Лабораторные программные системы

Поделиться

Лабораторная диагностика генерирует огромные объёмы данных. Систематизация всей этой информации требует гигантских усилий. Чтобы упростить рутинные процессы, лаборатории активно используют компьютерные и информационные технологии, а именно арсенал возможностей искусственного интеллекта (ИИ)1. При этом открываются широкие перспективы в обработке, анализе данных и в исследовательской деятельности1.

Что такое информационные системы для медицинских лабораторий

Лабораторные информационные системы (ЛИС) представляют собой программы для оптимизации лабораторной диагностики и автоматизации получения информации2. Цель их разработки ― упрощение научных, информационных, бизнес-операций в медлабораториях2. Это необходимо для бесперебойного функционирования медучреждений, принятия корректных своевременных управленческих решений, чёткого быстрого анализа.

Использование информационных технологий в медицинских лабораториях

До того, как стали использоваться ЛИС, процедуры обработки информации требовали значительного времени2. При этом ручной ввод данных о пациентах и отслеживание анализов ― трудоёмкие процессы. Ситуацию осложняло и затягивало ещё и то, что после завершения анализов сотрудники должны систематизировать данные пациентов, выставить счета и предоставить иного рода отчётность2. На этих этапах могли возникать ошибки.

После внедрения информационных технологий лабораторные процессы заметно ускорились2. Упростились и усовершенствовались ввод данных и автоматический контроль качества. Результаты проверяются и архивируются автоматически, платежная информация передаётся в электронном виде, есть шаблоны отчётов2. А к технологиям лабораторного тестирования подключился искусственный интеллект. Всё это положительно сказывается на качестве результатов.

Изображения с цифрового микроскопа анализируются с помощью ИИ

Типы ПО для медицинских лабораторий

На сегодняшний день можно выделить два типа ПО для медлабораторий1:

  1. Программы, предназначенные для менеджмента всего циркулирующего в лаборатории информационного потока. Необходимы для автоматизации операционных и управленческих действий.

  2. Программы на основе искусственного интеллекта. Участвуют в диагностическом процессе в лаборатории.

Рассмотрим их работу более детально.

Компьютерные системы для производственной деятельности лабораторий

Основное назначение ЛИС данного типа — это автоматизация труда сотрудников, повышение эффективности их работы, сокращение числа ошибок и ручных операций и помощь в управлении многими другими аспектами функционирования медлаборатории. Например, когда пациент направлен на забор и анализ крови, информационные технологии контролируют все этапы его визита. В этот массив данных входит3:

  • дата приёма;

  • информация о лечащем враче;

  • сведения о пациенте, включая демографические данные;

  • тип взятого образца;

  • распоряжения врача о проведении анализа;

  • данные о выставлении счета;

  • дата отправки результата анализа врачу.

Программа объединяет под своим контролем все подразделения лаборатории, создаёт и поддерживает централизованную базу данных для всех отделов и рутинных процессов2. Среди них1,2:

  • Машинное считывание и маршрутизация бланков направлений.

  • Автоматическая передача анализов, отслеживание результатов для каждого отдельного пациента.

  • Оптимизация кодировки услуг, выставления счетов.

  • Сбор и хранение защищённых данных (возраст, пол, этническая принадлежность, группа крови и т. д.).

  • Взаимодействие с третьими сторонами, включая врачей и страховые компании.

  • Отчётность, в том числе возможность аудита.

  • Отслеживание заказов, полученных через сайты, приложения, телеком.

  • Управление запасами реагентов и расходных материалов.

В целом эти лабораторные компьютерные системы можно назвать системами менеджмента услуг.

Компьютерные системы для лабораторных исследований

Другая ветвь ПО для лабораторий ― это программы на основе искусственного интеллекта для исследовательской деятельности лаборатории. Они контролируют процесс обработки биоматериала, анализируют изображения, полученные с цифрового микроскопа, выполняют расшифровку данных, выдают предварительное заключение1.

Делать это ИИ учится посредством машинного обучения и анализа уже известных фактов ― научных публикаций, методов диагностики, библиотек снимков, клинических рекомендаций1. Всю информацию, которую ИИ получает при анализе биоматериала, он сверяет со своим набором данных и «опытом» системы здравоохранения. Обязательный заключительный этап ― выводы ИИ проверяются и утверждаются врачом.

Алгоритмы проверены временем. Например, уже более 20 лет1 для автоматической микроскопии мочи применяются анализаторы IRIS. Они идентифицируют объекты с помощью анализа микрофотографий нейронными сетями, обученными на библиотеке фотографий элементов мочи4. Другой пример ― использование программ на основе ИИ для анализа изображений с целью обнаружения патологических мест в гистологических препаратах5.

Сегодня технологии ИИ внедряют для выявления скрытых, ранее неизвестных закономерностей между составляющими комплексного обследования пациента ― например, новыми биомаркерами и предполагаемой патологией. В одном исследовании искусственный интеллект классифицировал обследуемых на три категории по риску возникновения рака простаты на основе анализа уровней биомаркеров, учитывая результаты УЗИ либо томографии, возраста и других значимых признаков6. С помощью ИИ выявили группы риска: с клинически значимым либо с клинически незначимым раком, людей с доброкачественной аденомой, здоровых людей.

Цифровой ФАП от СберМедИИ

В реалиях современной России примером применения искусственного интеллекта в лабораторной диагностике может служить Цифровой ФАП компании СберМедИИ7. Это медицинский компьютер, программа которого позволяет автоматизировать и оптимизировать взаимодействие врача и пациента при поддержке алгоритмов ИИ.

Врач смотрит данные лабораторной и инструментальной диагностики

В базовую комплектацию входит оборудование для оценки состояния основных органов и систем пациента: электрокардиограф, тонометр, пульсоксиметр, спирометр, анализаторы крови и мочи.

Цифровой ФАП даёт возможность выполнить первичную диагностику: записать ЭКГ, проверить уровень сахара и холестерина, расшифровать результаты общего анализа мочи. Программа АРМ позволяет в автоматическом режиме интерпретировать данные, полученные с медицинского оборудования. При отклонении от нормы того или иного показателя на экране появляется индикатор — стрелка, направленная вверх или вниз.

Искусственный интеллект в работе Цифрового ФАП представлен двумя алгоритмами – кардиографом и ТОП-3. Как это работает:

  1. При электрокардиографии выполняется расшифровка и обработка результатов алгоритмами ИИ, после чего кардиограф выносит неподтверждённое автоматическое заключение, которое комментирует врач.

  2. Компьютерная программа получает данные лабораторной и инструментальной диагностики и объединяет их с результатами первичного приёма, внесенными вручную, и жалобами пациента.

  3. На этапе формирования заключения алгоритм ТОП-3 предлагает врачу три варианта наиболее вероятных диагнозов в соответствии с кодами МКБ-10. Окончательное решение остаётся за врачом.

Весь процесс занимает несколько минут. В программе создается медкарта пациента, в которой хранятся его данные, диагноз и назначения с детальной информацией по процедурам и их результату.

Искусственный интеллект проанализировал медицинские данные

Цифровой ФАП может работать как автономно, так и в тандеме с МИС лечебного учреждения с целью верификации диагноза. Информация о пациенте передаётся с использованием защищённых каналов связи и средств передачи данных.

Вместо заключения

Информационные технологии сегодня являются хоть и эффективным, но всего лишь инструментом. Искусственный интеллект не способен обойтись без знаний, умений, контроля со стороны человека. Как показывает опыт стационарных лабораторий, одним из основных моментов контроля качества остаётся взятие биоматериала8. Например, некоторые преаналитические факторы — такие как используемый антикоагулянт или соотношение объёма антикоагулянта и биоматериала — могут оказывать выраженное влияние на результаты лабораторных исследований8.

Для обследования при помощи Цифрового ФАП сбор данных выполняет фельдшер или врач, который проводит приём и осмотр пациента, основываясь на рекомендациях программы и используя прилагающиеся инструменты. И, хотя ИИ выдаёт предварительное заключение, помогая врачу поставить диагноз, окончательное решение всегда остаётся за специалистом.

Зато информационные технологии менеджмента прекрасно упрощают рутинные действия и дополняют лабораторную компьютерную экосистему. Они помогают упорядочить все данные и ускорить процесс постановки диагноза, что жизненно важно для успешной работы лаборатории, пропускная способность которой может достигать сотни пациентов в день.

Источники

  1. Евгина С.А., Гусев А.В., Шаманский М.Б., Годков М.А. Искусственный интеллект на пороге лаборатории. Лабораторная служба. 2022;11(2):18‑26. / Evgina SA, Gusev AV, Shamanskiy MB, Godkov MA. Artificial intelligence on the doorstep of the laboratory. Laboratory Service. 2022;11(2):18‑26. (In Russ.). https://doi.org/10.17116/labs20221102118

  2. Lukić V. Laboratory Information System — Where are we Today? J Med Biochem. 2017 Jul 14;36(3):220-224. doi: 10.1515/jomb-2017-0021. PMID: 30564059; PMCID: PMC6287214. doi: 10.1515/jomb-2017-0021

  3. Laboratory Information System (LIS): Definition & Functions — Video & Lesson Transcript | Study.com

  4. Волкова Ирина Александровна, Талан А.Е., Бучнева Е.А., and Щербо С.Н. «Подсчет форменных элементов мочи при помощи автоматического анализатора Iris IQ 200 tm» Клиническая лабораторная диагностика, vol. 59, no. 11, 2014, pp. 37-39.

  5. Mukhopadhyay S, Feldman M, Abels E et al. Whole Slide Imaging Versus Microscopy for Primary Diagnosis in Surgical Pathology. American Journal of Surgical Pathology. 2018;42(1):39-52. https://doi/.org/10.1097/pas.0000000000000948

  6. Gruson D, Bernardini S, Dabla P, Gouget B, Stankovic S. Collaborative AI and Laboratory Medicine integration in precision cardiovascular medicine. Clinica Chimica Acta. 2020;509:67-71. https://doi/.org/10.1016/j.cca.2020.06.001

  7. MDDC FAP | SBERMED AI

  8. Путешествие пробирки – путь биоматериала до выдачи результата анализа

Другие статьи

МРТ позвоночника и искусственный интеллект

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это метод исследования внутренних органов и тканей…

02.12.2024

Читать дальше

ИИ-сервисы для быстрой диагностики пневмонии

Искусственный интеллект (ИИ) с 2020 года активно используется в лучевой диагностике в моск…

12.11.2024

Читать дальше

Искусственный интеллект в стоматологии

Технологии продолжают активно развиваться, и искусственный интеллект в стоматологии тоже н…

10.11.2024

Читать дальше