RU2330265C1 - Method for automated microscopic examination of specimens - Google Patents
Method for automated microscopic examination of specimens Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330265C1 RU2330265C1 RU2007117809/28A RU2007117809A RU2330265C1 RU 2330265 C1 RU2330265 C1 RU 2330265C1 RU 2007117809/28 A RU2007117809/28 A RU 2007117809/28A RU 2007117809 A RU2007117809 A RU 2007117809A RU 2330265 C1 RU2330265 C1 RU 2330265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- images
- macro
- laboratory
- histological
- consultation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам исследования и анализа материалов с помощью оптических и компьютерных средств и может быть использовано, в частности, для анализа и выявления патологий исследуемых образцов материала, например, в онкоморфологии.The invention relates to methods for research and analysis of materials using optical and computer tools and can be used, in particular, for the analysis and detection of pathologies of the studied samples of material, for example, in oncomorphology.
Известен способ автоматизированного исследования состояния пациента (RU 2251965 С2, опубл. 27.07.2004). включающий использование системы, содержащей связанные посредством компьютерной связи лаборантский и консультационный пункты, соединенные с аппаратурой контроля состояния пациента, и блоком документирования результатов диагноза. Система содержит блок адаптации для самонастройки и самообучения, блок оперативных консультаций и блок интеллектуального интерфейса, причем блок управления специалиста-консультанта содержит экспертную систему, рабочее место соединено с блоком интеллектуального интерфейса, а блок специалиста-консультанта соединен с блоком оперативных консультаций, блоком адаптации и блоком интеллектуального интерфейса. Однако указанное решение не позволяет проводить автоматизированные микроскопические исследования образца, в том числе гистологические исследования, и объективно обосновывать постановку диагноза при использовании изображений срезов в области макро- и микропатологий.A known method of automated investigation of the patient's condition (RU 2251965 C2, publ. 07.27.2004). including the use of a system containing computer-assisted laboratory and consultation points connected to patient monitoring equipment and a unit for documenting the results of the diagnosis. The system comprises an adaptation unit for self-tuning and self-training, an operational consultation unit and an intelligent interface unit, the specialist consultant control unit comprising an expert system, a workstation connected to an intelligent interface unit, and a specialist consultant unit connected to an operational consultation unit, an adaptation unit and a unit intelligent interface. However, this solution does not allow automated microscopic examination of the sample, including histological studies, and objective substantiation of the diagnosis when using images of sections in the field of macro- and micropathologies.
Также известен способ автоматизированного микроскопического исследования образца (RU 2234099 С1, опубл. 10.08.2004), принятый в качестве прототипа, в котором осуществляют предварительное получение образца, подготовку полученного образца для микроскопического исследования и проводят микроскопическое исследование образца, в качестве которого используют гистологические срезы ткани новообразования, изображения которых получают с помощью микроскопа, на полученном изображении выделяют ядра малых лимфоцитов, определяют их плоидность, принимают ее за стандарт, с использованием которого проводят компьютерное определение средней плоидности ядер клеток ростковых зон новообразования, и по значению этого показателя осуществляют диагностику стадий канцерогенеза. Однако и данное решение не обладает достаточно высокой информативностью и объективностью и не дает возможности при любой неясной гистологической картине в изучаемом препарате щитовидной железы определиться с характером процесса, оценкой его злокачественности, установить гистогенез, также не обеспечено высокое качество исследуемого материала и, соответственно, достоверность и объективность получаемых результатов, не обеспечена многофункциональность исследований с использованием ряда критериев, помогающих патологоанатому в постановке правильного гистологического диагноза не только в отношении дифференциальной диагностики доброкачественности или злокачественности процесса, но также и в определении гистогенеза данного новообразования.Also known is a method of automated microscopic examination of a sample (RU 2234099 C1, publ. 08/10/2004), adopted as a prototype, in which the sample is preliminarily obtained, the sample obtained is prepared for microscopic examination, and a microscopic examination of the sample is carried out using histological tissue sections neoplasms, the images of which are obtained using a microscope, the nuclei of small lymphocytes are isolated on the resulting image, their ploidy is determined, they are taken for the standard with which the computer determination of the average ploidy of the nuclei of the cells of the growth zones of the neoplasm is carried out, and by the value of this indicator, the stages of carcinogenesis are diagnosed. However, this solution also does not have a sufficiently high information content and objectivity and does not make it possible, with any unclear histological picture in the thyroid preparation being studied, to determine the nature of the process, to evaluate its malignancy, to establish histogenesis, also the high quality of the studied material and, accordingly, the reliability and objectivity of the results obtained; multifunctionality of studies using a number of criteria that help the pathologist in posting is not ensured A correct histological diagnosis, not only in relation to the differential diagnosis of the benign or malignant process, but also in determining the histogenesis of this neoplasm.
Актуальность повышения достоверности исследований образцов, в том числе, используемых в онкологической диагностике, не вызывает сомнений. Гистологическое исследование является определяющим способом диагностики опухолей. Особое значение оно имеет во время хирургических операций, когда проводится анализ операционного материала (удаленные кусочки органов или тканей, содержащие патологический очаг) на макро- и микроскопическом уровне, на основании которого, в случае выявления злокачественности, хирургом может быть принято решение о продолжении операции и об удалении органа в целом. На указанный экспресс-анализ отводится 10-25 минут. При этом в клинической практике в данной области медицины существует ряд проблем:The relevance of increasing the reliability of research on samples, including those used in oncological diagnostics, is beyond doubt. Histological examination is a determining method for the diagnosis of tumors. It is of particular importance during surgical operations, when an analysis of the surgical material (removed pieces of organs or tissues containing a pathological focus) is performed at the macro and microscopic levels, on the basis of which, in case of malignancy, the surgeon may decide to continue the operation and about the removal of the organ as a whole. The specified express analysis takes 10-25 minutes. Moreover, in clinical practice in this field of medicine there are a number of problems:
1. Отсутствие в ряде нозологии четких критериев, позволяющих одинаково успешно во всех случаях проводить дифференциальную диагностику опухолей и опухолеподобных процессов. Связано это в том числе и со сложной пространственно-яркостной организацией и разнообразием форм объектов исследования.1. The absence in some nosology of clear criteria allowing equally successful in all cases to conduct differential diagnosis of tumors and tumor-like processes. This is due, inter alia, to a complex spatial-brightness organization and a variety of forms of objects of study.
2. Значительная доля субъективизма при постановке диагноза из-за применения традиционной формы атласов патологий (на бумажных носителях с ограниченным количеством примеров опухолей), широко используемого на практике словесного описания врачом информативных признаков опухолей, слабой информативности классических (ручных) способов морфологических измерений на макрообъектах.2. A significant proportion of subjectivity in the diagnosis due to the use of the traditional form of atlases of pathologies (on paper with a limited number of examples of tumors), the doctor’s widely used verbal description of informative signs of tumors, and the low informativeness of classical (manual) methods of morphological measurements on macro objects.
3. Недостаточное количество квалифицированных специалистов-морфологов, которых по некоторым формам заболеваний в стране единицы и они сконцентрированы в основном в ведущих медицинских центрах. Специфика работы диагноста-морфолога заключается в том, что для достижения высокого профессионального уровня, как правило, уходят годы (10-15 лет при традиционном подходе к обучению, базирующимся на опыте визуального анализа препаратов, встречающихся в личной практике).3. There are not enough qualified morphologists, who are few in some forms of diseases in the country and they are concentrated mainly in leading medical centers. The specifics of the work of the diagnostic morphologist is that it usually takes years to reach a high professional level (10-15 years with the traditional approach to training, based on the experience of visual analysis of drugs found in personal practice).
4. Дефицит отечественных специальных руководств по гистологической диагностике, их быстрая устареваемость.4. Deficiency of domestic special guidelines for histological diagnosis, their rapid obsolescence.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в повышении объективности и точности исследований и, как следствие, - повышении достоверности диагнозов и уменьшении субъективизма, а также в уменьшении времени, затрачиваемого на проведение автоматизированного исследования образца, в том числе во время хирургических операций, когда проводится срочный анализ операционного материала.The technical result achieved by the implementation of the present invention is to increase the objectivity and accuracy of research and, as a result, to increase the reliability of diagnoses and reduce subjectivity, as well as to reduce the time spent on automated research of the sample, including during surgical operations, when an urgent analysis of operational material is carried out.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе автоматизированного микроскопического исследования образца используют систему, содержащую связанные посредством компьютерной связи лаборантский и консультационный пункты, каждый из которых содержит компьютер, причем лаборантский пункт дополнительно содержит систему ввода изображений макропрепаратов и систему ввода изображений микропрепаратов, соединенные с компьютером лаборантского пункта, при этом предварительно осуществляют получение образца, для чего на лаборантском пункте проводят макроскопическое исследование макропрепарата, предназначенного для получения образца, с использованием системы ввода изображений макропрепаратов, включающей цифровую фотокамеру и устройство позиционирования и освещения, в ходе которого проводят обзорную фотосъемку макропрепарата, в результате которой получают цифровые изображения макропрепарата, которые передают на консультационный пункт, на котором на цифровом изображении макропрепарата осуществляют выделение маркировкой макроучастка, предназначенного для получения образца, и направляют на лаборантский пункт указание на получение увеличенного цифрового изображения этого макроучастка, а после получения на лаборантском пункте увеличенного цифрового изображения макроучастка направляют его на консультационный пункт, при этом указанные операции выделения маркировкой соответствующего макроучастка и получения его увеличенного цифрового изображения повторяют до тех пор, пока на консультационном пункте не определят место выполнения вырезания образца, после чего на лаборантский пункт направляют указание на выполнение данной операции, при этом полученные цифровые изображения макроучастка одновременно изображают на экранах мониторов компьютеров лаборантского и консультационного пунктов, после чего на лаборантском пункте вырезают образец из макропрепарата, осуществляют подготовку полученного образца для микроскопического исследования, проводят микроскопическое исследование образца с использованием системы ввода изображений микропрепаратов, содержащей микроскоп, соединенный с цифровой телекамерой с помощью согласующего модуля для стыковки цифровой телекамеры и микроскопа, при проведении которого позиционируют образец на предметном столе микроскопа, производят первоначально обзорный просмотр, для проведения которого устанавливают четырехкратный объектив и осуществляют фокусировку, проводят автоматическое сканирование, в результате которого получают цифровые изображения образца, которые выводят на экраны мониторов компьютеров, выделяют маркировкой зоны изображений образца для дальнейшей их детализации, осуществляют смену объектива микроскопа на объектив с большим увеличением и его фокусировку, проводят автоматическое сканирование выделенных зон изображений образца, в результате которого получают увеличенные цифровые изображения выделенных зон изображений образца, которые выводят одновременно на экраны мониторов компьютеров лаборантского и консультационного пунктов, описывают полученные изображения с помощью формализованных признаков из заданного набора формализованных признаков, по полученной комбинации формализованных признаков отбирают из множества эталонных изображений, содержащихся в базе эталонных изображений, те эталонные изображения, которые имеют сходные комбинации формализованных признаков, после чего осуществляют сравнение полученных изображений выделенных зон изображений образца с отобранными эталонными изображениями, по результатам которого судят о состоянии образца.The specified technical result is achieved due to the fact that the automated microscopic examination of the sample uses a system containing computer-assisted laboratory and consultation points, each of which contains a computer, and the laboratory point further comprises a macro image input system and micro image input system connected with the computer of the laboratory assistant, while previously obtaining the sample, for which the laboratory station conducts a macroscopic study of a macro product intended to obtain a sample using a macro image input system, including a digital camera and a positioning and lighting device, during which a macro photograph is surveyed, as a result of which digital images of the macro product are received, which are transmitted to a consultation center, on which the macro image is used to isolate a macro section with a digital image used to obtain a sample, and an instruction to receive an enlarged digital image of this macro section is sent to the laboratory station, and after receiving an enlarged digital image of the macro section at the laboratory station, they are sent to the consultation center, while the indicated operations of marking the corresponding macro section with the marking and obtaining its enlarged digital image are repeated until at the consultation point they determine the place to perform the cutting of the sample, and then to the laboratory assistant the CNT directs the execution of this operation, while the digital images of the macro-stage are simultaneously displayed on the computer monitors of the laboratory and consultation points, after which the sample is cut from the macro preparation at the laboratory point, the sample obtained is prepared for microscopic examination, the sample is microscopically examined using the system input images of micropreparations containing a microscope connected to a digital camera with After matching the module for joining the digital camera and the microscope, during which the sample is positioned on the microscope stage, an initial review is performed, for which a four-time lens is mounted and focus is carried out, an automatic scan is performed, as a result of which digital images of the sample are obtained, which are displayed on computer monitor screens, mark areas of the image of the sample by marking them for further detailing, change the object the microscope on the lens with high magnification and its focus, an automatic scanning of the selected areas of the image of the sample is carried out, as a result of which enlarged digital images of the selected areas of the image of the sample are obtained, which are displayed simultaneously on the screens of computer monitors of the laboratory and consultation points, describe the images using formalized signs from a given set of formalized features, the resulting combination of formalized features is selected from the sets and reference images contained in the database of reference images, those reference images that have similar combinations of formalized features, after which they compare the images of the selected areas of the image of the sample with the selected reference images, according to which the state of the sample is judged.
При этом дополнительно между лаборантским и консультационным пунктами может осуществляться постоянная двухсторонняя аудиосвязь.In addition, a permanent two-way audio communication can be carried out between the laboratory and consultation points.
Кроме того на лаборантском пункте могут дополнительно формироваться и направляться на консультационный пункт исходные данные по больному.In addition, at the laboratory station, initial data on the patient can be additionally generated and sent to the consultation center.
Для управления получением изображений и передачей изображений в компьютер на лаборантском пункте могут использоваться ножные педали.To control the acquisition of images and the transfer of images to a computer at the laboratory station, foot pedals can be used.
На консультационном пункте при получении изображения макроучастка макропрепарата в случае необходимости осуществляют дистанционное управление системой получения изображений макропрепарата для позиционирования макроучастка макропрепарата.At the consultation point, when receiving an image of a macro-section of a macro-preparation, if necessary, remote control of the macro-image acquisition system is performed to position the macro-section of a macro-preparation.
Причем в предпочтительном варианте осуществления предлагаемого способа в качестве макропрепарата используют операционный материал, содержащий новообразование щитовидной железы, выделяемые макроучастки представляют собой новообразование щитовидной железы и/или его характерные участки, например, узел опухоли или капсулу узла, при этом в качестве образца используют гистологический срез ткани новообразования щитовидной железы, окрашенный гематоксинлином и эозином или пикрофуксином по Ван Гизон. При этом на консультационном пункте дополнительно проводят измерения макроучастков новообразования щитовидной железы и измеряют следующие параметры: линейные размеры по большой и малой осям инерции L, периметр Р, площадь S, коэффициент формы К, при этом перед началом измерений определяют масштабный коэффициент для приведения результатов измерений к метрическим единицам длины и площади: 
Результаты макроскопического и микроскопического исследований используют для гистологической диагностики новообразования щитовидной железы, для чего на экране монитора компьютера дополнительно отображают данные о вероятности того или иного диагноза при наличии каждой из комбинаций величин параметров и формализованных признаков, имеющихся в отобранных эталонных изображениях, и используют эти данные при сравнении полученных изображений с отобранными эталонными изображениями и установлении диагноза.The results of macroscopic and microscopic examinations are used for histological diagnosis of thyroid neoplasms, for which purpose data on the probability of a particular diagnosis in the presence of each of the combinations of parameter values and formalized signs available in the selected reference images are additionally displayed on a computer screen and use these data for comparing the images obtained with the selected reference images and establishing a diagnosis.
Перечень чертежей.The list of drawings.
Фиг.1. Структурная схема технических средств автоматизированной гистологической диагностики.Figure 1. Block diagram of the technical means of automated histological diagnosis.
Фиг.2. Структура программного обеспечения экспертной системы.Figure 2. The structure of the software expert system.
Фиг.3. Методика работы с экспертной системой поддержки принятия решений.Figure 3. Methodology of working with an expert decision support system.
Позициями на фиг.1 обозначеныThe positions in figure 1 are indicated
1 - первое рабочее место (условно рабочее место "консультируемого" или лаборантский пункт);1 - the first workplace (conditionally the workplace of the “consulted” or laboratory assistant);
2 - второе рабочее место (условно рабочее место "консультанта" или консультационный пункт);2 - the second workplace (conditionally the workplace of the "consultant" or consultation point);
3 - компьютер (ЭВМ) консультационного пункта;3 - computer (computer) consultation point;
4 - системы связи (для соединения компьютера 3 и компьютера 5 - первого и второго рабочего места);4 - communication systems (for connecting computer 3 and computer 5 - the first and second workplace);
5 - компьютер (ЭВМ) лаборантского пункта;5 - computer (computer) laboratory item;
6 - система ввода изображений макропрепаратов;6 - macro image preparation input system;
7 - система ввода изображений микропрепаратов;7 - a system for inputting images of micropreparations;
8 - цифровая камера (системы ввода изображений макропрепаратов);8 - digital camera (macro image input systems);
9 - устройство позиционирования и освещения;9 - positioning and lighting device;
10 - телекамера (системы ввода изображений микропрепаратов);10 - camera (input system for the image of micropreparations);
11 - микроскоп;11 - a microscope;
12 - согласующий модуль (для стыковки телекамеры 10 и микроскопа 11);12 - matching module (for docking the camera 10 and the microscope 11);
13 - устройство сопряжения;13 - interface device;
14 - монитор компьютера 3;14 - computer monitor 3;
15 - клавиатура компьютера 3;15 - computer keyboard 3;
16 - монитор компьютера 5;16 - computer monitor 5;
17 - клавиатура компьютера 5.17 - computer keyboard 5.
Практическая реализация способа показана на примере автоматизированного микроскопического исследования образца, представляющего собой гистологический срез ткани новообразования щитовидной железы. В этом случае предлагаемый способ позволяет осуществлять автоматизированную дистанционную гистологическую экспресс-диагностику.The practical implementation of the method is shown by the example of an automated microscopic examination of a sample, which is a histological section of the tissue of the thyroid tumor. In this case, the proposed method allows for automated remote histological rapid diagnosis.
Основные этапы, на которых базируется предлагаемый способ, отражают технологию обработки информации в системе (независимо от конкретной программной и технической реализации), обеспечивают целостность процесса диагностики и имеют иерархическую структуру с различными уровнями детализации.The main stages on which the proposed method is based reflect the information processing technology in the system (regardless of the specific software and technical implementation), ensure the integrity of the diagnostic process and have a hierarchical structure with different levels of detail.
Первый (верхний) уровень детализации отражает основные этапы способа без учета степени автоматизации процесса и включает 4 этапа: взятие операционного материала (ОМ), исследование ОМ, исследование микропрепарата и вынесение диагноза, на основе которого осуществляют определение объема и тактики хирургической операции.The first (upper) level of detail reflects the main stages of the method without taking into account the degree of automation of the process and includes 4 stages: taking surgical material (OM), studying OM, studying a micropreparation and making a diagnosis, based on which the scope and tactics of a surgical operation are determined.
На втором уровне детализации процесс разбивается на 8 этапов. Этап 1 связан с отбором операционного материала (макропрепарата) и подготовкой его для автоматизированного исследования. В этап 2 входят операции проверки работоспособности и настройки подсистемы макроскопического анализа, являющейся одной из базовых систем используемого при реализации способа, комплекса. Этап 3 включает операции дистанционного видеоуправления вырезкой макропрепарата, что позволяет более высококвалифицированному специалисту-консультанту исследовать макропрепараты дистанционно (с применением каналов связи) в случае, если квалификации медицинского персонала на месте проведения диагностики не достаточно для выбора информативной зоны для вырезки. На 4-ом этапе проводится автоматизированное измерение морфологических свойств патологических участков и формируется формализованное заключение по макропрепарату.At the second level of detail, the process is divided into 8 stages. Stage 1 is associated with the selection of surgical material (macrodrug) and its preparation for automated research. Stage 2 includes operations to check the health and settings of the subsystem of macroscopic analysis, which is one of the basic systems used in the implementation of the method, the complex. Stage 3 includes remote video control operations for cutting a macro product, which allows a highly qualified specialist consultant to study macro products remotely (using communication channels) if the qualifications of the medical personnel at the diagnostic site are not enough to select an informative zone for cutting. At the 4th stage, an automated measurement of the morphological properties of pathological sections is carried out and a formalized conclusion on a macrodrug is formed.
Приготовление микропрепарата на этапе 5 состоит из вырезки материала для заморозки в микротоме, фиксации, окраски и заключения в бальзам. Этап 6 заключается в проверке работоспособности и настройке системы микроанализа. Этап 7 - это дистанционное исследование микропрепарата с применением программно-управляемого столика микроскопа. Микроанализ на этапе 8 реализуется с помощью информационной системы, аккумулирующей структурированные знания и опыт ведущих специалистов в области гистологической диагностики и содержащей соответствующую информационную базу, в частности эксклюзивный архив Российского онкологического научного центра имени Блохина Н.Н. РАМН.The preparation of a micropreparation at step 5 consists of cutting out the material for freezing in a microtome, fixing, staining and encapsulating in a balm. Stage 6 consists in checking the operability and tuning of the microanalysis system. Stage 7 is a remote study of a micropreparation using a program-controlled microscope stage. Microanalysis at stage 8 is implemented using an information system that accumulates structured knowledge and experience of leading experts in the field of histological diagnostics and contains the appropriate information base, in particular, the exclusive archive of the N. Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS.
В обычной практике гистологическая диагностика опухолей основана на визуальном макро- и микроскопическом исследовании специально приготовленных гистологических препаратов (макро- и микропрепаратов). Диагностическое значение имеет анализ тканевых структур и деталей клеточной морфологии на изображениях препаратов, полученных под микроскопом, при условии правильного выбора информативной зоны операционного материала для их приготовления. Применение данного решения позволяет повысить точность и быстродействие принятия решений о гистологическом диагнозе во время проведения экспресс-диагностики в сложных случаях заболеваний во время хирургических операций.In normal practice, histological diagnosis of tumors is based on visual macro- and microscopic examination of specially prepared histological preparations (macro- and micropreparations). Diagnostic value is the analysis of tissue structures and details of cellular morphology in the images of the preparations obtained under the microscope, provided that the informative zone of the surgical material is correctly selected for their preparation. The application of this solution allows to increase the accuracy and speed of making decisions about the histological diagnosis during express diagnostics in complex cases of diseases during surgical operations.
Средства (см. фиг.1) для осуществления предлагаемого способа автоматизированного микроскопического исследования образца (автоматизированной гистологической диагностики) включают два рабочих места (АРМ) врача. Первое рабочее место 1 (условно рабочее место "консультируемого" или лаборантский пункт) оборудовано информационно-измерительным комплексом, а также не показанными на фиг.1 вспомогательными устройствами (замораживающий микротом для приготовления тонких срезов 5-10 мкм), материалами и инструментами для вырезки и заключения препаратов (хирургический нож, пинцет, ножницы, линейка, лоток, доска, перчатки, бюксы, покровные и предметные стекла), а также химическими реактивами для фиксации и окрашивания (формалин, спирт, гематоксилин, эозин водный, карбол-ксилол, ксилол, бальзам). Второе рабочее место 2 (условно рабочее место "консультанта" или консультационный пункт) оборудовано компьютером (ЭВМ) 3. Оба пункта соединены системами компьютерной и аудиосвязи 4.Means (see figure 1) for implementing the proposed method of automated microscopic examination of a sample (automated histological diagnosis) include two workplaces (AWP) of a doctor. The first workstation 1 (conditionally the workplace of the “consulted” or laboratory assistant) is equipped with an information-measuring complex, as well as auxiliary devices not shown in FIG. 1 (freezing microtome for preparing thin sections of 5-10 microns), materials and tools for cutting and the conclusion of the preparations (surgical knife, tweezers, scissors, ruler, tray, board, gloves, boxes, coverslips and slides), as well as chemical reagents for fixing and staining (formalin, alcohol, hematoxylin, eosin water, carbol-xylene, xylene, balm). The second workstation 2 (conditionally the workplace of the "consultant" or consulting point) is equipped with a computer (computer) 3. Both points are connected by computer and audio communication systems 4.
Техническое обеспечение лаборантского пункта условно делится на четыре подсистемы: компьютер 5, система ввода изображений макропрепаратов 6, система ввода изображений микропрепаратов 7.The technical support of the laboratory assistant is conditionally divided into four subsystems: computer 5, the input system for the images of macro preparations 6, the system for the input of images of micro preparations 7.
Система ввода изображений макропрепаратов 6 включает цифровую камеру 8 (цифровой фотоаппарат) и устройство позиционирования и освещения 9, которое выполнено с возможностью управления съемкой и передачей изображений в компьютер 5. Система ввода изображений микропрепаратов 7 состоит из телекамеры 10, микроскопа 11, согласующего модуля 12 для стыковки телекамеры 10 и микроскопа 11, включающего моторизованный привод предметного стола микроскопа и модуль управления его навигацией (не показаны). При этом телекамера 10 может быть присоединена к компьютеру 5 непосредственно или через устройство сопряжения 13. Компьютер 5 оснащен устройством видеоввода и соответствующим программным обеспечением.The system for inputting images of macro preparations 6 includes a digital camera 8 (digital camera) and a device for positioning and lighting 9, which is configured to control the shooting and transmission of images to computer 5. The system for inputting images of micro preparations 7 consists of a camera 10, a microscope 11, and a matching module 12 for the docking of the camera 10 and the microscope 11, which includes a motorized drive of the microscope stage and a module for controlling its navigation (not shown). In this case, the camera 10 can be connected to the computer 5 directly or through a pairing device 13. The computer 5 is equipped with a video capture device and corresponding software.
Для полноценного функционирования комплекса необходимым условием также является соединение компьютера 5 лаборантского пункта с помощью компьютерной связи, например волоконно-оптической сети, с компьютером 3 консультанта, оснащенного соответствующим программным обеспечением, а также наличие аудиосвязи между лаборантским 1 и консультационным 2 пунктами.For the full functioning of the complex, a prerequisite is also the connection of the computer 5 of the laboratory item using computer communication, for example, a fiber-optic network, to the computer 3 of the consultant equipped with the appropriate software, as well as the presence of an audio connection between laboratory 1 and the consulting 2 points.
Информационно-измерительный комплекс лаборантского пункта 1 включает также информационную экспертную систему поддержки принятия решений по опухолям и систему обучения в виде интерактивного компьютерного фильма.The information-measuring complex of laboratory assistant 1 also includes an information expert system for supporting decision-making on tumors and a training system in the form of an interactive computer film.
При реализации способа используют как лаборантский 1, так и консультационный 2 пункты. Такая ситуация возникает, например, в клинике, где проводятся хирургические операции в условиях отсутствия патологоанатома.When implementing the method, they use both laboratory assistant 1 and consulting 2 points. This situation occurs, for example, in a clinic where surgical operations are performed in the absence of a pathologist.
Требования к лаборанту:Lab Requirements:
1. Наличие допуска к работе в патологоанатомической лаборатории, специальной подготовки по охране труда, в том числе на II квалификационную группу по электробезопасности, отсутствие противопоказаний по состоянию здоровья (в соответствии с инструкцией по охране труда для персонала патологоанатомической лаборатории).1. Availability of access to work in the pathology laboratory, special training in labor protection, including qualification group II for electrical safety, the absence of contraindications for health reasons (in accordance with the instructions on labor protection for the staff of the pathology laboratory).
2. Умение готовить гистологические препараты и работать с биологическим микроскопом.2. The ability to prepare histological preparations and work with a biological microscope.
3. Элементарные навыки работы с компьютером с операционной системой Windows (включение, выключение питания, запуск приложений на рабочем столе, переход между приложениями).3. Basic skills of working with a computer with the Windows operating system (turning on, turning off the power, launching applications on the desktop, switching between applications).
4. Навыки работы с прикладным программным обеспечением комплекса.4. Skills of working with application software of the complex.
5. Умение работать с установкой для фотосъемки операционного материала (настраивать освещение операционного материала, выбирать экспозицию для фотосъемки, проводить фотосъемку).5. The ability to work with the installation for photographing operational material (adjust the illumination of the operational material, select the exposure for photographing, conduct photography).
Требования к консультанту:Consultant Requirements:
1. Наличие квалификации врача-патологоанатома.1. The qualifications of a pathologist.
2. Элементарные навыки работы с компьютером с операционной системой Windows (включение, выключение питания, запуск приложений на рабочем столе, переход между приложениями).2. Basic skills of working with a computer running Windows (turning on, turning off the power, launching applications on the desktop, switching between applications).
3. Навыки работы с прикладным программным обеспечением комплекса.3. Skills of working with application software of the complex.
Требования к препаратамDrug requirements
Исследуемые макро- и микропрепараты должны быть приготовлены с качеством, достаточным для гистологического исследования в соответствии с Инструкцией по исследованию биопсийного и цитологического материала, утвержденной Министерством здравоохранения СССР (1972 г.).The studied macro- and micropreparations should be prepared with a quality sufficient for histological examination in accordance with the Instructions for the study of biopsy and cytological material approved by the Ministry of Health of the USSR (1972).
Макропрепараты перед размещением на предметном столе следует промакивать салфеткой, т.к. растекшаяся жидкость может на изображении интерпретироваться как часть препарата.Macro preparations before placing on the subject table should be blotted with a napkin, as spilled liquid may be interpreted in the image as part of the drug.
На процесс изучения микропрепаратов под микроскопом влияет соблюдение норм вырезки, замораживания и окрашивания срезов ткани. От этого во многом зависит сохранение реальной картины опухоли на препарате, подвергнутом обработке и адекватность оценки наблюдаемых структур. Недопустимо использование препаратов с артефактами, т.е. с дефектами, которые являются помехами при компьютерной диагностике (складки, воздушные пузыри, грязь, посторонние предметы).The process of studying micropreparations under a microscope is influenced by the observance of the norms of cutting, freezing and staining of tissue sections. The preservation of the real picture of the tumor on the preparation subjected to treatment and the adequacy of the assessment of the observed structures largely depend on this. The use of drugs with artifacts, i.e. with defects that are interferences with computer diagnostics (wrinkles, air bubbles, dirt, foreign objects).
Условия проведения автоматизированного анализаAutomated Analysis Conditions
Лаборантский пункт 1, в котором проводится автоматизированный анализ, должен быть оборудован в полном соответствии с требованиями к лабораториям, в которых проводятся исследования биопсийного и операционного материала, в том числе он должен быть оборудован вентиляцией (таблица 1).Laboratory point 1, in which automated analysis is carried out, must be equipped in full compliance with the requirements for laboratories in which biopsy and surgical material are studied, including it must be equipped with ventilation (table 1).
Электрооборудование лаборатории должно соответствовать требованиям ОСТ 95 10351, электропитание устройств должно осуществляться через автомат отключения питающего напряжения по перегрузке и электрические розетки, имеющие заземляющий контакт, металлические корпуса устройств должны быть заземлены. Не допускается включение устройств, входящих в систему при снятых крышках корпусов.The electrical equipment of the laboratory must comply with the requirements of OST 95 10351, the power supply of the devices must be carried out through the automatic disconnect of the supply voltage for overload and electrical outlets with a grounding contact, the metal housing of the devices must be grounded. It is not allowed to turn on the devices included in the system with the covers removed.
Таким образом при реализации предлагаемого способа автоматизированного микроскопического исследования образца, представляющего собой гистологический срез ткани новообразования щитовидной железы, используют систему, состоящую из связанных посредством компьютерной связи 4 лаборантского 1 и консультационного 2 пунктов, каждый из которых содержит компьютер, причем лаборантский пункт 1 дополнительно содержит систему ввода изображений макропрепаратов 6 и систему ввода изображений микропрепаратов 7, соединенные с компьютером 5 лаборантского пункта, при этом предварительно осуществляют получение гистологического среза ткани новообразования щитовидной железы, для чего на лаборантском пункте 1 проводят макроскопическое исследование макропрепарата, представляющего собой операционный материал, содержащий новообразование щитовидной железы. Подготовка операционного материала производится полностью вручную. Кроме того, перед началом исследований осуществляют подготовку системы макроанализа (системы ввода изображений макропрепаратов 6). На этом этапе следует включить питание, настроить освещение, установить рекомендуемый режим съемки (расстояние до цифровой камеры 8 или фотоаппарата, увеличение), загрузить программное обеспечение макроаналаза. Далее разложить операционный материал в соответствии с разметкой, нанесенной на предметном столе устройства позиционирования и освещения. Для того чтобы убедиться в корректности вводимых с фотоустройства (цифровой камеры или фотоаппарата) изображений, необходимо произвести контрольную съемку операционного материала с визуальной оценкой изображений на мониторе компьютера в сравнении с реальным образцом. Проверить физическое подключение к волоконно-оптической сети и настройки TCP IP протокола. Достаточным условием для проведения консультации является отображение страниц интерфейса "консультанта", при обращении к соответствующей ссылке.Thus, when implementing the proposed method for automated microscopic examination of a sample, which is a histological section of the tissue of the thyroid gland neoplasm, a system is used consisting of 4 laboratory assistants 1 and 2 consultation points connected by computer, each of which contains a computer, and laboratory assistant 1 additionally contains a system the input image of the micropreparations 6 and the image input system of the micropreparations 7 connected to the laboratory computer 5 point, in this case, a histological section of the tissue of the neoplasm of the thyroid gland is preliminarily obtained, for which purpose, at laboratory point 1, a macroscopic examination of the macro preparation, which is an operational material containing a neoplasm of the thyroid gland, is performed. Preparation of operating material is completely manual. In addition, before the start of research, the preparation of a macroanalysis system (input systems for macro images 6) is carried out. At this stage, you should turn on the power, adjust the lighting, set the recommended shooting mode (distance to a digital camera 8 or camera, zoom), download macro analysis software. Next, decompose the operating material in accordance with the markings printed on the subject table of the positioning and lighting device. In order to verify the correctness of the images entered from a photo device (digital camera or camera), it is necessary to carry out a control survey of operational material with a visual assessment of the images on a computer monitor in comparison with a real sample. Check the physical connection to the fiber optic network and the TCP IP protocol settings. A sufficient condition for a consultation is to display the pages of the "consultant" interface when referring to the corresponding link.
Макроскопическое исследование макропрепарата проводят с использованием системы ввода изображений макропрепаратов 6, включающей цифровую фотокамеру 8 и устройство позиционирования и освещения 9. Лаборант устанавливает операционный материал на предметный столик устройства позиционирования и освещения 9 макропрепаратов, заполняет форму запроса на консультацию и производит обзорную фотосъемку операционного материала, в результате которой получает его цифровые изображения, которые передают на консультационный пункт 2.A macroscopic study of a macro preparation is carried out using a macro image preparation input system 6, including a digital camera 8 and a positioning and lighting device 9. The laboratory technician installs the operating material on the stage of the macro positioning and lighting device 9, fills out a consultation request form and makes a survey photograph of the operational material, in The result of which is receiving his digital images, which are transmitted to the consultation point 2.
На консультационном пункте 2 исследуют полученные обзорные снимки в виде цифровых изображений операционного материала и с помощью системы маркирования изображений осуществляют выделение маркировкой макроучастка(ов), представляющего собой новообразование щитовидной железы и/или его характерные участки, например, узел опухоли или капсулу узла, предназначенного для получения гистологического среза. После чего направляют на лаборантский пункт 1 указание на получение увеличенного цифрового изображения этого макроучастка.At the consultation point 2, the obtained overviews are examined in the form of digital images of the surgical material and, using the image marking system, the macro-section (s), representing the thyroid neoplasm and / or its characteristic areas, for example, the tumor node or the capsule of the node intended for obtaining a histological section. After that, an indication of receiving an enlarged digital image of this macro section is sent to laboratory assistant 1.
После получения на лаборантском пункте увеличенного цифрового изображения макроучастка направляют его на консультационный пункт. При этом указанные операции выделения маркировкой соответствующего макроучастка и получения его увеличенного цифрового изображения повторяют до тех пор, пока на консультационном пункте не определят место выполнения вырезания гистологического среза ткани, после чего на лаборантский пункт направляют указание на выполнения данной операции.After receiving an enlarged digital image at the laboratory station, the macro section is sent to a consultation center. At the same time, the indicated operations of marking the corresponding macro-section and obtaining its enlarged digital image are repeated until the place for performing the histological tissue section cutting is determined at the consultation point, after which an instruction is sent to the laboratory assistant to complete this operation.
Полученные цифровые изображения макроучастка одновременно изображают на экранах мониторов компьютеров 3 и 5 лаборантского 1 и консультационного 2 пунктов. После чего на консультационном пункте 2 проводят измерения макроучастков новообразования щитовидной железы, при этом измеряют следующие параметры: линейные размеры по большой и малой осям инерции L, периметр Р, площадь S, коэффициент формы К, при этом перед началом измерений определяют масштабный коэффициент для приведения результатов измерений к метрическим единицам длины и площади:
Приготовление микропрепарата может содержать процедуры по заморозке кусочка опухоли в микротоме, фиксации, окраске в гематоксилин-эозине и заключению в бальзам. В результате на лаборантском пункте 1 получают микропрепарат для изучения под микроскопом 11.The preparation of a micropreparation may contain procedures for freezing a piece of a tumor in a microtome, fixation, staining in hematoxylin-eosin and imprisonment in a balm. As a result, at the laboratory station 1 receive a micropreparation for study under a microscope 11.
Проводят микроскопическое исследование гистологического среза ткани с использованием системы ввода изображений микропрепаратов 7, содержащей микроскоп 11, соединенный с цифровой телекамерой 10 с помощью согласующего модуля 12 для стыковки цифровой телекамеры 10 и микроскопа 11. Предварительно производят подготовку оборудования к исследованиям. На этом этапе лаборант включает питание микроскопа, моторизованного привода предметного столика микроскопа и камеры, загружает программное обеспечение системы микроанализа. Первым необходимым условием работоспособности системы микроскопического анализа служит отсутствие предупреждений о неполадках, когда программное обеспечение загружено.A microscopic examination of the histological tissue section is carried out using the image preparation system of micropreparations 7 containing a microscope 11 connected to a digital camera 10 using a matching module 12 for joining a digital camera 10 and a microscope 11. Prepare the equipment for research beforehand. At this stage, the laboratory assistant turns on the power of the microscope, the motorized drive of the microscope stage and the camera, and loads the software of the microanalysis system. The first prerequisite for the performance of the microscopic analysis system is the absence of warnings about problems when the software is loaded.
На лаборантском пункте 1 позиционируют гистологический срез ткани на предметном столе микроскопа 11 и производят первоначально обзорный просмотр, для проведения которого устанавливают четырехкратный объектив и осуществляют его фокусировку.At laboratory point 1, a histological section of tissue is positioned on the microscope stage 11 and an initial review is performed, for which a four-time lens is mounted and focused.
Затем проводят дистанционный поиск информативных полей на микропрепарате. Для этого на лаборантском пункте проводят автоматическое сканирование, в результате которого получают цифровые изображения гистологического среза ткани, которые выводят на экраны мониторов компьютеров. На консультационном пункте выделяют маркировкой зоны изображений гистологического среза ткани для дальнейшей их детализации. Для этого на лаборантском пункте предметный стол микроскопа 11 автоматически перемещается в указанную область таким образом, чтобы маркированная зона изображений была в поле зрения микроскопа 11, и осуществляют смену объектива микроскопа 11 на объектив с большим увеличением и его фокусировку, и проводят автоматическое сканирование выделенных зон изображений гистологического среза ткани, в результате которого получают увеличенные цифровые изображения выделенных зон изображений гистологического среза ткани, которые выводят одновременно на экраны мониторов компьютеров 3 и 5 лаборантского 1 и консультационного 2 пунктов. Процесс исследования продолжается до тех пор, пока не будут найдены информативные поля микропрепарата, т.е. зоны изображений гистологического среза, содержащие информацию, которая может быть использована при диагностировании.Then conduct a remote search for informative fields on the micropreparation. To do this, an automatic scan is performed at the laboratory station, as a result of which digital images of a histological tissue section are obtained, which are displayed on computer monitor screens. At the consultation point, marking the image area with a histological section of the tissue is marked out for further detailing. To do this, at the laboratory station the microscope stage 11 is automatically moved to the indicated area so that the marked image area is in the field of view of the microscope 11, and the microscope lens 11 is changed to a high-magnification lens and focused, and the selected image zones are automatically scanned histological tissue section, resulting in an enlarged digital image of the selected areas of the images of the histological tissue section, which output simultaneously about on the screens of computer monitors 3 and 5 laboratory 1 and consulting 2 points. The research process continues until informative fields of the micropreparation are found, i.e. areas of histological section images containing information that can be used in diagnosis.
Полученные увеличенные цифровые изображения выделенных зон изображений гистологического среза ткани описывают с помощью формализованных признаков из заданного набора формализованных признаков, например, форма клеток и/или ядер, размеры ядер и цитоплазмы, расположение ядер по отношению к цитоплазме и т.п.The obtained enlarged digital images of the selected image areas of the histological tissue section are described using formalized features from a given set of formalized features, for example, the shape of cells and / or nuclei, the sizes of nuclei and cytoplasm, the arrangement of nuclei with respect to the cytoplasm, etc.
После этого возможно обращение с помощью компьютера 3 к встроенной информационной системе поддержки принятия решений, содержащей базу знаний по опухолям и заболеваниям. База знаний включает базу эталонных изображений, например, цветные изображения препаратов опухолей, снятые на различных увеличениях объективов х4, х10, х20, х40 (типы объективов), стандартизованные описания к ним в виде набора тех же формализованных признаков, которые используются при реализации способа, с промаркированными на изображениях зонами. Кроме того, встроенная информационная система поддержки принятия решений должна содержать средства поиска сходных изображений, а также соответствующих им случаев заболевании. Совместно с предлагаемым изобретением предполагается использовать уникальную базу данных, которые дают возможность при принятии решений использовать опыт ведущих специалистов-гистологов. Материалом для создания базы данных опухолей послужили 325 случаев опухолей и опухолеподобных процессов (свыше 2500 изображений), относящихся к 15 нозологическим единицам.After that, it is possible to use the computer 3 to access the integrated decision support information system containing a knowledge base on tumors and diseases. The knowledge base includes a base of reference images, for example, color images of tumor preparations taken at various magnifications of x4, x10, x20, x40 lenses (types of lenses), standardized descriptions of them in the form of a set of the same formalized signs that are used in the implementation of the method, with areas marked on images. In addition, the integrated decision support information system should include means for searching for similar images, as well as corresponding cases of the disease. Together with the proposed invention, it is proposed to use a unique database that makes it possible to use the experience of leading histologists when making decisions. 325 cases of tumors and tumor-like processes (over 2500 images) belonging to 15 nosological units served as the material for creating the database of tumors.
Таким образом при обращении к базе данных по полученной при описании Гистологического среза ткани комбинации формализованных признаков из множества эталонных изображений, содержащихся в базе эталонных изображений, отбирают те эталонные изображения, которые имеют сходные комбинации формализованных признаков. После этого осуществляют сравнение полученных изображений выделенных зон изображений гистологического среза ткани с отобранными эталонными изображениями, результаты которого используют для гистологической диагностики новообразования щитовидной железы, при этом на экране монитора компьютера дополнительно отображают данные о вероятности того или иного диагноза при наличии каждой из комбинаций величин параметров и формализованных признаков, имеющихся в отобранных эталонных изображениях, и используют эти данные при сравнении полученных изображений с отобранными эталонными изображениями и установлении диагноза.Thus, when accessing the database for the combination of formalized features obtained in the description of the Histological tissue section from the set of reference images contained in the base of reference images, those reference images that have similar combinations of formalized features are selected. After that, the images of the selected areas of the histological tissue section images are compared with the selected reference images, the results of which are used for histological diagnosis of thyroid neoplasm, while the computer monitor additionally displays data on the probability of a diagnosis in the presence of each of the combinations of parameter values and formalized features available in the selected reference images, and use this data when comparing the received nnyh images with selected reference images and establishing a diagnosis.
Выполнение измерений патологических участков макропрепаратов с помощью автоматизированной системы макроскопического анализа включает следующие основные этапы:Measurement of pathological sections of macro preparations using an automated system of macroscopic analysis includes the following main steps:
1. Определение исходных данных, таких как назначение измерений, требования к точности измерений, условия выполнения измерений.1. Definition of initial data, such as the purpose of measurements, requirements for the accuracy of measurements, conditions for performing measurements.
2. Формулировка измерительной задачи и описание измеряемых величин.2. The formulation of the measurement problem and the description of the measured values.
3. Выбор способа и средств измерений, вспомогательных и других средств.3. The choice of method and means of measurement, auxiliary and other means.
4. Установление последовательности и содержания операций при подготовке и выполнении измерений, а также обработке промежуточных и окончательных результатов.4. The establishment of the sequence and content of operations in the preparation and execution of measurements, as well as the processing of intermediate and final results.
5. Организацию и проведение эксперимента по оценке показателей точности измерений.5. Organization and conduct of an experiment to evaluate the accuracy of measurements.
6. Установление приписанной характеристики погрешности измерений с учетом исходных данных.6. The establishment of the attributed characteristics of the measurement error taking into account the source data.
7. Разработка процедур и нормативов контроля точности получаемых результатов измерений.7. Development of procedures and standards for monitoring the accuracy of the obtained measurement results.
8. Разработка проекта документа на проводимые измерения.8. Development of a draft document for measurements.
9. Метрологическая экспертиза документа на проводимые измерения.9. Metrological examination of the document for the measurements.
10. Аттестация проводимых измерений.10. Certification of measurements.
Требования к погрешности измерений устанавливаются с учетом всех составляющих (инструментальной, вносимой оператором). Условия измерений задают в виде номинальных значений или границ диапазонов возможных значений влияющих величин.The requirements for measurement error are established taking into account all components (instrumental, introduced by the operator). The measurement conditions are set in the form of nominal values or the boundaries of the ranges of possible values of the influencing quantities.
Измеряемые физические величины а также их диапазоны приведены в Таблице 2.Measured physical quantities and their ranges are shown in Table 2.
Набор измеряемых характеристик определяется в соответствии с требованиями описания биопсийного и операционного материала. Измерения проводятся по цветным цифровым изображениям с помощью программы, являющейся частью программного обеспечения автоматизированной дистанционной гистологической диагностики. На первом этапе выбирается наиболее информативное изображение, на котором четко видны патологические участки. Перед проведением измерений вводятся масштаб и измеряемая величина. Затем пользователь в интерактивном режиме отмечает границы областей, параметры которых автоматически рассчитываются и заносятся в формализованное макроскопическое заключение.The set of measured characteristics is determined in accordance with the requirements of the description of biopsy and surgical material. Measurements are carried out on color digital images using a program that is part of the automated remote histological diagnostic software. At the first stage, the most informative image is selected, on which pathological areas are clearly visible. Before taking measurements, the scale and the measured value are entered. Then the user interactively marks the boundaries of the areas whose parameters are automatically calculated and entered into a formalized macroscopic conclusion.
При получении изображений исследуемый материал располагается на предметном столе устройства позиционирования и освещения 9, на котором нанесена масштабная сетка. С помощью масштабной сетки производится проверка работоспособности системы перед началом измерений и визуальный контроль со стороны пользователя во время выполнения измерений.When obtaining images, the studied material is located on the subject table of the positioning and lighting device 9, on which a large-scale grid is applied. With the help of a large-scale grid, the system is checked for operability before the start of measurements and visual control by the user during measurements is performed.
Как правило, проводятся четыре типа измерений на изображении макропрепарата: линейные размеры объектов по большой и малой осям инерции L, периметр патологической области Р, площадь S, коэффициент формы К.As a rule, four types of measurements are performed on the image of a macrodrug: linear dimensions of objects along the major and minor axes of inertia L, the perimeter of the pathological region P, area S, and shape coefficient K.
Перед началом измерений определяется масштабный коэффициент для приведения результатов измерений к метрическим единицам длины и площади.
Требования к погрешности измерения.Requirements for measurement error.
В отсутствие автоматизированных средств измерений морфологических характеристик макропрепаратов в медицинской практике указанные измерения проводят вручную с помощью линейки. Аттестованная погрешность линейки при определении расстояния между двумя точками равна ±1 мм. В реальных условиях проведенные опыты показали, что на глаз врач определяет линейный размер опухоли (который составляет в большинстве случаев 3-4 см) с погрешностью ±3 мм, что составляет ≈±(7-10)%. При этом площадь определяется путем произведения размеров осей инерции, таким образом, круглая форма аппроксимируется квадратом, что приводит к возрастанию погрешности.In the absence of automated measuring instruments for the morphological characteristics of macro preparations in medical practice, these measurements are carried out manually using a ruler. The certified ruler error in determining the distance between two points is ± 1 mm. In real conditions, the experiments showed that the doctor determines the linear size of the tumor (which in most cases is 3-4 cm) with an error of ± 3 mm, which is ≈ ± (7-10)%. In this case, the area is determined by the product of the dimensions of the axes of inertia, thus, the round shape is approximated by a square, which leads to an increase in the error.
С использованием автоматизированной системы макроскопического анализа можно повысить точность измеряемых параметров. Для тех же типичных размеров опухолей погрешности измерений системы устанавливаются на следующем уровне - см. Таблицу 3.Using an automated system of macroscopic analysis, it is possible to increase the accuracy of the measured parameters. For the same typical tumor sizes, system measurement errors are set at the next level - see Table 3.
При выполнении измерений задают измеряемый параметр, настраивают масштаб, задают границы измеряемой области: для линейного размера - максимально удаленные друг от друга точки, принадлежащие патологической области, для периметра и площади - пограничный контур измеряемого объекта.When performing measurements, the measured parameter is set, the scale is adjusted, the boundaries of the measured area are set: for linear size, the points most distant from each other belonging to the pathological region, for the perimeter and area, the boundary contour of the measured object.
Линейные параметры выводятся пользователю на экран в сантиметрах, площадные - в квадратных сантиметрах с двумя значащими цифрами после запятой. Автоматически они заносятся в соответствующие указываемые пользователем поля. От пользователя не требуется специальной обработки результатов измерений. Все процедуры расчета и масштабирования автоматизированы.Linear parameters are displayed to the user in centimeters, areal parameters are displayed in square centimeters with two significant digits after the decimal point. Automatically they are entered in the corresponding user-specified fields. The user does not need special processing of measurement results. All calculation and scaling procedures are automated.
На фиг.2 показана структура программного обеспечения экспертной системы, которая может использоваться для реализации предлагаемого способа. Как видно из фиг.2, пользователь через пользовательский интерфейс может использовать различные подсистемы. Помимо используемой непосредственно при анализе образца подсистемы анализа данных, связанной с базой данных эталонных изображений и описаний, система может содержать подсистему пополнения базы, которая содержит программное обеспечение для введения в базу данных эталонных изображений и описаний, новых данных в том числе, и изображений, полученных в результате проводимого исследования образца. Кроме того, может быть задействована подсистема обучения пользователя, которая содержит программное обеспечение для проведения обучения на основе имеющейся базы данных, например, для повышения профессионального уровня или контроля уровня знаний как специалистов, так и студентов. Помимо этого система с помощью подсистемы редактирования признаков и нозологических форм обеспечивает возможность проведения редактирования в базе данных признаков и нозологии.Figure 2 shows the software structure of the expert system, which can be used to implement the proposed method. As can be seen from figure 2, the user through the user interface can use various subsystems. In addition to the data analysis subsystem used directly in the analysis of the sample, associated with the database of reference images and descriptions, the system may include a database replenishment subsystem that contains software for introducing reference images and descriptions, new data, including images obtained into the database as a result of the study of the sample. In addition, a user training subsystem can be used, which contains software for training based on the existing database, for example, to improve the professional level or control the level of knowledge of both specialists and students. In addition, the system using the subsystem for editing features and nosological forms provides the ability to edit in the database of signs and nosology.
На фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая методику работы с экспертной системой принятия решений. Как уже указывалось, может быть выбран один из трех режимов работы: диагностика, пополнение (редактирование) и обучение (тренинг).Figure 3 presents a flowchart illustrating the methodology of working with an expert decision-making system. As already indicated, one of three operating modes can be selected: diagnostics, replenishment (editing) and training (training).
Режим пополнения (редактирования) включает пополнение (своего рода обучение экспертной системы) новыми случаями-эталонами. Кроме того, он предусматривает возможность (не показано на блок-схеме) динамическое редактирование формализованных списков информативных формализованных признаков и нозологических форм. При этом следует отметить, что в данном случае эталонами называют морфологически подтвержденные случаи заболеваний, описанные экспертами. Эксперт вводит изображения гистологических препаратов из файла или с камеры, вводит данные, образующие описание изображений в заданном признаковом пространстве, а также наносит соответствующую информативным признакам графическую разметку на изображениях. Затем эти случаи заносятся и сохраняются в эталонной базе знаний.The replenishment (editing) mode includes replenishment (a kind of training of the expert system) with new cases-standards. In addition, it provides for the possibility (not shown in the flowchart) of the dynamic editing of formalized lists of informative formalized signs and nosological forms. It should be noted that in this case, morphologically confirmed cases of diseases described by experts are called standards. The expert enters images of histological preparations from a file or from a camera, enters data forming a description of the images in a given attribute space, and also draws graphic markings corresponding to informative features on the images. Then these cases are entered and stored in the reference knowledge base.
В режиме обучения предусматривается изучение эталонной базы, допускается просматривать все имеющиеся в базе знаний изображения по выбранным нозологическим единицам, любым формализованным признакам, их комбинациям, изучать отдельные промаркированные признаки, наиболее характерные для выбранных нозологии, а также описания, разработанные ведущими экспертами в области гистологической диагностики опухолей, и сопоставлять их со своими. После освоения принципов организации знаний, заложенных в базу, переходят к сценарию тренинга. Этот сценарий включает описание по признакам случайно выбранного из базы данных случая заболевания, представленного рядом изображений, постановка предположительного диагноза, сравнение своего диагноза и описания с эталонными. Сценарий контроля знаний (условно экзамена) отличается от тренинга функцией автоматического подсчета числа просмотренных случаев и количества правильных ответов.In the training mode, the study of the reference base is provided, it is allowed to view all the images available in the knowledge base for the selected nosological units, any formalized signs, their combinations, to study individual marked signs that are most characteristic for the selected nosology, as well as descriptions developed by leading experts in the field of histological diagnostics tumors, and compare them with your own. After mastering the principles of the organization of knowledge embedded in the database, they proceed to the training scenario. This scenario includes a description of the case of a disease randomly selected from the database, presented in a series of images, an estimated diagnosis, a comparison of your diagnosis and description with a reference. The knowledge control scenario (conditionally exam) differs from training in the function of automatically calculating the number of cases viewed and the number of correct answers.
В режиме диагностики, который предполагается использовать при реализации предлагаемого способа, стратегия диагностики с использованием системы поддержки принятия решений может быть выстроена по двум основным сценариям, которые могут использоваться вместе или по отдельности: интерактивный электронный атлас или экспертная система.In the diagnostic mode, which is supposed to be used in the implementation of the proposed method, the diagnostic strategy using the decision support system can be built according to two main scenarios that can be used together or separately: an interactive electronic atlas or an expert system.
В режиме интерактивного электронного атласа, схожего с рутинным способом диагностики, предусмотрен выбор режима поиска: по признакам или по нозологиям, ввод признаков, отбор случаев из базы с заданной комбинацией признаков, выбор нозологии и просмотр (сравнение) результатов поиска с исследуемым. Данный режим обладает неоспоримыми преимуществами: возможность быстрого поиска изображений по признакам или нозологиям, изображения снабжены уточнениями диагноза, комментариями, специальной разметкой, акцентирующей внимание на информативные признаки, возможность вывода на принтер изображений и сопровождающей информации, функция просмотра изображений с заданной комбинацией признаков в рамках определенных нозологических единиц и их сравнение.In the interactive electronic atlas mode, similar to the routine diagnostic method, it is possible to select a search mode: by feature or nosology, enter features, select cases from the database with a given combination of features, select a nosology and view (compare) the search results with the subject. This mode has undeniable advantages: the ability to quickly search for images by signs or nosologies, the images are equipped with clarification of the diagnosis, comments, special markup that focuses on informative signs, the ability to display images and accompanying information on the printer, the function of viewing images with a given combination of signs within certain nosological units and their comparison.
В режиме экспертной системы задачей является определение класса К (нозологическая форма), к которому с наибольшей вероятностью принадлежит исследуемый объект Х (случай заболевания). Для этого из полученного для исследуемого образца перечня формализованных информативных признаков задается комбинация признаков, в которых пользователь наиболее уверен, а система осуществляет автоматический поиск всех случаев с аналогичной комбинацией в базе знаний, на основании которых осуществляется классификация. Далее можно просмотреть в процентном отношении, каким образом распределены эти случаи на пространстве всех заложенных в базу нозологических форм. Возможны также пути сужения диагностических рамок путем ужесточения условий поиска за счет добавления новых признаков. Окончательное решение остается за пользователем, а система в данном случае выступает в роли "виртуального консилиума" экспертов и может ориентировать его в рамках диагностического процесса.In the expert system mode, the task is to determine the class K (nosological form), to which the studied object X most likely belongs (case of disease). For this, from the list of formalized informative features obtained for the sample under study, a combination of features is specified in which the user is most confident, and the system automatically searches for all cases with the same combination in the knowledge base, on the basis of which the classification is carried out. Next, you can see in percentage terms how these cases are distributed in the space of all nosological forms laid down in the database. There are also ways to narrow the diagnostic framework by tightening the search conditions by adding new features. The final decision rests with the user, and the system in this case acts as a "virtual consultation" of experts and can orient him within the diagnostic process.
Таким образом в предложенном способе автоматизированного микроскопического исследования образца, по существу представляющем собой способ гистологической экспресс-диагностики, реализован автоматизированный способ исследования с использованием новых информационных технологий, средств дистанционных (телемедицинских) консультаций и систем обработки изображений, что выводит решение проблемы гистологической диагностики опухолей на принципиально новый уровень за счет повышения объективности и точности исследований и, как следствие, достоверности диагнозов.Thus, in the proposed method for automated microscopic examination of a sample, which is essentially a method of histological rapid diagnostics, an automated method of research using new information technologies, means of remote (telemedicine) consultations and image processing systems is implemented, which brings the solution of the problem of histological diagnosis of tumors to fundamentally a new level by increasing the objectivity and accuracy of research and, as a result, ostovernosti diagnoses.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007117809/28A RU2330265C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method for automated microscopic examination of specimens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007117809/28A RU2330265C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method for automated microscopic examination of specimens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2330265C1 true RU2330265C1 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39811132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007117809/28A RU2330265C1 (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Method for automated microscopic examination of specimens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2330265C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553078C2 (en) * | 2009-04-28 | 2015-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method of microdissection and information processing system |
| CN112136071A (en) * | 2018-02-26 | 2020-12-25 | 凯利博成像和诊断公司 | System and method for macroscopic and microscopic imaging of in vitro tissue |
-
2007
- 2007-05-14 RU RU2007117809/28A patent/RU2330265C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553078C2 (en) * | 2009-04-28 | 2015-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Method of microdissection and information processing system |
| CN112136071A (en) * | 2018-02-26 | 2020-12-25 | 凯利博成像和诊断公司 | System and method for macroscopic and microscopic imaging of in vitro tissue |
| CN112136071B (en) * | 2018-02-26 | 2023-08-11 | 凯利博成像和诊断公司 | System and method for macroscopic and microscopic imaging of in vitro tissue |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5216596A (en) | Telepathology diagnostic network | |
| AU2007200229B2 (en) | Automated system of processing biological specimens and method | |
| Jara-Lazaro et al. | Digital pathology: exploring its applications in diagnostic surgical pathology practice | |
| Glatz-Krieger et al. | Factors to keep in mind when introducing virtual microscopy | |
| US8718350B2 (en) | Computerized methods for tissue analysis | |
| Garcia-Rojo et al. | New European Union regulations related to whole slide image scanners and image analysis software | |
| EP0293083A2 (en) | Remote transmission diagnostic system | |
| US20150036043A1 (en) | Bioscicon's cellphone camera - microscope universal adapter | |
| Chong et al. | Recommendations for pathologic practice using digital pathology: consensus report of the Korean Society of Pathologists | |
| JP7253273B2 (en) | Reproductive medical support system | |
| KR19980070439A (en) | Pathology diagnosis support device | |
| Gallas et al. | Evaluation environment for digital and analog pathology: a platform for validation studies | |
| RU2330265C1 (en) | Method for automated microscopic examination of specimens | |
| RU2318201C1 (en) | Method for microscopic examination of a specimen | |
| Jiang et al. | Development of automatic portable pathology scanner and its evaluation for clinical practice | |
| CN111863202A (en) | Digital pathological image scanning analysis system | |
| RU57576U1 (en) | COMPLEX OF AUTOMATED HISTOLOGICAL EXPRESS DIAGNOSTICS OF TUMORS | |
| US8744827B2 (en) | Method for preparing a processed virtual analysis plate | |
| WO2019143064A1 (en) | Integrated pathological image information management system for integrally managing all steps of pathological examination by using image information | |
| Soliz et al. | Comparison of the effectiveness of three retinal camera technologies for malarial retinopathy detection in Malawi | |
| Cesaretti et al. | Accurate assessment of nonalcoholic fatty liver disease lesions in liver allograft biopsies by a smartphone platform: A proof of concept | |
| Hufnagl et al. | Guidelines Digital Pathology for Diagnosis on (and Reports Of) Digital Images Version 1.0 Bundesverband Deutscher Pathologen eV (Federal Association of German Pathologist) | |
| WO2022138254A1 (en) | Glass slide storage rack, slide storage, and glass slide imaging system | |
| US20210327590A1 (en) | Risk assessment and risk reduction in tissue collection and processing | |
| KR102227604B1 (en) | Apparatus for Analyzing Clinical Specimen for Medical Diagnosis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190515 |