Экспертная система: как это может быть реализовано в хирургии

Создание экспертных систем - это мечта и разработчиков программного обеспечения, и лечащих врачей. Множество факторов, которые должны учитываться при принятие медицинских решений, пока невозможно полностью описать алгоритмическим языком. Поэтому безусловно всегда очень интересно посмотреть на то, как это реализуется в смежных областях, пускай пока не в анализе микроскопического изображения.

В этом плане меня заинтересовал доклад Д.Н. Афонина "Система поддержки принятия решений при выборе тактики лечения воспалительных заболеваний позвоночника", представленный на пятом международном конгрессе по хирургии позвоночника и спинного мозга "InterSpine-2008".


Автор доклада, о котором говорится выше - Дмитрий Николаевич Афонин, биофизик, доктор медицинских наук, Санкт-Петербург. Руководитель отдела информационных технологий и телекоммуникаций клиники терапии туберкулеза и торакальной хирургии Санкт-Петербургского НИИ фтизиопульмонологии. Его система принятия решений имеет свидетельство о государственной регистрации ПЭВМ № 2009610906. В 2011 году Дмитрий Николаевич продолжил тему разработки экспертных систем в хирургии публикацией "Web-система поддержки принятия решений в хирургии" в журнале "Медицинская техника" № 2 (266).

Предалагаемая им система поддержки принятия решений (для выбора тактики лечения туберкулеза и гематогенного остеомиелита позвоничника) на основе 15 введенных в форму показателей производит процентный анализ состояния позвоночника и позвоночного канала, оценивает вероятность регресса неврологических расстройств (в ближайшем периоде и дальнейший регресс в отдаленном периоде).


Вводимые параметры - Имя пациента, возраст, пол, диагноз (туберкулез или остеомиелит), активность процесса (острый, подострый, хронический), длительность заболевания (в месяцах), степень неврологических расстройств по Frenkel H.L. (тип A,B,C,D,E или R), длительность неврологических расстройств (в месяцах), уровень поражения позвоночника и количество пораженных позвонков.


Выводимые рассчетные показатели - Угол Кобба, Индекс Харингтона, степень костной компрессии, степень компрессии абсцессом, общая степень компрессии, объемная степень компрессии.

Оценка точности прогноза по результатам исследования 164 больных воспалительными заболеваниями составила 84,4%.

Как видно из представленных скриншотов, сама система реализовано несложно - форма , написанная на PHP (что дает возможность хранить ее сразу же где-нибудь на серверной части) выдает калькулятивный результат на базе формул. Вопрос только в том, где взять столь точные формулы, чтобы на базе ограниченнопараметровой (всего лишь 15 параметров!) модели выдавать результат с точностью 84%? Доктор Афонин нашел: методы прогноза он описывает в
1. своей докторской "Передняя компрессия позвоничника при теберкулезе и гематогенном остеомиелите позвоночника" (СПб, 2003)
2. статье в "Вестнике новых медицинских технологий" (3/2007) в соавторстве с Афониным П.Н. и Дору-Товт В.П. "Применение искусственных нейронных сетей для прогнозирования нарушений жизнедеятельности больных гематогенным остеомиелитом позвоночника"
3. статье в "Bulletin of the International Scientific Surgical Association" (2007 V.2,N.1) с теми же соавторами "К вопросу о прогнозировании нарушений жизнедеятельности у больныхгематогенным остеомиелитом позвоночника". Читать полностью...

Теперь и на американских мониторах

Автор крутого американского блога о цифровой патологии Tissuepathology.com доктор Кейт Каплан посвятил пост странице, которую вы видите перед собой.

Спасибо, доктор Каплан!

Кстати говоря,блог Tissuepathology.com в 2010 году стал обладателем звания "Лучший медицинский блог" по версии сайта "Medicalbillingandcoding.com". Не задумывайтесь, подписывайтесь на RSS прямо сейчас. Читать полностью...

Цитологически верное поздравление с новым годом

На сайте ассоциации цитологов России Cyto.ru опубликовано потрясающее, на мой взгляд поздравление руководства ассоциации с новым годом. Вот бы все профессиональные поздравления у нас в стране были столь теплыми и неофициозными, пропитанными любовью к своему делу. Судите сами:

Дорогие коллеги!

Каждый рабочий день мы пытаемся разобраться в сложных ситуациях, в которые попадают клетки организма больного человека. Кому как не нам, представлять их жизнь и работу. Кому как не нам знать, как налажены взаимоотношения между клетками, объединенными одними целями. Как каждая из них заботится о себе и выполнении той роли, которая на нее возложена. Как наводит порядок в себе и в окружающем пространстве. Как оберегает ткани внутренней среды от посягательств чужеродных или «своих», но нарушающих необходимое равновесие, микроорганизмов. Как клетки рассылают «вести» по сосудистому руслу, как общаются между собой с помощью сложных биохимических процессов, электрических и волновых сигналов. Как нейроэндокринные клетки с
готовностью бросаются решать вопросы, возникающие в маленьких сообществах,
не обращаясь за каждой мелочью в центр, ведь у него и без этого хватает дел.
Как центр регулирует порядок во всем теле, посылает указы эндокринным органам,
сосудистой, нервной и лимфатической системе. Как все клетки тянутся к свету,
солнцу, как умеют радоваться жизни, вместе дружно переносить невзгоды и
приходить в себя для новых радостей и свершений, для продолжения жизни.

Мы каждый день узнаем что-то новое о себе и окружающем нас мире, но почему-то упорно не становимся от этого ни здоровее, ни счастливее, и работы для людей, вовлеченных в охрану здоровья населения, не уменьшается. Очень важно сохранить традиции отечественной медицины, развития профилактических направлений, в частности патологии репродуктивной системы, скрининга заболеваний шейки матки.

Клинические цитологи – очень важное звено в обеспечении здоровья человека, связующее инструментальные методы обследования, другие разделы лабораторной медицины, цитогенетику, микробиологию, гистологию, патологическую анатомию, онкологию, гинекологию, хирургию… Для нас есть работа, пока еще мало востребованная, но поверьте, тоже очень важная и у «узких» специалистов: оториноларингологов,
офтальмологов, нейрохирургов, трансплантологов, пульмонологов, гастроэнтерологов…

Цитологическая диагностика - динамично развивающийся метод морфологической верификации патологического процесса. Нам приходится выдерживать натиск бурно развивающихся технологий, так давайте использовать их на пользу людям!

В настоящую эпоху развития современных технологий для выявления заболевания и адекватного его лечения недостаточно использовать только традиционные методы, необходимо совместное использование и правильная интерпретация данных, полученных с помощью различных диагностических исследований, в том числе молекулярных – иммуноцитохимических, МАНК, FISH, CISH и др., и очевидно постоянный пересмотр некоторых традиционных критериев в соответствии с полученными данными, и возможная переоценка результатов «дополнительных» методов в зависимости от того, что мы видим под микроскопом. Нет и не может быть идеального метода диагностики, как нет и идеального метода приготовления препаратов. Много говорилось на Съезде о жидкостной цитологии,получающей все более широкое применение в мировой цитологической практике. Возможно,она не решит всех наших проблем, но позволит освободить нас от рутины
или раздвинет границы представления о каких-то болезнях и о том, что происходит в организме конкретного человека, для кого-то близкого или родного.

Давайте же перестанем бороться за место под солнцем, а научимся успешно выполнять свою, такую нужную, роль в клинической морфологии и тогда наш голос будет услышан и теми, кому мы способны помочь и теми, кто может помочь нам в совершенствовании врачебного искусства и врачебного мастерства!

Мы хотим пожелать всем нам сохранить и приумножить то тепло, которое дарили мы друг другу во время Съезда, и будущий год провести в гармонии и взаимопонимании, любви к близким и далеким, здоровым и больным, приложить все усилия к совершенствованию
любимой, хоть и не узаконенной, специальности.

Давайте вспомним Булата Окуджаву:
«Возьмемся за руки, друзья, возьмемся за руки, друзья, возьмемся за руки, ей Богу….»

Счастья вам, душевной гармонии, радости и любви в Новом Году!

Президент Ассоциации Ирина Петровна Шабалова
Вице-Президент Наум Абрамович Шапиро
Генеральный Секретарь Борис Ефимович Лейбович Читать полностью...

Конкурс Olympus Bioscapes. Итоги 2011 года

Компания Olympus подвела итоги своего ежегодного конкурса Bioscapes, в котором участвуют микроскопические снимки, выдающиеся с точки зрения эстетики, науки и техники выполнения.
Принять участие в Bioscapes-2012 может каждый, достаточно подать заявку на сайте. Победителю достанется оборудование от Olympus на его выбор на общую сумму $5,000.

Первая десятка работ по мнению жюри по итогам 2011 года:


1 место - Чарльз Кребс (Charles Krebs), Иссекуа, Вашингтон, США.
Образец: Питание коловратки Florscularia ringens. Ее быстро передвигающиеся реснички (похожие на волосы по структуре) приносят воду и питательные вещества для коловраток.
Техника: Дифференциальная интерференционная контрастная микроскопия.



2 место - Даниель фон Вангенхайм (Mr. Daniel von Wangenheim), Франкфуртский институт изучения молекулярной жизни, Институт Гете, Франкфурт, Германия.
Образец: Видео образования поперечного корня Arabidopsis thaliana из первичного. Видео состоит из кадров, снятых каждые 15 минут в течении 75 часов.
Техника: Сканирующий лазерный (light-sheet) флюоресцентный микроскоп


3 место - Лян Гао (Liang Gao), медицинский институт Ховарга Хьюга, Исследовательский кампус Джанелии Фарм, Ашбурн, Вирджиния, США.
Образец: Видео клеточной мембраны COS-7. Клетки этого типа часто используются в исследованиях по биохимии и клеточной биологии.
Техника: Бесселевская структурированная проходящая микроскопия высокого разрешения.


4 место - Эдвин Ли (Edwin Lee), Керолтон, Техас, США
Образец: Видео сокращений вакуоли Paramecia, которые регулируют давление жидкости в теле этих простейших.
Техника: Фазово-контрастное освещение


5 место - Джеймс Николсон (James H. Nicholson), центр медицинских и биомолекулярных исследований прибрежной окружающей среды, научный центр Форта Джонсона, Чарльстон, Южная Каролина, США.
Образец: Живой корал Goniastrea Sp., известный как зеленый разумный корал. На фотографии ыиден полный полип в центре, окруженный четырьмя полипами по краям.
Техника: Фазово-контрастное освещение. Все цвета образованы природной аутофлюоресценцией, пурпурный цвет почти прозрачных тканей получен светодиодной подсветкой.


6 место - Харрис Антонопоулос (Haris Antonopoulos), Афины, Греция.
Образец: Яйца вонючего клопа (Настоящий щитник Pentatomidae)
Техника: Светлопольное освещение.


7 место - Гуннар Ньюкист (Gunnar Newquist), Университет Невада, Рено, Невада, США.
Образец: Мышечные и нервные структуры (матка, яичники) репродуктивной системы мухи-дрозофиллы.
Техника: Флуоресцентная микроскопия


8 место - Джеймс ЛаФонтейн (James LaFountain) и Рудольф Олденбург (Rudolf Oldenbourg), государственный университет Нью-Йорка, морская биологическая лаборатория Баффало, Вудс Хол, Массачусетс
Образец: Видео движения сперматозоидов мухи Nephrotoma suturalis вокруг яйцеклетки в процессе мейоза.
Техника: Поляризационная микроскопия, объектив 60х.


9 место - Вольфганг Беттигхофер (Wolfgang Bettighofer), Киль, Германия
Образец: Клеточные ядра и хлоролпасты (золотого цвета) Mediopyxis helysia.
Техника: Проходящий свет.


10 место - Герд Гунтер, Дюссельдорф, Германия
Образец: Сферические колонии сине-зеленых водорослей Nostoc commune
Техника: Темнопольное освещение

Работы финалистов и видео можно посмотреть в галерее Olympus Bioscapes 2011.
Читать полностью...

Skylight - переходник для подсоединения телефона к микроскопу

SkyLight - это адаптер, предназначенный для соединения микроскопа и смартфона, при этом камера смартфона снимает микроскопное изображение и позволяет его передавать в сеть в режиме реального времени или делать снимки для архива.


Универсальность адаптера должны оценить студенты: наверное, в каждой группе найдется человек со смартфоном (возможно, не один), который сможет быстро получить изображение с микроскопа на свой телефон во время выполнения практического задания.


Тесс и Энди, создатели Skylight

Разработали SkyLight двое американцев из Окланда - инженер Энди, который раньше разрабатывал экономичные флюоресцентные микроскопы и геолог Тесс, которая отвечает за дизайн и за раскрутку проекта. В ноябре они разместили свой проект на сайте KickStarter - социальную сеть, которая позволяет осуществлять денежные взносы от $1 за инновационные проекты. Там же можно и приобрести сам адаптер - его обещают прислать за взнос от $60. За 2 месяца проект собрал $22,727 от 295 спонсоров. Изначально разработчики планировали собрать $15,000 для налаживания серийного производства - эти деньги они получили за 19 дней.


Уникальность проекта еще и в том, что разработчики обещают поддерживать развитие медицины и науки в странах третьего мира. На своем сайте они сообщают, что в рамках программы поддержки развития микроскопии от колледжа Мерритт, они провели полевые испытания адаптера Skylight в Коста-Рике и убедились, что телемедицинские функции, которое осуществляет их устройство при подключении к микроскопу, реально помогает персоналу в процессе их работы и повышения квалификации. Поэтому за каждые 5 купленных Skylight адаптеров они обещают пересылать 1 адаптер в медицинские институты или клиники, у которых нет средств на приобретение оборудования. Тесс и Энди напоминают, что по данным ВОЗ сегодня в 57 странах для полноценной системы здравообеспечения не хватет 2,3 млн. врачей, поэтому там очень актуально внедрение локальных систем, которые позволили бы передавать изображение для проведения диагностики.


Принцип адаптера очень прост - это пластиковый держатель смартфона с направляющими, позволяющими совместить щель адаптера с камерой смартфона. Сам адаптер вставляется в окулярную трубку микроскопа, благодаря переходникам это легко осуществимо для любых диаметров окулярных трубок.


Сам адаптер Skylight


Пользователь достает окуляр и вставляет Skylight в окулярную трубку


Смартфон перемещается в держателе влево-вправо и вверх-вниз, пока щель адаптера не совпадет с камерой смартфона


Адаптер Skylight с другим смартфоном


Принципиальная схема адаптера Skylight

А вот некоторые изображения, представленные на сайте проекта:


Клетки корня лука (можно пронаблюдать процесс митоза). Автор: Том Джонс. Микроскоп: Olympus BH-2. Смартфон: Droid Charge. Объектив: 40х DPlan


Воспаление пищевода. Объектив: 40x. Микроскоп: Zeiss iLED. Смартфон: iPhone 4S


Тело гусеницы под флюросцентным микроскопом. Объектив: 100x UV Fluorescense. Микроскоп: Zeiss iLED. Смартфон: Droid Eris


Комар в янтаре. Объектив: Низкое увеличение. Микроскоп: Leica EZ4 D. Смартфон: Droid Eris
Читать полностью...

Модели сканеров Aperio

Компания "Aperio" - признанный лидер на рынке микроскопических слайд-сканеров. На сегодняшний день в мире стоят уже более 800 сканеров от Aperio. В России продукция от Aperio продается компанией Biovitrum. Эта статья - краткое введение в линейку Aperio, рассказывающая об основных различиях между моделями.


Scanscope OS
Одностекольная загрузка. Достаточно долгое время сканирования стекла (20 минут, и эта цифра не для всего стекла, а лишь для квадрата 10х10 мм.), но и наилучшее разрешение получаемого снимка (0.14 мкм на пиксель изображения) - работа идет на объективе 60х/1.35, результирующее увеличение - 100х.


Scanscope GL
Одностекольная загрузка. Рассчитаны на небольшую нагрузку лаборатории - 40-50 стекол в день. Время сканирования стекла размерами 26,3х54 мм составит 2 минуты. Рабочий объектив - 20х. Разрешение - 0.25 мкн. на 1 пкс. (увеличение 40х).
Интересно, что модель GL уже убрана с сайта Aperio - видимо, выпуск прекращен и теперь всем клиентам рекомендуется как минимум CS. Однако Biovitrum обещает осуществить продажу и GL, и даже его упрощенного собрата - GL-E.


Scanscope CS
Пятистекольная загрузка. Рассчитывается на нагрузку в 200-300 стекол в день. Стекло на объективе 20х сканируется медленнее, чем на GL - за 3 минуты. Но емкость кассеты подачи существенно сэкономит время, которое теряется на ручной замене препарата. Рабочее увеличение и разрешение снимка аналогично модели GL.


Scanscope XT
Загрузка 120 стекол одновременно. Из-за этого существенно растут габариты прибора по сравнению с младшими братьями - практически XT представляет собой куб со стороной в полметра. Рабочий объектив остается неизменным - 20х, поэтому и значение разрешающей способности не меняется. Заявленное время сканирования стекла - около 2 минут. Значит следует ожидать, что весь лоток со 120 препаратами сканер осилит примерно за 4 часа.

И пара моделей, информацию о которых Biovitrum у себя на сайте ещё не размещал:


Scanscope AT
Загрузчик на 400 стекол. Объектив прежний - 20х. На загрузку стекла уходит 20 секунд, на само сканирование - 95. Таким образом, за час гигант AT осилит около 30 препаратов, если вы его загрузите под завязку - работы хватит на весь день. При этом ему удается сохранить весьма компактные размеры - он даже меньше XT, который “съедает” в 3 раза меньшее количество препаратов.


Scanscope FL
Флюоресцентная модель от Aperio, также пока не продающаяся в России. Построена на базе CS - та же 5-стекольная загрузка и тот же объектив 20х. Сканирование проходит по 3 каналам и занимает до 15 минут при получении снимка квадрата 15х15 мм на обычных препаратах. Поддерживаемые размеры стекол - 25х75 мм, 50х75 мм. Максимальное разрешение - 0.23 мкм на 1 пкс. (результирующее увеличение - 40х). Смена фильтров автоматизированна, револьвер фильтров поддерживает до 6 длин волн.

Программное обеспечение для слайд-сканеров Aperio - предмет отдельного рассказа, но сразу хотелось бы упомянуть о некоторых специализированных сервисах (в том числе и не для владельцев сканеров), пока во многом используемых только на западном рынке, но и российским пользователям следовало бы обратить на них внимание:

Slide Scanning Service - присланное почтой стекло сканируется и цифровая копия высылается обратно на DVD, на 30-дневный пробный период цифровые препараты размещаются на специализированном веб-сайте от компании Spectrum
Digital Slide Hosting Service - специализированное хранилище цифровых копий препаратов, услуга предоставляется компанией Spectrum
SecondSlide Digital Slide Sharing Service - специализированное онлайн-хранилище цифровых копий, направленное на совместную работу по микропрепарату, предоставляет вьювер с несколькими простыми инструментами для расшаренных стекол (см. пример) Читать полностью...

Agfa HealthCare - новый игрок на рынке цифровой патологии

29 ноября 2011 на крупнейшем радиологическом конгрессе в США RSNA-2011 (97 Научная ассамблея и ежегодная встреча радиологического конгресса Северной Америки) в Чикаго Agfa Healthcare представила модуль цифровой патологии для своей системы IMPAX PACS (Комплекс для архивирования изображений и система связи), изначально предназначеной для хранения радиологических изображений. Решение представляет собой комплекс из высокопроизводительного сканера микропрепаратов целиком и аналитической рабочей станции, направленной на поиск взаимосвязей и обмен данными в радиологических и цифропатологических изображениях. Кроме того, в систему включены специализированные патологические приложения. Подобное решение, связующее столь разнотипные методы диганостики, Agfa удалось продемонстрировать первыми.


Логотип проводимого в Чикаго 97-го сообщества радиологов RSNA-2011

После проведения сканирования врач выбыирает зоны интереса (ROI) на полученном изображении, которые затем будут автоматически интегрированы в IMAX PACS. Agfa подчеркивает преимущества мультидиагностического решения и повышает командную междисциплинарную работу в онкологии, учебном процессе, расширенных исследованиях и более точных экспертных оценках. Интеграция позволяет оптимизировать рабочие процессы и облегчает сотрудничество между клиницистами, рентгенологами и патологами, что приводит к улучшению диагностических связей и более рациональному рабочему процессу.


IMPAX PACS от Agfa использует технологии компании XERO для получения радиологических изображений

Подробностей о технической организации самого модуля крайне немного: помимо пресс-релиза на официальных каналах Agfa отсутствует какая-либо информация. Как абсолютно правильно иронизирует автор блога TissuePathology, место для представления патологического модуля было выбрано очень интересно - все сообщество радиологов с большим успехом проигнорировало новый модуль, который предназначен совсем для других направлений диагностики. Но судя по всему, Agfa не стала выпускать собственное устройство для сканирования микропрепаратов, а лишь предложила систему хранения полученных изображений с уже существующего сканера. Какого из производителей Agfa будет рекомендовать как основного для своих комплексов - пока неизвестно. Но уже сейчас понятно, что и другие лидеры в производстве систем PACS, предназначенных для визуализации в радиологии - GE и Philips в ближайшее время подключат цифропатологические модули. Возможно, что это в принципе поспособствует распространению систем изучения морфологии и количественной статистики микроскопических изображений в лаборатории. К тому же, это может поспособствовать сплочению усилий специалистов лаборатории и радиологов в проведении диагностики пациента.


В рекламном ролике-презентации Agfa Healthcare на RSNA, как мы видим, показаны не только радиологические изображения. Но микроскопию они пока еще так и не показали широкой публике.

Филипп Гренье, руководитель отделения радиологии в университетском госпитале Ла Питье Сальпетье (La Pitie-Salpetriere) в Париже: "Объединение радиологии и сикроскопических изображений - это важнейший шаг на пути к интегрированной диагностике, в которой междисциплинарное взаимодействие и субспециализация используются максимально широко, что характерно например для госпиталей, имеющих свои учебные кафедры". Об улучшениях в диагностических процессах, которые несомненно скажутся на эффективности и качестве ухода за пациентом. Фредерик Капрен, руководитель отделения патологии Ла Питье Сальпетье: "Цифровая патология предлагает большее количество лучших инструментов. Интегрируя наши цифровые изображения в PACS систему, мы будем выходить на новый уровень клинического управления рабочим процессом ухода за пациентом."


Вход в госпиталь La Pitie Salpetriere

На данный момент, система проходит клинические испытания и в 2012 году ожидается ее поступление в продажу. Клинические испытания проводятся в Ла Питье Сальпетье на 1600 коек. Система не предназначена для поставок в учреждения здравоохранения в Канаде и США. В России система Agfa IMPAX PACS внедрена в НИИ детской неотложной хирургии и травматологии. О подключении цифропатологического модуля к московской системе пока не сообщалось. Читать полностью...