Ученые МФТИ и ИППИ РАН разработали систему для экспресс-диагностики группы крови
Ученые Института проблем передачи информации и МФТИ разработали медицинскую экспресс-диагностическую систему, предназначенную для определения группы крови путем анализа реакции агглютинации – склеивания и выпадения в осадок эритроцитов под действием реагентов. Система значительно упрощает процесс – лаборанту достаточно взять образец крови, положить его на серологическую пластинку и поместить в сканер для автоматического определения группы уже с помощью искусственного интеллекта. Оцифровка данных и машинная идентификация пластин позволяют решить сразу две важнейшие задачи: хранение результатов анализа и контроль человеческого фактора. Работа опубликована в журнале Health Information Science and Systems.
Задача определения группы крови является критической составляющей множества медицинских процессов. На март 2023 года, согласно сайту Международного общества переливания крови (ISBT), выявлено 44 системы групп крови, включающих 354 антигена. В одну и ту же систему входят структурно и генетически близкие антигены.
В медицинской диагностике выделяют три основных методики определения группы крови: автоматическая – когда от момента забора крови до получения вердикта используются автоматизированные системы, ручная – исследование полностью осуществляется лаборантом, и полуавтоматическая – лаборант подготавливает образцы крови и тест-систему, а последующий анализ проводится автоматически. Как показывает практика, ручной труд не застрахован от ошибки, а полностью автоматические системы, хотя наиболее производительные, но чрезмерно дорогие.
Учитывая данные факторы ученые рассмотрели полуавтоматический случай, позволяющий сохранить баланс между контролем и стоимостью используемого оборудования, что наиболее актуально для небольших лабораторий.
Екатерина Зайчикова, сотрудник Института проблем передачи информации и МФТИ, рассказала, что новый метод был успешно протестирован в лаборатории и идет подготовка к его внедрению в медицинскую практику:
– Разработанный алгоритм позволяет провести тест и распознать реакцию простому лаборанту, не имеющему глубоких знаний и опыта, что значительно расширит зону предоставления услуг. <…> Таким образом, мы не застрахованы от ошибки человеческого фактора, а эта ошибка может привести к серьезным последствиям», – отметила она.
Экспресс-диагностика рассматривает три системы: ABO (I-IV группы крови), Rh (Резус) и Kell (Келл) – группа антигенов на поверхности эритроцитов, служащих мишенью для многих заболеваний, уничтожающих эритроциты. Предлагаемый учеными алгоритм позволяет точно и быстро оценить эти системы с помощью свёрточной нейронной сети, которая анализирует реакции агглютинации по изображению подготовленного серологического планшета.
Процедура анализа действительно универсальна и заключается в следующем: в отдельной лунке перемешиваются несколько капель образца крови и добавленного к нему реагента, затем отводится время на протекание реакции агглютинации (от 30 секунд до 3 минут в зависимости от реагента). После этого планшет сканируется, и к полученному изображению применяется алгоритм определения наличия реакции агглютинации.
Денис Шарапов, сотрудник Института проблем передачи информации и МФТИ, назвал основным преимуществом новой диагностической системы простоту ее внедрения даже в труднодоступных регионах, где испытывают дефицит квалифицированного персонала.
– Медикам достаточно получить реакции и их изображение, которые подаются на вход алгоритму и уже ИИ определяет группы крови и резус-фактора. Данные изображения можно сохранить и в случае необходимости выслать на проверку более квалифицированному врачу», – добавил он.
Источник – журнал «За науку». Автор статьи – Варвара Кравцова
Изображение: схема работы системы (источник: компания Expressto)