Выявление случая малярии с использованием системы, снабженной искусственным интеллектом, в рутинной практике выполнения клинического анализа крови в централизованной лаборатории

Лаборатория общеклинических исследований является частью КДЛ «Инвитро-Москва» — централизованной лаборатории с большим потоком биоматериала. Одна из решаемых нами задач — обеспечение в условиях практически непрерывного круглосуточного поступления образцов адекватной скорости выполнения исследований без потери их качества. Полноценное выполнение общего клинического анализа крови (ОКАК) невозможно без исследования окрашенного мазка крови под микроскопом для ряда образцов. С увеличением количества исследований и переводом участка выполнения ОКАК на круглосуточный режим работы в определенный момент это стало «узким местом», так как проведение микроскопии для неединичных образцов особенно в ночное время увеличивает риски выдачи ошибочных результатов из-за закономерного снижения внимания сотрудников, выполняющих эти исследования, или в случае передачи окрашенных мазков в работу с началом следующего рабочего дня значительно увеличивает время выдачи результатов. В связи с этим восемь лет назад нами было принято решение использовать систему Vision Ultimate Hema (West Medica Produktions-und-Handels GmbH, Austria), в основу которой положен принцип функционирования искусственных нейронных сетей.

Одним из направлений применения нейронных сетей является интерпретация данных микроскопии [1]. Типовая задача, решаемая врачом клинической лабораторной диагностики во время проведения этой процедуры при выполнении ОКАК, — классификация клеток крови. ИИ помогает автоматизировать обработку изображений, полученных при помощи систем автоматической микроскопии. С его появлением стало возможным не только эффективно и с высокой точностью классифицировать клетки, но и улучшать качество изображения. Аппаратная часть системы, опираясь на ИИ, находит в мазке пригодный для сбора объектов анализа участок (монослой), делает снимки на разном увеличении, затем происходит улучшение качества полученных изображений и их классификация [2]. Система анализирует лейкоциты, эритроциты и тромбоциты. Сотруднику, работающему с ней, доступна галерея полученных изображений с возможностью выделения и увеличения отдельных клеток и, при необходимости, корректировки первоначальной классификации.

Исходно задачей внедрения системы было оптимизировать процесс выполнения микроскопии и, в перспективе, не увеличивать с ростом количества выполняемых исследований число одновременно функционирующих рабочих мест микроскопистов-экспертов.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что ежедневно надо исследовать под микроскопом порядка 910 окрашенных стекол (усредненные данные за последние 3 года), что составляет 13% от всех образцов венозной и капиллярной крови, направленных на ОКАК.

Микроскописты-эксперты выполняют исследования (просмотр окрашенного мазка под микроскопом, при необходимости — подсчет лейкоцитарной формулы на 200 лейкоцитов) для следующих категорий образцов:

— образцы, для которых при измерении на гематологическом анализаторе получены сообщения о возможном присутствии в образце патологических клеток, так называемые «флаги»;

— образцы с лейкопенией (WBC <3,0 тыс/мкл) и лейкоцитозом (WBC >14,0 тыс/мкл (таблица, микроскопия «по показаниям»);

— образцы с изначально заказанной микроскопией мазка крови и подсчетом лейкоцитарной формулы «вручную» (см. таблицу, микроскопия «по заказу»).

Типичное ежедневное количество исследований клеток крови под микроскопом

Для выполнения этой задачи традиционными средствами понадобилось бы с учетом работы только в пределах «нормального» рабочего дня (с 8:00 до 19:00) как минимум 10 рабочих мест, оснащенных световыми микроскопами. Использование же программно-аппаратного комплекса Vision Ultimate Hema за счет снятия с микроскопистов нагрузки по просмотру стекла, сбору и первичному анализу изображений позволяет полноценно справляться с таким объемом исследований на 5 рабочих местах, оснащенных персональным компьютером с удаленным доступом к программному обеспечению Vision и световыми микроскопами. При этом аппаратная часть комплекса, выполняющего сбор и классификацию изображений, функционирует круглосуточно, производительность одной системы (у нас их сейчас две) составляет при полной загрузке 200 стекол за 6—7 ч работы.

Важно, что помимо сокращения нагрузки на микроскопистов, использование системы позволяет повысить разрешающую способность исследования за счет улучшения качества полученных изображений и непредвзятого подхода к классификации патологических объектов. Так, в ноябре 2021 г. при выполнении клинического анализа крови мужчины 48 лет в окрашенном мазке венозной крови, приготовленном обычным способом, Vision Ultimate Hema обнаружила и распознала присутствие паразитарных включений в эритроцитах. Включений было немного, и при обычной световой микроскопии без использования системы Vision их могли и не увидеть (именно поэтому для прицельной диагностики малярии используется метод толстой капли). Однако система четко указала эритроциты с присутствующими паразитарными включениями (см. рисунок на цв. вклейке). Препарат был проконсультирован профильными специалистами ФБУЗ «Центра гигиены и эпидемиологии в городе Москве», и пациент своевременно получил крайне полезный для него, с точки назначения лечения, результат, так как до его получения диагноз «малярия» даже не подозревался.

Мазок периферической крови пациента с малярией.

На рисунке показано рабочее окно программы Vision Ultimate Hema с описанием морфологии эритроцитов и приведен фрагмент изображения, на котором видны эритроциты с паразитарными включениями (Plazmodium falciparum).

Таким образом, использование систем, снабженных ИИ, в качестве вспомогательного средства при выполнении ОКАК не только позволяет сократить использование трудовых ресурсов и ускорить выполнение исследований, но и помогает в сложных случаях за счет четкой визуализации патологических объектов и акцентирования на них внимания микроскописта-эксперта, что особенно полезно в лабораториях с большим числом «монотонных» исследований мазков крови под микроскопом.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.