CC BY
31ДИАГНОСТИКА
MHHhlUI
>АЧ
Роботизированная микроскопия — новое поколение автоматизированных цитоанализаторов
Медовый В. С., д.т.н., ЗАО «Медицинские компьютерные системы», г. Москва
Комплексы роботизированной микроскопии (КРМ) с роботизированными функциями анализов биоматериалов являются новым поколением медицинской техники, активно внедряющимся в лабораторную практику в текущем десятилетии (Плясунова С. А. и соавт., 2006; Медовый
B. С. и соавт., 2006). В состав КРМ входит достаточно дорогое оборудование (моторизованный микроскоп, видеокамера, компьютер) и программное обеспечение. Разные модели КРМ сравнимы по цене с проточными гемоанали-заторами среднего и высокого класса. Для покупки КРМ хотелось бы иметь основания, также сравнимые по значимости с аргументами покупки гемоанализатора. Опыт эксплуатации КРМ еще невелик (в России около 100 лабораторий), рекламная кампания несопоставима по размаху с рекламой ведущих брендов. Чтобы определить возможности и роль КРМ, рассмотрим еще раз известные из литературы современные представления о назначении и стандарте качества микроскопических анализов мазков крови в клинико-диагностической лаборатории. Из этих представлений можно сделать заключение о том, чего следует и чего не следует ждать от автоматизации этих анализов, как выбрать модель КРМ с необходимым составом функций и производительностью, как организовать эффективное использование КРМ.
Назначение и рекомендации по методике микроскопических анализов мазков крови по литературным данным (Vives Corrons J.L. et al., 2004, 2006; Луговская
C. А. и соавт., 2006; Bain Barbara J., 2005; Abramson N., 2004)
1. Многие болезни могут давать нормальные формульные соотношения клеток крови и ненормальную морфологию клеток, поэтому использования только проточных гемоанализаторов недостаточно. Современные проточные гемоанализаторы могут не обнаруживать необычные клетки, примерно в 20% случаев результаты анализов вызывают сомнения. Необходим по крайней мере выборочный микроскопический контроль результатов проточного гемоанализатора. Микроскопический анализ рекомендуется для дифференциальной диагностики, в частности, если проточный гемоанализатор указал на отклонение от нормы (флаги).
2. Исследование мазков крови включает полную лейкоцитарную формулу, обнаружение необычных клеток, необычной морфологии эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов.
3. Ручной анализ мазков крови является трудоемкой и ответственной работой, требующей высокого напряжения. Нагрузка на персонал, качество рабочих мест должны быть на приемлемом уровне.
4. Анализ мазков крови должен делать только специально обученный высококвалифицированный персонал. Рекомендуется внешняя оценка квалификации персона-
ла, включая оценку качества пробоподготовки, качества выполнения визуального анализа и качества документации с результатами анализа. Рекомендуется применение телемедицины с использованием изготовленных КРМ виртуальных мазков крови («виртуальных слайдов»).
5. Для обнаружения атипичных и юных форм необходимо просматривать весь мазок на малом увеличении с переходом на большое увеличение при их обнаружении для идентификации. Для детального исследования морфологии нужно применять объектив 100 х ми.
6. При приготовлении мазков с помощью шпателя лейкоциты стремятся сосредоточиться в «щетке» и на краях мазка в большей степени, чем в центре. Более крупные клетки (бласты, моноциты) в большей степени стремятся к краям мазка. Применение покровных стекол и центрифугирование уменьшают эти тенденции.
7. При анализе лейкоцитов основными источниками ошибок являются: неравномерное распределение лейкоцитов в мазке; ошибки распознавания лейкоцитов; статистическая ошибка размера выборки. Плохое приготовление и окраска мазка являются основными причинами ошибок распознавания и распределения клеток в мазке.
Необходимое качество мазка при нанесении шпателем: постепенное изменение толщины мазка от толстой к тонкой части, заканчивающееся прямоугольным краем. Мазок более узкий, чем стекло, с гладкими непрерывными границами. Выполнять скрининг нужно начиная с области, где около 50% эритроцитов перекрываются, перемещаясь к области, где эритроциты имеют ориентацию (в щетке). Указанная рабочая зона должна иметь минимум 2,5 см в длину и заканчиваться минимум за 1 см от конца стекла. В ней должно содержаться не менее 300 лейкоцитов. При лейкопении нужно использовать несколько мазков.
8. Для обычных мазков при подсчете лейкоцитарной формулы рекомендуется зубчатая траектория сканирования со сменой направлений после просмотра равных количеств полей зрения.
9. При размере выборки в 100 клеток статистическая ошибка при подсчете лейкоформулы сравнима с диапазоном нормы. Рекомендуется размер выборки лейкоцитов от 200 клеток.
От рекомендаций к стандарту качества микроскопии мазков крови
Полное выполнение всех 9 перечисленных выше рекомендаций при ручной микроскопии даже в развитых странах осуществимо далеко не во всех лабораториях, прежде всего из-за нехватки высококвалифицированного персонала. Общеизвестны недостатки ручной микроскопии, затрудняющие осуществление и не позволяющие в достаточном объеме контролировать выполнение рекомендаций: субъективность, трудоемкость, плохая
www.akvarel2002.ru
№3(18) • 2009Ю 47J
маныщ
тч
ДИАГНОСТИКА
эргономика, отсутствие информационных услуг и другие. Это и определяет характер указанных условий как рекомендаций, а не как требований стандарта качества. Фактически анализ, выполняемый вручную в полном объеме рекомендаций, относится в большинстве лабораторий к классу углубленных, то есть выполняемых только по специальным заявкам. В руководствах по лабораторной гематологии предлагаются также компромиссные рутинные варианты анализа, снижающие вероятность правильного диагноза, но увеличивающие объем производства анализов: использование выборки в 100 лейкоцитов; анализ только на большом увеличении с поиском атипичных клеток не во всем мазке, а только на краях рабочей зоны; использование объектива 50 х ми. В любом случае визуальная оценка морфологии собранной выборки клеток является главным элементом анализа.
Что касается пробоподготовки, то реализация необходимого качества мазков крови вполне доступна. При ручном приготовлении нужны квалифицированные лаборанты. Их могут заменить представленные на рынке разнообразные автоматизированные устройства. Например, недавно появилась центрифуга, выполняющая одновременно нанесение и окраску мазка.
КРМ автоматизирует процесс сбора выборки и сортировки клеток мазка крови, заменяя в этом процессе глаза и руки врача. Возможности современных КРМ на разных этапах этого процесса различны. Сбор выборки, связанный с навигацией, перемещением препарата, фокусировкой, сменой объективов, обнаружением и сбором выборки эритроцитов, тромбоцитов и ядросодержа-щих клеток, контролем качества мазка (рекомендации 5, 7, 9) выполняется с качеством, в среднем значительно превосходящим ручную микроскопию (Плясунова С. А. и соавт., 2006). С помощью КРМ легко продемонстрировать неустранимые ошибки компромиссных вариантов анализа, таких как подсчет формулы лейкоцитов на базе 100 клеток. В то же время качество оценки атипичной морфологии, сортировки юных и патологических форм клеток в собранной выборке по типам в современных КРМ значительно уступают возможностям зрительного анализатора опытного врача-лаборанта. Поэтому КРМ работают в режиме «поддержки» визуального анализа (support). Избавляя врача от изнурительной микроскопии
и обеспечивая комфортабельное рабочее место перед экраном компьютера, КРМ сортирует автоматически собранную выборку клеток только по нормальным типам и по небольшому числу других типов (Плясунова С. А. и соавт., 2006). Изображения клеток в форме галерей по типам клеток предъявляются врачу для визуального просмотра на экране компьютера параллельно с автоматической микроскопией или в отдельном сеансе (который может быть удаленным). Атипичные клетки при этом могут оказаться в галереях нормальных типов или в общей галерее «необычные клетки». Просматривая галереи, врач может несколькими нажатиями клавиш исправить ошибки автоматической сортировки и выполнить дополнительную сортировку. Указанный компьютерный визуальный анализ выборки в 200 клеток обычно занимает до 30 секунд. Окончательная сортировка нормальных типов, дополнительная сортировка атипичных форм вместе с выбранной из меню оценкой атипичной морфологии фиксируются вместе с галереями в базе данных и могут быть использованы для ретроспективного анализа, контроля качества и обучения персонала (Плясунова С. А. и соавт., 2006). Таким образом, КРМ выполняет все рекомендации по самому процессу микроскопии (2, 3, 5, 8, 9) и выполняет контроль качества выполнения остальных не зависящих от КРМ рекомендаций (к пробоподготовке и визуальному анализу, требования 1, 4, 6, 7). Кроме того, КРМ способен изготавливать виртуальные мазки крови (стандартные виртуальные слайды), которые наряду с галереями можно использовать для телемедицинских консультаций и обучения персонала (ЫеШ1 и. е! а1., 2004). Важным свойством КРМ является возможность полного контроля качества автоматических операций потребителем с применением специализированных «референс-ных» виртуальных слайдов (Медовый В.С. и соавт., 2008). Поэтому, по крайней мере в принципе, применение КРМ в клинической и гематологической лабораториях должно значительно улучшать качество анализов клеток крови. Выполнение анализов в полном соответствии со всеми рекомендациями 1—9 при этом переходит из разряда углубленных в разряд рутинных, повышая среднюю диагностическую значимость. Указанные рекомендации при этом становятся требованиями стандарта качества, применимого в рутинной практике обычной лаборатории.
Таблица 1
Характеристики некоторых моделей КРМ производства МЕКОС (Россия) и Cellavision (Швеция)
№ Модель Автоматизация микроскопа Выполнение требований стандарта Пропускная способность, мазков в час Примерная цена, тыс. руб.
1 МЕКОС/BA300/MS2 стол на 1 стекло, фокус кроме просмотра на малом увеличении (п. 5) до 10 450
2 МЕКОС^200^2/50/ -/- -/- до 20 700
3 МЕКОС™1000^2/40/3.0 стол на 3 стекла, фокус -/- до 30 1000
4 МЕКОС/BX51/MS2/40/3.0 стол на 3 стекла, фокус, объективы все требования до 40 1200
5 МЕКОС/BX51/Scan/40/3.0 стол на 8 стекол, фокус, объективы, масло, штрих-код -/- -/- 1600
6 Cellavision DM8 -/- -/- 35
7 Cellavision DM96 загрузка до 96 стекол, фокус, объективы, масло, штрих-код -/- -/-
№3(18) • 2009
www.akvarel2002.ru
ДИАГНОСТИКА
ВШНЫЩ
>АЧ
Условия эффективного использования КРМ различных моделей
Рассмотрим условия, в которых фактическое выполнение стандарта качества с помощью КРМ осуществимо или неосуществимо. Условия связаны как с комплектацией КРМ, так и с организацией и оснащением лаборатории.
В таблице 1 представлены некоторые современные модели КРМ производства фирм МЕКОС (Россия, www.mecos.ru) и Cellavision (Швеция, www.cellavision. com) и их возможности осуществлять пункты требований 1—9. Как видно из таблицы, старшие модели обеспечивают весь набор требований, недорогие младшие модели обеспечивают неполный набор. Разные модели имеют разную производительность.
В современных клинических лабораториях общепринятой является схема, при которой микроскопический анализ мазков крови выполняется только в случаях, когда проточный гемоанализатор высокого класса («5 diff» с определением формулы всех 5 нормальных типов лейкоцитов) показал необходимость выполнения такого анализа (Луговская С. А., 2006). В среднем такие случаи составляют до 10—15% от общего потока анализов клеток крови (Bain Barbara J., 2005). Процент микроскопических анализов мазков крови в общем потоке заявок на анализ, тщательность выполнения требований 1—9 определяются политикой руководства, финансовыми и нормативными условиями. Отметим, что эта 2-этапная схема является компромиссным вариантом анализа, поскольку она не отвечает пункту 1 перечисленных выше рекомендаций.
В российских лабораториях в настоящее время в зависимости от оснащения лаборатории и имеющегося персонала используются различные схемы анализа клеток крови.
В хорошо оснащенных лабораториях применяется указанная выше 2-х этапная схема 100% применения проточного гемоанализатора высокого класса и микроскопии мазков крови по выявленным случаям необходимости более детального анализа. Даже в крупных лабораториях обычная нагрузка на КРМ при этом составляет до 50 мазков в день. Пропускная способность КРМ (10— 40 мазков в час в зависимости от комплектации) при такой нагрузке не является определяющим фактором и его возможности улучшить качество анализов востребованы персоналом. КРМ применяется главным образом для поддержки визуального анализа атипичной морфологии, контроля результатов проточного гемоанализа-тора и обучения персонала. Могут применяться разные модели КРМ, наибольший уровень автоматизации и качества изображений предоставляют старшие модели.
В большинстве российских лабораторий до сих пор либо вообще не применяются, либо применяются проточные гемоанализаторы с ограниченным составом параметров, вычисляющие, в частности, лейкоцитарную формулу с разделением на 2—3 позиции. Мазки крови в таких лабораториях используются для всего потока заявок на общий клинический анализ главным образом для подсчета лейкоформулы.
Отметим еще раз, что при обеспечении современного качества клинического анализа клеток крови микроскопия и проточный гемоанализ не могут заменить друг друга. Микроскопический анализ даже в случае применения КРМ остается визуальным, то есть не полностью автоматическим. Проточный гемоанализатор должен использоваться, как минимум, для определения концентраций клеток. КРМ располагает функциями автоматизации подсчета концентраций объектов в камере Юряева, однако общая трудоемкость пробоподготовки и невысокая скорость позволяют рекомендовать такую методику определения концентрации клеток крови только для специальных исследовательских целей и для контроля качества. Одновременно со скринингом мазка крови КРМ выполняет грубую оценку концентраций основных типов клеток, которая может использоваться для контроля качества проточного гемоанализатора.
В небольших лабораториях (до 100 анализов) даже при 100% микроскопии при правильно выбранной комплектации нагрузка на КРМ, как и в хорошо оснащенных лабораториях, остается на приемлемом уровне. Отзывы о работе КРМ, если удается наладить нормальное качество приготовления мазков крови, как правило, положительные.
Однако в крупных лабораториях такого типа ежедневно может изготавливаться более 100 и даже более 300 мазков. Мазки обычно готовятся вручную. Как правило, собирается выборка в 100 лейкоцитов, поиск атипичной морфологии выполняется по сокращенной схеме, контроль качества практически отсутствует или весьма ограничен. Таким образом, при ручной микроскопии в подобных условиях все требования 1—9 частично или полностью не выполняются, практически не контролируются. Если мазков больше 100 на один комплекс, основным критерием работы КРМ с точки зрения обслуживающего персонала становится не качество анализов, а пропускная способность. Решая, купить или не купить КРМ, руководителю лаборатории необходимо сделать выбор не столько между разными пропускными способностями лаборатории, сколько между разными уровнями качества и использования анализов, разными условиями труда, разными возможностями обучения персонала. Затраты времени лаборанта, обслуживающего КРМ с предметным столом на 1 стекло по сравнению с ручной микроскопией не уменьшаются. Старшие модели избавлены от этого недостатка. При применении стола на несколько стекол лаборант может в соответствующее число раз реже обслуживать комплекс.
Что можно сделать, если вы уже купили КРМ, и его скорость вас не устраивает?
Прежде всего, необходимо создать условия достаточной пропускной способности КРМ. В крупной лаборатории рекомендуется применять рассмотренную 2-этапную схему, ограничивающую поток микроскопических анализов. Рекомендуется применение проточного гемоанализатора класса В ряде лабораторий 2-этапная схема может быть связана не с флагами гемоанализатора, а с другой диагностической информацией. Целесообразно использовать информационные возможности, благодаря которым весьма простое обслуживание потока мазков крови на КРМ и просмотр галерей могут выполнять специалисты разной квалификации, в том числе дистанционно. Часто
www.akvarel2002.ru
№3(18) • 2009
маныщ
тч
производители и поставщики
эффективна модернизация КРМ. Благодаря бурному прогрессу комплектующих модернизация КРМ, купленного более двух лет назад, может в 2—3 раза повысить скорость скрининга мазка, обеспечить выполнение всех перечисленных требований. Модернизация в несколько раз дешевле нового КРМ. Полезно применение специальных устройств для приготовления и окраски мазков. Применяйте выборку в 200 лейкоцитов, используйте КРМ для контроля проточного гемоанализатора и обучения персонала.
Расширение состава анализов клеток крови средствами КРМ по сравнению с ручной микроскопией и проточными гемоанализаторами
Как отмечено выше, КРМ позволяет на практике в массовых масштабах внедрить выполнение визуальных микроскопических анализов в соответствии с полным стандартом требований. Автоматизация компромиссных рутинных вариантов анализа также дает значительный эффект благодаря радикальному улучшению условий труда, контролю качества, телемедицине. Однако возможности КРМ не исчерпываются поддержкой визуального анализа, который по своей природе остается субъективным и связанным со специфическим набором признаков, формируемых зрительным анализатором человека. КРМ позволяет измерять большую группу морфологических характеристик клеток, недоступных как глазам врача (из-за трудоемкости и другой системы формирования
признаков), так и проточным гемоанализаторам низкого пространственного разрешения).
(из-за
Перечислим некоторые измерения клеток крови средствами КРМ, расширяющими традиционный состав анализов (Медовый В. С. и соавт., 2006; Байдун Л. В. и соавт., 2003; Пятницкий А. М. и соавт., 2007; Ба-лугян Р. Ш. и соавт., 2008).
• Измерение количества сегментов нейтрофилов.
• Определение лимфоцитограммы (ядерно-цитоплазматическое соотношение, размер).
• Измерение формы, плотности, размеров эритроцитов, включая индекс овалоцитоза, двумерное распределение количество гемоглобина / размер.
• Измерение морфологии пойкилоцитов
с формированием «эритроцитарной формулы» патологических форм эритроцитов.
• Морфометрия клеток, измерение меток при люминесцентных и цитохимических методиках анализа.
• Измерение плоидности ДНК.
• Измерение динамики перемещения объектов в капле жидкой крови.
КРМ может использоваться в КДЛ как многофункциональная станция для выполнения не только гематологических анализов, но и анализов других типов. Роботизированные и измерительные средства КРМ расширяют возможности исследовательских методик анализа. Сказанное позволяет рассчитывать на качественное и количественное пополнение КРМ в ближайшие годы.
ООО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ИННОВАЦИОННАЯ ФИРМА «ГИПЕРИОН»
121170, г МОСКВА, КУТУЗОВСКИЙ ПРОСПЕКТ, 34 ТЕЛ/ФАКС: (499) 249-08-69. www.giperion-msk.ru, e-mail: giperion@gmail.com Лицензия МЗ РФ №64/2003-0274-0289 от 08.07.2003 г.
Разработка и производство медицинского и лабораторного оборудования
Наименование изделия Цена в руб. на 01.05.2009
Устройства для запаивания трубок полимерных контейнеров для заготовки и хранения крови «Гекон» (4 модификации) 50500-62500
Устройство для дозирования инфузионных растворов в контейнеры 148090
Помешиватель-дозатор для заготовки крови «Лика» / со столиком 39000 / 42500
Миксер донорской крови «Гемикс» / со столиком 49500/53000
Столик под дозатор и миксер 3540
Размораживатель продуктов крови на 4 контейнера «Плазмотерм-4» 82350-139000
Термостатируемая ванна объемом 100 — 700 л 296000-1290000
Ванна термостатируемая ВТ-20 39500
Вставки к ванне ВТ-20 для контейнеров / пробирок 9100 / 6100
Вибротермостат для иммунологических исследований ВТ-1 / «Витерм» 8673 / 13865
Плазмоэкстракторы механический / автоматический 9100 / 50150
Устройство дозирования донорской крови ДМ1 5900
Стойка напольная для введения инфузионных растворов (нерж. сталь) СР-01 6500-8900
Стойка передвижная для лейкофильтрации 37800
Стойка настольная СН-1 3700-3900
Стол-подставка для выездных бригад забора крови 3068
Портативный эхосинускоп для диагностики состояния околоносовых пазух «Эхолор» 70800
Аудиотестер «Эхотест» 29500
Анализатор рефракции лазерный «ЛАР-01» / «ЛАР-02» 68027 / 76523
ifsoft
№3(18) • 2009
www.akvarel2002.ru
