Виртуальные цитологические препараты для внешней оценки качества выполнения цитологических исследований клинико-диагностических лабораторий: возможности и перспективы

9. Khegay M.D. Pathogenetic basis angiopathies complications in diabetes mellitus. Profilakticheskaya i klinicheskaya meditsina. 2012; 1: 147-9.

10. Shun'kina G.L. The role of biochemical research in the damage assessment of renal function in newborns after suffering hypoxia. Sovremennye tekhnologii v meditsine. 2010; 4: 104-6.

11. Yarovan N.I. Cholinesterase activity in high yielding cows during transport stress with the use in the feeding of thyme and its complex with hotynetskie zeolites. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. 2013; 3: 246-50.

12. Araound M., Mhenni H., Hellara I., Hellara O., Nefatti F., Douki W. et al. Najjar Plasma cholinesterase activity in hepatic diseases. Ann. Biol. Clin. (Paris). 2013; 71 (3): 293-8.

13. Wang H., Tian J., Han T. Analysis of risk factors for acute kidney injury in patients with decompensated cirrhosis. Zhonghua Gan Zang Bing Za Zhi. 2014; 22 (6): 420-6.

14. Novitskiy V.V., Kotlovskiy M.Yu., Karpov R.S., Yakimovich I.Yu., Kirichenko, Popelysheva A.E., Tereshina D.S., Kirsanova T.V., Kotlovskiy Yu.V The study of markers of liver function in patients

with different severity of atherosclerotic process brachiocephalic arteries of the neck. Fundamental'nye issledovaniya. 2012; 2: 31820.

15. Talakic E., Steiner J., Kalmar P., Lutfi A., Quenhenberger F., Reiter U. et al. Gd-EOB-DTPA enhanced MRI of the liver: correlation of relative hepatic enhancement, relative renal enhancement, and liver to kidneys enhancement ratio with serum hepatic enzyme levels and eGFR. Eur. J. Radiol. 2014; 83 (4): 607-11.

16. Del Pino J., Zeballos G., Anadon M.J., Capo M.A., Diaz M.J., Garcia J., Frejo M.T. Higher sensitivity to cadmium induced cell death of basal forebrain cholinergic neurons: a cholinesterase dependent mechanism. Toxicology. 2014; 5: 151-9.

17. Garcia-Ayllon M.S., Millian C., Serra-Basante C., Bataller R., Saez-valero J. Readthrough acetylcholinesterase is increased in human liver cirrhosis. PLoS One. 2012; 7 (9): 44-59.

18. Tvarijonaviciute A., Ceron J.J., Tecles F. Acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase activities in obese Beagle dogs before and after weight loss. Vet. Clin. Pathol. 2013; 42 (2): 207-11.

Received 20.04.15

ЦИТОЛОГИЯ

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 616-076.5:681.31

Джангирова Т.В.1, Шабалова И.П.1, Проничев А.Н.2, Поляков Е.В.2

ВИРТУАЛЬНЫЕ ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ВНЕШНЕЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ЦИТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЙ: ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

1ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, РФ, 125993, г. Москва; 2ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Министерства образования и науки Российской Федерации, РФ, 115409, г. Москва

Рассмотрено применение технологии исследования виртуальных цитологических препаратов для проведения внешнего контроля качества клинико-диагностических лабораторий. Показаны преимущества виртуальных препаратов перед другими используемыми технологиями внешней оценки качества - по препаратам на предметных стеклах и по цифровым микрофотографиям. Определены условия формирования виртуальных препаратов для внешней оценки качества клинико-диагностических лабораторий, описана технология использования их. Отмечена успешность практического применения рассмотренной технологии в Федеральной системе внешней оценки качества.

К л ю ч е в ы е с л о в а: виртуальная микроскопия; цитологическая диагностика; внешний контроль качества.

Для цитирования: Клиническая лабораторная диагностика. 2015; 60 (8): 29-32. Djangirova T.V.1, Shabalova I.P.1, Pronichev A.N.2, Polyakov E.V.2

THE VIRTUAL CYTOLOGIC SLIDES FOR EXTERNAL EVALUATION OF QUALITY OF IMPLEMENTATION OF CYTOLOGIC ANALYSES IN CLINICAL DIAGNOSTIC LABORATORIES: POSSIBILITIES AND PERSPECTIVES

1The Russian medical academy of post-graduate education of Minzdrav of Russia, 125993 Moscow, Russia; 2The national research nuclear university "MEPhI" of Minobrnauki of Russia, 115409 Moscow, Russia

The article considers application of technology of analysis of cytological slides in external quality control of clinical diagnostic laboratories. The advantages of virtual slides are demonstrated against other applied technologies of external evaluation of quality i.e. slide plate and digital micro-photography. The conditions of formation of virtual slides for external evaluation of quality of clinical diagnostic laboratories. The technology of their application is described. The success of practical application of considered technology in the Federal system of external evaluation of quality is emphasized.

Keywords: virtual microscopy; cytological diagnostic; external quality control

Citation: KlinicheskayaLaboratornayaDiagnostika. 2015; 60

Для корреспонденции: Шабалова Ирина Петровна, irenshab@inbox.ru For correspondence: Shabalova I.P., irenshab@inbox.ru

Введение. Значение цитологического исследования для установления характера патологического процесса и, следовательно, выбора верной тактики ведения пациента трудно переоценить. Цитологическое исследование занимает одно из ведущих мест среди методов, позволяющих установить правильный морфологический диагноз до операции, при динамическом наблюдении, раннем выявлении рецидивов. Нередко цитологическое исследование оказывается единственным морфологическим методом, позволяющим определить лечебную тактику, однако необходимо отметить, что субъективный фактор играет важную, а иногда и доминирующую роль в получении правильного результата. Исключительно важны практический опыт врача-цитолога, его интуиция, способность собрать в единое целое различные морфологические признаки. Изучая препараты под микроскопом, цитолог анализирует параметры клеток, характер структур, фон препарата на основании известных ему критериев диагностики: размеров клеток и ядер, наличия или отсутствия клеточного и ядерного полиморфизма и т. д. Естественно, что такая оценка возможна при накоплении специалистом опыта работы и знаний, позволяющих не просто механически оценивать признаки в соответствии с общепринятыми критериями, а дающих возможность сравнивать исследуемую цитограмму с теми цитологическими картинами («изображениями в памяти»), которые он запомнил в ходе работы. Но даже у опытных специалистов порой возникают объективные сложности: при редких или сложных в диагностическом отношении опухолях и опухолеподобных поражениях; при опухолях, уточнение гистологической формы которых требует дополнительных методов диагностики; при пограничных состояниях, неопухолевых поражениях, морфологически сходных с опухолями. В конечном итоге именно от квалификации врача, проводящего цитологическое исследование, зависит достоверность цитологической диагностики. Поэтому сегодня уделяется особое внимание вопросам контроля качества цитологической диагностики в клинико-диагностических лабораториях учреждений здравоохранения.

Для обеспечения независимого контроля качества лабораторной диагностики в России в 1995 г. была создана Федеральная система внешней оценки качества клинических лабораторных исследований (ФСВОК) [1, 2]. В разделе «Цитология» в качестве объекта анализа выступает мазок биоматериала на стекле, исследуемый методом световой микроскопии. Оценка качества лабораторных исследований проводится на основе анализа заключений специалистов по контрольным образцам биоматериалов. В качестве контрольных образцов могут выступать как материалы самих лабораторий с последующей пересылкой и оценкой этих материалов экспертами, так и материалы, предварительно отобранные и оцененные экспертами и централизованно разосланные по контролируемым лабораториям.

И в том и в другом случае требуется пересылка стекол; при этом немалая часть контрольного материала повреждается при почтовой рассылке и просмотре препаратов в лабораториях. При большом количестве лабораторий-участников ФСВОК централизованная подготовка контрольных стекол вызывает определенные трудности. Кроме того, изготовить большое количество препаратов с идентичным материалом невозможно, обычно число их ограничено несколькими единицами. Поэтому лаборатории, участвующие в программе внешней оценки качества, получают контрольные образцы с разным содержимым, а это не позволяет сравнивать между собой полученные результаты исследования. В этой связи актуальны разработки новых технологий для оценки качества цитологической диагностики, свободные от отмеченных недостатков, и такие возможности предоставляются при цифровой микрофотографии препаратов.

Суть метода заключается в замене реального цитологического мазка его цифровым изображением: цитолог смотрит не в микроскоп, а на экран компьютера, просматривая микроскопическое изображение препарата. Для получения

цифрового изображения препарата требуется специальное оборудование. В простейшем случае это обычный световой микроскоп, на котором установлена цифровая камера, соединенная с компьютером. Цифровое изображение в виде файла можно передать по каналам связи Интернет или записать на DVD-диск и переслать обычным почтовым отправлением.

Для получения цифрового изображения большего размера, чем одно поле зрения микроскопа, необходима система сканирования препарата. Современные технические решения этой проблемы представлены в двух направлениях - специализированные устройства для сканирования предметных стекол с препаратами [3] и классические световые микроскопы проходящего света с установленной на них цифровой камерой, оборудованные моторизованным предметным столиком с системой автоматизированного управления сканированием и управляющим компьютером [4].

Поскольку при просмотре цифрового изображения препарата реализуется модель анализа препарата под микроскопом в отсутствие реального препарата и реального микроскопа, то такие программы получили название «программы виртуальной микроскопии», а цифровые изображения препаратов - «виртуальные препараты» [5, 6]. По данным литературы при сравнительной оценке результатов диагностики по виртуальным и по реальным препаратам получена примерно одинаковая точность обоих методов [7, 8].

Целью настоящей работы является совершенствование системы внешней оценки качества цитологической диагностики в клинико-диагностических лабораториях учреждений здравоохранения России за счет применения компьютерной микроскопии.

Материал и методы. Для получения виртуальных препаратов использовали цитологические мазки из материала шейки матки, выпотных жидкостей, молочной железы. Компьютерные изображения получали с помощью компьютерной системы «Атлант» (роботизированного микроскопа) с объективом х 40, что соответствует оптическому увеличению микроскопа х 400 (при окулярах х 10). За счет автоматического управления движением предметного столика микроскопа препарат позиционировали в положениях, необходимых для формирования панорамы.

Результаты и обсуждение. Для воспроизведения цифрового изображения, полученного в результате сканирования препарата, необходима специальная программа. Основные задачи, которые решает такая программа, - представить на экране изображение препарата в различных увеличениях по выбору пользователя и обеспечить комфортные условия для просмотра врачом препарата в целом и любых его частей. Фактически, работая с такой программой, врач получает те же возможности, что и при работе с микроскопом, - можно просмотреть препарат на разных увеличениях, смещая поле зрения, на малом увеличении выполнить быстрый предварительный просмотр, найти потенциально информативные области, рассмотреть найденные области под комфортным для анализа увеличением. При этом появляется дополнительная возможность, отсутствующая в реальном микроскопе, где вид ограничен полем зрения, определяемым характеристиками используемого объектива, - одним взглядом увидеть весь препарат или его фрагмент любого размера.

В результате совместной работы кафедры клинической лабораторной диагностики РМАПО и кафедры компьютерных медицинских систем НИЯУ МИФИ разработана программа виртуальной микроскопии «Микровзор-виртуальный препарат» для получения и анализа виртуальных цитологических препаратов.

С помощью автоматического управления движением предметного столика микроскопа препарат позиционируется в положениях, необходимых для формирования панорамы. Съемка изображений производится электронной камерой, установленной на микроскопе, с передачей полученных цифровых изображений в компьютер. При этом в каждом из положений предметного столика выполняется серия цифровых

изображений с разной фокусировкой. В результате цифровой обработки полученной серии выбирается наиболее резко сфокусированное изображение. Для визуализации панорамы препарата изображения, полученные в разных положениях стекла под объективом микроскопа, программно совмещаются по опорным точкам, выделяемым в результате цифровой обработки.

Полученная панорама (виртуальный препарат) может отображаться на экране компьютера в разных увеличениях - от полной визуализации препарата (наименьшее увеличение) до представления полей зрения, соответствующих оптическому увеличению микроскопа х 400 (рис. 1-4, см. на вклейке).

Виртуальный препарат воспроизводится в полноэкранном режиме. Врач-цитолог имеет возможность просматривать на мониторе компьютера весь препарат в привычном для обычной микроскопии режиме и самостоятельно в соответствии со своими знаниями выбирать информативные участки. Интерфейс программы позволяет оперативно перемещать поле зрения виртуального препарата в любом из направлений, а также изменять масштаб представления. На мини-карте (навигаторе по панораме препарата) постоянно отображается, какая именно часть препарата представлена на экране при выбранном для просмотра увеличении. Каждый виртуальный препарат сопровождается текстовым описанием соответствующего клинического случая.

Для проведения контроля качества по виртуальным препаратам лаборатории получают установочный диск, с которого на компьютер пользователя загружается программа «микровзор-виртуальный препарат». Подробная инструкция по установке высылается вместе с программой. В настоящее время контроль качества по виртуальным препаратам проводится по трем локализациям: шейка матки, молочная железа, выпотные жидкости. В каждой локализации представлено по 4 клинических наблюдения, таким образом, контрольные материалы представлены 12 панорамами цитологических препаратов. Количество локализаций, участвующих в этом разделе ФСВОК, в дальнейшем планируется увеличить.

Необходимо отметить, что традиционный цитологический препарат на стекле занимает область около 50 х 25 мм, что соответствует для используемого в нашем случае оборудования 180 000 х 90 000 пикселей цифрового изображения. Требуемый объем памяти для хранения такого изображения - примерно 20 Гбайт. С целью оптимизации процедуры просмотра изучена возможность формирования фрагментов препарата. В результате проведенных исследований установлено, что для процедур контроля качества приемлемым является размер фрагмента 5 х 5 мм. Такому фрагменту соответствует цифровое изображение размером 18 000 х 18 000 пикселей, для хранения которого требуется в среднем 300 Мбайт на диске. Для хранения 12 контрольных образцов необходимо около 4 Гбайт. Данная информация может быть записана на одном DVD-диске, имеющем объем 4,7 Гбайт.

Программу "Микровзор-виртуальный препарат" можно использовать не только для воспроизведения цитологических препаратов, приготовленных традиционным способом, но и для препаратов, приготовленных методом "жидкостной цитологии", что особенно актуально в настоящее время, когда все большее количество лабораторий применяет этот метод в своей работе.

Особенностью мазков, приготовленных методом "жидкостной цитологии", является то, что препарат получается достаточно объемным - клетки и структуры могут находиться в разных плоскостях фокусировки, вследствие чего при просмотре препарата приходится периодически подстраивать резкость изображения за счет микровинта микроскопа. В настоящее время в программе "Микровзор-виртуальный препарат" разрабатывается функция сканирования и сохранения серии кадров с различной настройкой резкости. В таком случае пользователю будет предоставлена возможность просмотра на экране компьютера любого из кадров этой серии, что позволит анализировать все объекты исследования

в максимально сфокусированном состоянии. Иными словами, пользователь сможет просматривать всю панораму цитологического препарата на разных уровнях фокусировки, как будто он двигает микровинт микроскопа, наблюдая изображение на экране компьютера, соответствующее разным положениям фокуса микроскопа, что, несомненно, улучшит качество просмотра.

В контролируемой лаборатории необходимо наличие компьютера, на котором полученный цифровой файл преобразуется в изображение на экране компьютерного монитора. В течение нескольких лет (с 2010 по 2015 г.) программа «Микровзор-виртуальный препарат» используется ФСВОК в разделе «Контроль качества цитологических исследований по виртуальным препаратам». Сотрудники лабораторий, участвующих в программе внешней оценки качества по разделу «Цитологическая диагностика заболеваний (виртуальные препараты)», отмечают положительную роль нового вида тестирования для контроля качества цитологических исследований. Это подтверждается интересом лабораторий: если в 2010 г в этом разделе ФСВОК участвовало только 24 лаборатории, в 2014 г. - 175; врачи отмечают, что им удобно работать с изображениями на мониторе компьютера в привычном для обычной микроскопии режиме.

Заключение. Виртуальный препарат позволяет улучшить оценку качества цитологических исследований. В отличие от препаратов на стеклах виртуальный препарат не нужно возвращать обратно в ФСВОК, он не повреждается при транспортировке и просмотре.

В течение очень небольшого времени можно сделать нужное количество копий, которые рассылаются в лаборатории и остаются там навсегда, формируя архив разнообразных, интересных, сложных для диагностики случаев. В отличие от традиционного виртуальный препарат не занимает много места, на поиск и просмотр препаратов из компьютерного архива тратится гораздо меньше времени, чем при работе с архивом стекол. Кроме того, можно сравнивать между собой «архивные виртуальные препараты» с уже известными гистологическими диагнозами на экране монитора и «диагностические» цитологические препараты под микроскопом, что, несомненно, помогает установлению верного цитологического диагноза.

Таким образом, виртуальные препараты способны оказать помощь цитологу в практической работе, могут использоваться для оценки (контроля) качества, что позволит улучшить диагностические возможности цитологического исследования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Малахов В.Н., Меньшиков В.В., Заикин Е.В., Каринова И.Н., Хайдукова И.Л. Федеральная система внешней оценки качества клинических лабораторных исследований. Клиническая лабораторная диагностика. 2002; 7: 21-36.

2. Шабалова И.П., Петровичев Н.Н., Сирьянен К.Ю. Оптимизация цитологической диагностики. Интерактивные программы и молекулярные исследования. Palmarium academic publishing. Германия. 2012.

3. Leica Biosystems [Электронный ресурс]. Дата обращения 12.01.2015. URL: http://www.leicabiosystems.com/pathology-imag-ing/aperio-epathology/capture/details/ product/leica-scanscope-at2/

4. Никитаев В.Г., Проничев А.Н., Комаров В.В., Белопольский В.М. Формирование панорамных изображений в телемедицинских комплексах онкологической диагностики. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2009; 5: 96-9.

5. Хуфнагль П., Зербе Н. Виртуальная микроскопия - передовая технология. Современные информационные и электронные технологии. 2013; 1 (14): 66-7.

6. Giansanti D., Grigioni M., D'Avenio G., Morelli S., MacCioni G., Bondi A., Giovagnoli M.R. Virtual microscopy and digital cytology: State of the art. Annali dell'Istituto Superiore di Sanita. 2010; 46 (2): 115-22.

7. Evered A., Dudding N. Accuracy and perceptions of virtual micros-

copy compared with glass slide microscopy in cervical cytology. Cy-topathology. 2011; 22: 82-7.

8. Shabalova I.P., Dolgov V.V., Nikitajev V.G., Berdnikovich E.J., Pron-ichev A.N., Dzangirova T.V. et al. Interactive computer-assisted programs for clinical cytology in postgraduate medical education and practice. In: ProgrammAbstracts "Euromedicina". Hannover, 2013: 198-9.

Поступила 05.02.15

REFERENCES

1. Malakhov V.N., Men'shikov V.V., Zaikin E.V., Karinova I.N., Khay-dukova I.L. Federal system for external quality control of clinical laboratory procedures

2. Shabalova I.P., Petrovichev N.N., Sir'yanen K. Optimization in clinical cytology. Interactive programs and molecular studies. Palmarium academic publishing, Германия. 2012.

3. Leica Biosystems [Электронный ресурс]. Дата обращения 12.01.2015. URL: http://www.leicabiosystems.com/pathology-imag-ing/aperio-epathology/capture/details/ product/leica-scanscope-at2/

4. Nikitaev V.G, Pronichev A.N, Komarov V.V., Belopolskiy V.M. Panoramic Images Technology Application in Telemedicine Cancer Diognistics Complexes. ELEKTRONIKA: Nauka, Tekhnologiya, Bi-znes. 2009; 5: 96-9.

5. Khufnagl' P., Zerbe N. Virtual microscopy - advanced technology. Sovremennye informatsionnye i elektronnye tekhnologii. 2013; 1

6. Giansanti D., Grigioni M., D'Avenio G., Morelli S., MacCioni G., Bondi A., Giovagnoli M.R. Virtual microscopy and digital cytology: State of the art. Annali dell'IstitutoSuperiore di Sanita. 2010; 46 (2): 115-22.

7. Evered A., Dudding N. Accuracy and perceptions of virtual microscopy compared with glass slide microscopy in cervical cytology. Cy-topathology. 2011; 22: 82-7.

8. Shabalova I.P., Dolgov V.V., Nikitajev V.G., Berdnikovich E.J., Pronichev A.N., Dzangirova T.V. et al. Interactive computer-assisted programs for clinical cytology in postgraduate medical education and practice. In: Programm Abstracts "Euromedicina". Hannover, 2013: 198-9.

Received 05.02.15

© СНИХОВСКАЯ К.В., ШАБАЛОВА И.П., 2015 УДК 616-006.04-07:616.25-008.8-076.5

Сниховская К.В., Шабалова И.П.

МОРФОМЕТРИЯ В ЦИТОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ ВЫПОТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, 125993, г. Москва

Цитологический метод занимает ведущее место в диагностике опухолевых процессов по вътотным жидкостям, однако его результаты зависят от большого числа субъективных факторов. Морфометрия является одним из методов, благодаря которым возможна объективизация данных цитологического исследования. Целью работы бъто установление различий морфометрических параметров доброкачественный: и злокачественный: клеток плеврального выпота. Быт проведен морфометрический анализ клеток мезотелия, рака молочной железы, аденокарциномы легкого и аденокарциномы желудка, измерены параметры, характеризующие размер (площадь, периметр) и форму (фактор формы) ядра и клетки, ядерно-цитоплазменное соотношение. Результаты показали, что в плевральном выпоте между клетками пролифери-рующего мезотелия и злокачественных новообразований существуют значительные отличия морфометрических параметров (р < 0,001). Особенно значимыми являются различия площади ядер и клеток. Сравнение данных морфометрии клеток рака молочной железы, аденокарциномы легкого и аденокарциномы желудка показало, что, несмотря на некоторые их морфологические сходства, анализ морфометрических параметров может предоставить важные данные для правильного установления цитологического диагноза.

К л ю ч е в ы е с л о в а: морфометрия; цитологическая диагностика; плевральный выпот.

Для цитирования: Клиническая лабораторная диагностика. 2015; 60 (8): 32-36.

Snikhovskaya K.V., Shabalova I.P.

THE MORPHOMETRY IN CYTOLOGICAL ANALYSIS OF EXUDATIVE FLUIDS

The Russian medical academy of post-graduate education of Minzdrav of Russia, 125993 Moscow, Russia The cytological technique takes a leading position in diagnostic of tumor processes according exudative fluids. However, its results depend on large number of subjective factors. The morphometry is one of techniques by virtue of which objectification of data of cytological analysis is possible. The study was carried out to establish differences of morphometric parameters of benign and malignant cells of pleural effusion. The morphometric analysis of cells of mesothelium, breast cancer, adenocarcinoma of lung and adenocarcinoma of stomach was implemented. The parameters characterizing size (area, perimeter) and form (form factor) of nucleus and cell, nucleus-cytoplasm ratio. The results demonstrated that in pleural effusion between cells of proliferating mesothelium and malignant neoplasms exist significant differences in morphometric parameters (p<0.00l). The differences between area of nuclei and cells are especially significant. The comparison of data of morphometry of cells of breast cancer, adenocarcinoma of lung and adenocarcinoma of stomach demonstrated that despite of some morphological similarities, analysis of morphometric parameters can provide important data for proper establishment of cytological diagnosis.

Keywords: morphometry; cytologic diagnostic; pleural effusion

Citation: Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2015; 60

Для корреспонденции: Шабалова Ирина Петровна, irenshab@inbox.ru For correspondence: Shabalova I.P., irenshab@inbox.ru