Автоматизация микроскопии

Автоматизация исследований клеток может быть осуществлена несколькими способами. Принципиально новый класс микроско­пов — автоматические микроскопы-анализаторы — самостоятельно выполняют основные этапы исследования. В состав такого микро­скопа-анализатора кроме цифрового микроскопа входят автома­тические средства перемещения и фокусировки препарата (мото­ризованные предметный стол и узел фокусировки, блок управле­ния) (рис. 11.1). Автоматически избирается маршрут просмотра препарата, фокусируются и обнаруживаются клетки заданных ти­пов, контролируется качество приготовления препарата и усло­вий наблюдения. В сравнении с ручной микроскопией есть воз­можность значительно увеличить выборку просматриваемых кле­ток, следовательно, повысить объективность и точность анализа, автоматически классифицировать клетки по субпопуляциям, пред­ставлять их на экране монитора для просмотра врачу в виде гале­рей изображений.

При классификации лейкоцитов и эритроцитов используют статистические параметры формы, размеров, окраски, текстуры, полученные на основе архива из 300 ООО изображений. Врач избавляется от рутинных операций по сбору выборки клеток и выпол­няет роль эксперта. В нашей стране функции автоматизированного микроскопа удалось реализовать для анализа мазков крови (МЕ-КОС-Ц1, вариант 1, производительность 20 мазков в час, преду­смотрена возможность подключения гематологического анализа­тора), подсчета клеток крови в камере Горяева, анализа препара­та фекалий при исследованиях в паразитологии с производитель­ностью 15 препаратов в час (МЕКОС-Ц1, вариант 3), осадка мочи, подсчета популяции лимфоцитов, меченных FITC, с использова­нием компьютерных программ «Денситоморфометрия» и «Фоно­тека».

Отечественная программа «Денситоморфометрия» предназна­чена для того, чтобы после полуавтоматического определения контуров объектов определять более 20 их характеристик, вклю­чая оптическую плотность, форму, размеры, текстурные и другие характеристики. С помощью программы «Фонотека» можно созда­вать базы высококачественных видеоизображений, структуриро­вать и вести документацию, а также импортировать, экспортиро­вать, редактировать и формировать галереи изображений.

Анализ мазка крови с использованием МЕКОС-Ц1 происхо­дит следующим образом: лаборант устанавливает мазок на пред­метный столик автоматизированного микроскопа и нажимает кнопку клавиатуры. Далее система начинает сканировать препа­рат, отображая на экране монитора траекторию движения и вы­деляя клетки заданных типов. Через 2 мин после начала сканиро­вания препарата на экран монитора выводятся все обнаруженные лейкоциты в виде отдельных галерей (сегментоядерных, палочко-ядерных лейкоцитов, лимфоцитов, моноцитов, эозинофилов и т.д.).

Если в анализируемом мазке присутствуют бластные клетки, то после завершения просмотра они представляются в виде от­дельной галереи под названием «прочие». В этой же галерее пред­ставляются все случаи, связанные с нарушением технологии при­готовления мазка и его окраски. Врач-гематолог просматривает представленные галереи клеток и при необходимости нажатием 1 — 2 клавиш корректирует результаты автоматического анализа.

На основе автоматизированных микроскопов МЕКОС-Ц1 со­здается автоматизированное рабочее место (АРМ) врача-гемато­лога, в котором сочетаются исследования на гематологическом анализаторе с микроскопическим анализом морфологии клеток крови. Точность дифференцировки лейкоцитов с применением АРМ врача-гематолога составляет не менее 90 %.

На просмотр лейкоцитарной формулы и при необходимости ее коррекцию у врача уходит 30 — 40 с. Аналогичным образом про­грамма автоматического анализа создает «эритроцитарную фор­мулу» крови, когда в отдельные галереи выделяются микроциты, нормоциты, макроциты и все патологические формы эритроци­тов (каплевидные, дакриоциты, эхиноциты, сфероциты и т.д.), морфологический анализ при этом дополняется автоматическим построением кривой Прайс-Джонса и уникальной гистограммы распределения эритроцитов по содержанию гемоглобина.

При исследовании эритроцитов в препарате анализируется не менее 1 ООО клеток. Точность автоматизированного анализа пара­метров красной крови составляет не менее 99 %. Для анализа маз­ков крови при лейкозах и подсчета миелограмм в мазках костного мозга существует специальная программа.

Полностью автоматизированные системы для микроскопии наряду с автоматизацией самого процесса микроскопии включа­ют и компьютерный анализ, т. е. распознавание и классификацию изображений. Такая система состоит из автоматизированного мик­роскопа, в который ручным способом вносят фиксированные и окрашенные мазки биоматериала, она сканирует препарат, фик­сирует изображения клеток, «просеивает» изображения с помо­щью сложной аналитической системы, основанной на принципе «нервной сети» (neural network). Системы автоматического анали­за изображений разработаны и для флюоресцентной микроско­пии.

На аналогичном принципе основана работа отечественной си­стемы автоматической микроскопии мазков периферической крови «АСПЕК» (автоматический скрининг периферической крови). Система может использоваться как автоматический счетчик для выполнения гематологических анализов в клинико-диагностиче­ских лабораториях, как исследовательская система для проведе­ния морфометрии клеток и демонстрационная установка в учеб­ном или экспертном процессе.

Другим примером автоматизированных систем анализа изобра­жения клеток являются системы фирмы «ВидеоТесТ» (Санкт-Пе­тербург). Система «ВидеоТесТ-Мастер (Морфология)» обеспечива­ет преобразование и анализ изображений, полученных с помощью цветной камеры высокого разрешения, установленной на микро­скопе. Результаты обрабатываются статистически. Изображения и данные могут быть сохранены в базе данных «ВидеоТесТ-Альбом».

Программа «ВидеоТесТ-Сперм» обеспечивает анализ видеоизоб­ражений нативных эякулятов спермы и используется для изуче­ния морфологии сперматозоидов в окрашенных мазках.

Система «ВидеоТесТ-Карио» позволяет выполнять хромосом­ный анализ, обеспечивает ввод метафазных пластинок с микро­скопа с помощью цифровой камеры, автоматическое кариотипи-рование, построение кариограмм и идиограмм. «ВидеоТесТ-Под-счет колоний» — система, предназначенная для выделения, под­счета, измерений, идентификации колоний бактерий одного, двух, трех, четырех типов.

Дальнейшим шагом является подключение микроскопа в си­стему телемикроскопии для осуществления консультации у спе­циалистов, находящихся в другом учреждении или городе.