Ю.А.Владимиров "Лаборатория нового поколения" 1997

ЛАБОРАТОРИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Начнем статью необычно: приведем выписку из решения бюро Ученого медицинского совета МЗ РФ. “В настоящее время российская медицинская наука, а также служба лабораторнойи функциональной клинической диагностики находятся в тяжелом положении, в частности, из-за того, что финансовые трудности привели к резкому сокращению закупок научного лабораторного оборудования, как импортного, так и отечественного. Стандартный способ оснащения хорошей современной лаборатории путем приобретения набора из 5- 10 приборов, каждый из которых имеет стоимость 10-100 тысяч американских долларов, нереален для большинства исследовательских и клинических учреждений.

Любой современный прибор состоит из датчиковой части (измерительной ячейки, датчиков, электродов и т.д.), устройства преобразующего измеряемые сигналы в электрические, и системы записи, хранения и анализа полученного сигнала, а в ряде случаев - также системы управления работой аппаратуры. Стоимость самой существенной и индивидуальной части прибора - датчика, составляет в среднем от 10 до 20% от общей стоимости прибора или даже меньше. В последнее время наметилась тенденция создания приборов, в которых система анализа электрических сигналов от датчиков представлена персональным компьютером, соединенным с датчиком через интерфейс и снабженным соответствующим программным обеспечением. Однако разнообразие применяемой при этом вычислительной техники и программного обеспечения не позволяет существенно снизить стоимость оборудования, а зачастую оказывается причиной его невысокого качества ... Создание лабораторного комплекса вместо закупки набора отдельных приборов дает существенную экономию денежных средств: полный набор отдельно приобретенных приборов стоит от 200 до 500 тысяч долларов США (в зависимости от комплектации), тогда как стоимость комплекса на основе мощного современного персонального компьютера оценивается в 10-25 тысяч долларов. Датчики и специализированное программное обеспечение создаются отечественными предприятиями и учреждениями, компьютер и интерфейсы приобретаются у ведущих зарубежных фирм.

Предлагаемая система обладает большой гибкостью, поскольку набор датчиков сигнала и специализированного программного обеспечения может быть разным в разных учебных, научных и клинических лабораториях. Типичны наборы для биохимических лабораторий, кабинетов функциональной диагностики, морфогистологических и рентгеновских. Вместе с тем стандартные интерфейс и компьютер позволяют легко обмениваться данными по электронной почте и создавать центральные банки данных”.

Мечта

Мечта любого разработчика медицинских методов и приборов - создать новый инструмент для врача или исследователя, который будет гораздо лучше всего, что было до сих пор. Создать современный, т. е. эффективный, удобный и простой в обращении, красивый и не слишком дорогой прибор - задача, которую решают большие коллективы порой многие годы. Ясно, что прибор - это цель для разработчика, но всего лишь средство для конечного пользователя. Клиника, научный институт или учебное заведение создают у себя лабораторию, для которой и приобретают набор приборов. В этой статье мы делимся своим опытом, как с помощью современной компьютерной системы можно создать хорошую современную лабораторию без покупки дорогостоящих специализированных приборов. Конечно, о создании “лаборатории без приборов” говорить еще рано, но думать об этом уже пора.

Придумывать и разрабатывать новые "сумасшедшие идеи" лучше всего в вузах. В вузе, с аспирантами и студентами-дипломниками можно рискнуть. Не случайно, именно вузы были местом зарождения многих принципиально новых научных и технических направлений. Это замечательная традиция нашей Высшей школы - единство учебного процесса и науки. Экспериментальная лаборатория, созданная сегодня в вузе для обучения студентов и научной работы аспирантов и преподавателей, может быть прообразом клинической лаборатории будущего.

Проблема

В хороших вузовских лабораториях (и на нашей кафедре в том числе) раньше стояли современные приборы и установки, и даже лабораторные работы на студенческих практикумах по существу представляли собой небольшие исследования. Содержание и оснащение лабораторных практикумов постоянно обновлялось.

В последние годы наша наука, практическая медицина и Высшая школа попали в тяжелые условия, прежде всего из-за отсутствия средств для обновления парка приборов и другого оборудования, дороговизны реактивов и экспериментальных животных. Как же в этих условиях можно решить проблему обеспечения студенческих практикумов и лабораторий оборудованием? Ответ парадоксально прост: нужно следовать опыту многих ведущих университетов мира, которые давно уже широко и комплексно внедряют средства вычислительной техники в учебный и производственный процессы. Компьютеризация лаборатории сегодня может стать не просто ее усовершенствованием, а экономически выгодным решением.

Компьютеры

Компьютеры - это работа с базами данных, оформление документов и научных статей, докладов и лекций, современные средства телекоммуникации (факс, электронная почта, Internet), использование специальных программ для обработки результатов исследований и обучения персонала и многое другое. Но у компьютера есть еще одна важная роль. Он уже стал неотъемлемой частью многих лабораторных приборов. Любой прибор построен из трех элементов: (1) измерительный блок с первичными датчиками; (2) блок управления с сервисными устройствами для поддержания условий измерений и (3) блок обработки первичных сигналов и представления результатов измерений. В традиционных приборах (без персонального компьютера) самыми дорогостоящими и наиболее быстро устаревающими являются второй и третий блоки. Вот почему функции именно этих блоков в приборах выполняют сегодня в той или иной степени персональные компьютеры. Но можно сделать еще более решительный шаг и оставить от прибора только первый, измерительный блок, а сбор, обработку данных и управление измерениями передать гибкой и многофункциональной системе, состоящей из достаточно мощного компьютера с универсальным интерфейсом и пакетом прикладных программ (Рис. 1).

Аналитические модули

Такой подход открывает возможность оснащать лабораторию не набором отдельных специализированных приборов, а комплектом стандартных аналитических модулей, состоящих из различных первичных измерительных блоков, предназначенных для работы со стандартными компьютерными системами сбора и обработки данных. Одна компьютерная система может обслуживать не один, а несколько измерительных блоков. При этом можно с минимальными затратами менять методы, расширять и модернизировать лабораторию, приобретая вместо целых приборов только новые измерительные блоки. Разумеется, все сказанное подразумевает высокое качество и надежность как первичных датчиков (измерительных блоков), так и совершенство самих компьютерных систем.

Наша лаборатория

Два года назад мы взялись за создание учебно-научной лаборатории при кафедре биофизики РГМУ на базе НИИ физико-химической медицины. Благодаря целевой финансовой поддержке Министерства Здравоохранения РФ, мы приобрели всего 5 комплектов системы MacLab™ и начали комбинировать их с различными датчиковыми элементами и измерительными блоками в основном отечественного производства. Результат полностью оправдал наши ожидания. Проблема оборудования лаборатории была практически решена. На рис. 2 приведен неполный перечень основных модулей, созданных на основе различных измерительных блоков. В соответствии с текущими планами учебных практикумов и научными интересами сотрудников состав лаборатории легко изменяется, а сами измерительные блоки постоянно усовершенствуются и дополняются.

Несомненно, наш успех был обеспечен правильным выбором компьютерной системы. Система MacLab, разработанная австралийской фирмой ADInstruments специально для научных и учебных лабораторий медико-биологического и химического профиля, оказалась очень подходящей для решения поставленной задачи.

Приборы MacLab - это многоканальные (от 2 до 16 каналов) интерфейсы, работающие с компьютерами Macintosh, Power Macinrosh или IBM PC. Новое поколение этих систем носит название PowerLab. MacLab и PowerLab поставляются с большим пакетом готовых универсальных и специальных программ, в которых заложена возможность их дальнейшего развития применительно к конкретным задачам силами пользователя (а не профессионального программиста!). Программное обеспечение превращает MacLab с компьютером в “интеллектуальный” многоканальный самописец, графопостроитель, осциллограф, генератор электрических сигналов для управления измерениями, цифровой или стрелочный измерительный прибор. Предусмотрены широкие возможности для математической и статистической обработки данных измерений. Специализированные программы превращают систему в хроматографическую рабочую станцию, универсальный прибор для электрохимических измерений, в анализатор дозовых зависимостей в фармакологических экспериментах и многие другие “виртуальные” приборы. В лаборатории с системой MacLab исследователь-экспериментатор избавлен от рутины, связанной с использованием обычных измерительных приборов, и может сосредоточиться на главном: на методе и технике измерений, методе обработки и представления данных. Работа в лаборатории с системой MacLab становится интересной и высокопроизводительной.

Вместо заключения

Итак, условно можно выделить три поколения аналитических и диагностических медицинских лабораторий. Первое - это лаборатория, состоящая из приборов, каждый из которых "самодостаточен" и может использоваться отдельно и в любой лаборатории. В настоящее время все лаборатории организованы подобным образом. Второе поколение - это лаборатория, состоящая из рабочих мест. Каждое из них - это один компьютер с интерфейсом, к которому присоединены несколько аналитических модулей. Такое рабочее место эквивалентно нескольким приборам. Подобной учебной лабораторией мы располагаем в настоящее время. Но в перспективе - переход к лабораториям третьего поколения, в которых интеграция аналитических модулей и компьютеров станет еще более полной. Не так важно, сможет ли этой лабораторией управлять один человек или понадобится несколько лаборантов- операторов. Важно, что общие принципы построения аналитических модулей и обработка результатов будут стандартными и унифицированными. Весь массив данных для каждого больного будет поступать в общий банк данных, сразу же обрабатываться и анализироваться средствами вычислительной техники, а также передаваться современными средствами телекоммуникации, т. е. по электронной почте или через Internet.

Конечно, в полном объеме интегрированная лаборатория будущего пока создана только в нашем воображении. А вот прообраз клинико- диагностической лаборатории и лаборатории функциональной диагностики у нас уже есть.

Контактный телефон: (095) 2464630
Страница WWW на которой можно найти все о MacLab http://www.adinstruments.com

НОВОСТИ АССОЦИАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА БИБЛИОТЕКА НОРМАТИВЫ ОБЪЕДИНЕНИЯ ОСНАЩЕНИЕ КАЧЕСТВО