, довжина і ширина, фактор форми кола і еліпса) і оптичні параметри (оптична щільність, колір).

Застосування комп'ютерного методу в кількісної цитохімії дозволяє об'єктивізувати дослідження, перейти від описового, напівкількісного методу оцінки ферментів в клітинах і тканинах до точних кількісних вимірах. Такий підхід дає можливість створити математичний аналог морфологічних ознак і оптимізувати диференціальну діагностику патологічних процесів і уніфікацію їх оцінки.

Для автоматизації робочого місця лікарів-фахівців з клінічної лабораторної діагностики, що займаються підрахунком і оцінкою формули і морфологічних особливостей препаратів крові призначений спеціалізований автоматизований комплекс «Відео-Тест-Гем».

Комплекс «Відеотест-Гем» дозволяє автоматизувати методики, використовувані при аналізі крові в лабораторній практиці.

Мікроскопія забарвлених мазків крові в світловому мікроскопі грає ключову роль в оцінці стану кровотворення. Клінічний аналіз периферичної крові - одне з найпоширеніших і трудомістких досліджень в лабораторної гематології. Найбільш інформативною методикою є підрахунок формули крові - визначення процентного відношення всіх груп лейкоцитів, а також оцінка морфологічних особливостей еритроцитів і лейкоцитів.

Проточна цитометрия полегшує завдання діагностики, але надає тільки кількісну інформацію. Тим часом в лабораторній діагностиці гематологічних захворювань провідну роль відіграє якісна оцінка клітин крові. Поєднання класичних методів аналізу клітин крові з комп'ютерним аналізом зображення лежить в основі створення нових, більш об'єктивних і продуктивних методик.

Мазки крові можуть бути приготовані як вручну, так і з використанням механічних і автоматичних пристроїв для приготування мазків.

Основні можливості програмно-апаратного комплексу «Відеотест-Гем»:
1) автоматичний перегляд мазка крові по траєкторіях, що забезпечує представництво вибірки лейкоцитів і отримання зображень клітин крові з підрахунком лейкоцитарної формули, автоматичним аналізом еритроцитів і тромбоцитів з кількісною оцінкою анізо- цитоза і пойкілоцитозу;
2) побудова кривої Прайс-Джонса, визначення товщини і індексу сферичності, побудова гістограми оптичної щільності і графіка розподілу еритроцитів за формою, підрахунок індексу овалоцитоз;
3) підрахунок тромбоцитів по фоніо, визначення відносної концентрації і гістограми розподілу тромбоцитів за площею;
4) отримання галереї зображень класифікованих клітин з можливістю коригування результатів фахівцем клінічної лабораторної діагностики;
5) введення зображень клітин кісткового мозку і підрахунок мієлограми в діалоговому режимі;
6) збереження результатів аналізу в базі даних з можливістю подальшого виведення на друк у вигляді бланка.

Одним з найбільш важливих та інформативних ознак різних захворювань є анемія. Причину її виникнення необхідно визначати в усіх випадках з об'єктивних лабораторних симптомів. Найважливіший етап діагностики будь-якого виду анемії - оцінка морфології еритроцитів.

Ерітроцітометрія (вимір діаметра еритроцитів) призначена для уточнення характеру анемії. Графічне зображення співвідношення вмісту в крові еритроцитів різного діаметра носить назву ерітроцітометріческая кривої (кривої Прайс-Джонса). У здорових людей є фізіологічний анізоцитоз (в периферичної крові зустрічаються еритроцити різної величини). При цьому переважають нормоцити (еритроцити діаметром 7,5 мкм), в значно меншій кількості містяться мікроціти (еритроцити діаметром не більше 6,9 мкм) і макроціти (еритроцити діаметром не менше 8 мкм).

На зображенні клітини виділяються відповідно до класу еритроцитів, в який вони потрапили за розміром відповідно до таблиці класів. Контуром позначені клітини, які не враховуються при розрахунках. Це можуть бути кілька злилися еритроцитів, погано прокрашенние клітини, залишки клітин і т. Д.

Для правильної оцінки розмірів еритроцитів враховуються тільки поодиноко лежать цілі клітини або клітини, які контактують незначно. Тому правку зображення роблять тільки для поділу невеликих контактів.

Для кожного класу визначаються середнє значення розміру, помилка середнього, мінімальний розмір, максимальний розмір, кількість еритроцитів у кожному класі, відсоток кількості еритроцитів даного класу. Ці ж параметри розраховуються для всієї проаналізованої вибірки.

З урахуванням виміряних параметрів проводиться розрахунок середнього обсягу еритроцита (MCV), його товщини і сферичності. Для розрахунку цих показників задаються значення гематокриту та кількості еритроцитів. Ці показники попередньо визначаються будь-яким з відомих методів.
Переважання в мазку крові мікроцітов обумовлює відхилення кривої Прайс-Джонса вліво.

При макро- і мегалоцітоза відзначається зрушення даної кривої вправо.

Еритроцити можуть варіювати за формою. Нормальні еритроцити мають форму двояковогнутого диска. Сфероцитоз зазвичай поєднується з мікроцитозом і є одним з основних гематологічних симптомів спадкового микросфероцитоза. Середній діаметр еритроцитів при цьому не більше 6,4 мкм.

Більшість традиційних методів, які застосовувались раніше в лабораторній практиці, зводилися до якісному опису мазків крові при візуальному аналізі. Даний підхід є суб'єктивним і прямо залежить від кваліфікації і досвіду лікаря, що виконує дослідження. Комп'ютерний аналізатор зображень дозволяє кількісно і якісно оцінити форму еритроцитів, об'єктивно оцінити об'єкти, що полегшує діагностику ряду патологічних станів, що призводять до морфофункціональних порушень клітин червоної крові.

Застосування автоматизованих комплексів забезпечує значне зниження навантаження на лікаря і збільшення точності лабораторних досліджень.

Використання комп'ютерної техніки та телекомунікаційних технологій в медичній практиці призвело до виникнення нового напрямку - телемедицини. Основним завданням телеконсиліумів і телеконсультацій є наближення спеціалізованої допомоги до віддалених районах через комп'ютерні мережі.

Аналізатори зображення забезпечують передачу зображення гістологічних і цитологічних препаратів по телекомунікаційних каналах для консультацій і дають можливість проводити телеконференції, телеконсультації і дистанційне навчання, які найближчим часом будуть грати все зростаючу роль.


  • «живе» зображення з мікроскопа
  • Універсальні аналізатори зображень
  • Попередньо (готові) методики
  • Довільний (ручний) класифікатор
  • Застосування компютерного методу
  • «Відеотест-Гем»

  • Скачати 13.03 Kb.