Медицинская тематика

Элемент интерфейса автоматизированной системы

Перспективное направление в медицине и биологии – «Автоматизированные интеллектуальные системы анализа микроскопических изображений»

Одной из актуальных задач современной науки и техники является создание автоматизированных интеллектуальных систем.

В ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца» в результате проведенных исследований в области автоматизированных интеллектуальных систем совместно с Гематологическим научным центром был создан автоматический анализатор клеток крови.

Классическое исследование крови под микроскопом, осуществляемое лаборантом, является трудоемкой операцией, требующей существенных затрат времени и напряженного внимания. Это послужило поводом для попыток автоматизировать процесс классической микроскопии. Созданный автоматический анализатор клеток крови АСПЕК с помощью интеллектуальной системы имитирует анализ серии изображений, который традиционно проводился человеком.

Прибор АСПЕК представляет собой автоматизированный микроскоп, управление которым может осуществляться как вручную, так и автоматически.

АСПЕК может использоваться по следующим направлениям:

  • автоматический анализ клеточного состава крови;
  • проведение научных исследований, для создания новых классификаций клеток крови при различных заболеваниях;
  • для удалённого доступа (телемедицина).

АСПЕК является современным и удобным инструментом для проведения научных исследований, позволяющим получать, хранить и обрабатывать анализировать визуальную информацию.

В состав прибора для автоматического анализа клеточного состава периферической крови входят:

  • микроскоп биологический с тринокулярным тубусом;
  • автоматизированный предметный столик к микроскопу;
  • устройство автофокусировки;
  • системы управления автоматизированным микроскопом;
  • видеокамера;
  • управляющий компьютер;
  • пакет прикладного программного обеспечения.

Прибор АСПЕК обеспечивает ведение информационной базы данных, которая позволяет пользователю хранить и использовать сопутствующую информацию и результаты анализа. База данных содержит информацию о пациенте, о препарате и о результатах анализа, включая изображения лейкоцитов и патологических форм эритроцитов. Она дает возможность создавать и хранить коллекции изображений для демонстрации или обучения.

Изображение поля зрения микроскопа Результат сегментации
Изображение поля зрения микроскопа
Результат сегментации

Технологии, разработанные при создании прибора АСПЕК, послужили основой для создания целой серии приложений. Так при выполнении проекта «Микровзор» была разработана система автоматического анализа крови в невесомости, предназначенная для мониторинга состояния здоровья космонавтов при длительном космическом полете . Еще одним приложением разработанных технологий является микроскопический анализ микробных объектов. Работа в этом направлении ведется совместно с ИМБП РАН. В перспективе технологии компьютерного анализа позволят осуществлять количественный анализ микробных объектов, чего не удается достичь с помощью используемых в настоящее время методик.

Разработанные методики использовались также при создании специализированной системы анализа эритроцитов.

Планируется также разработать алгоритмы и программное обеспечение для анализа препаратов при цитохимических реакциях, что актуально при лечении и диагностике некоторых онкологических заболеваний.

Изображение микробных объектов Изображение микробных объектов Распределение по мазку
Изображение микробных объектов
Изображение микробных объектов
Распределение по мазку

Прибор АСПЕК неоднократно выставлялся на международных выставках, в частности на Международной Ганноверской ярмарке в 2001 году. На устройства и технологии используемые в приборе был получен ряд патентов.

Информационные технологии, заложенные в приборе, позволяют создавать автоматические системы для анализа различных типов препаратов и областей исследований. Еще одним направлением работ является создание диагностических систем для прогноза течения заболевания и эффективности проводимой терапии. Математический аппарат теории статистических решений и распознавания образов, а также статистические методы обработки изображений, используемые на базе современной вычислительной техники, открывают широкие возможности для развития медицинских приборов нового поколения.