СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
АННОТАЦИЯ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ВВОДА И АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
3.1 Разработка модели системы ввода
3.2 Разработка алгоритмического обеспечения
4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ
5 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
5.1 Выбор асинхронных двигателей
5.2 Выбор коммутирующей микросхемы
5.3 Оценка погрешностей
5.3.1 Оценка погрешности выдерживания частоты
5.3.2 Оценка погрешности выдерживания фазы сигнала
5.4 Выбор микроконтроллера
5.4.1 Оценка вычислительной сложности основного алгоритма
5.4.2 Требования к микроконтроллеру
5.4.3 Выбор микроконтроллера
6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
7.1 Целесообразность и актуальность разработки
7.2 Расчет затрат на проектирование устройства
7.3 Расчет себестоимости
7.4 Расчет эксплуатационных расходов
8 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
8.1 Анализ возможных причин отказа в системе ввода изображений мазка крови

8.2 Меры по повышению надежности и обеспечению безопасности устройства
8.3 Защита окружающей среды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Купить

АННОТАЦИЯ

Дипломный проект содержит … страниц машинописного текста, … рисунка, … таблицу.
В дипломном проекте разработана система управления микроскопом. Устройство используется в качестве автоматического счетчика и анализатора клеток крови. В проекте рассматривается процесс автоматической настройки точности и яркости изображения клеток под микроскопом для последующего их подсчета и анализа. Микроконтроллер осуществляет включение и управление тремя приводами, двигающими координатный стол микроскопа, и светодиода, регулирующего освещение.
ВВЕДЕНИЕ
Сравнительный анализ методов подсчета клеток крови
В настоящее время существуют различные лабораторные методы исследования крови. Для подсчета и анализа клеток используют ручные микроскопические методы и гематологические счетчики разного уровня автоматизации. За последние 15-20 лет произошло существенное развитие технологии и аппаратуры для автоматического исследования клеток. В некоторых странах мира автоматический анализ крови почти полностью заменил ручные и полуавтоматические методы.
Ручные микроскопические методы
Наиболее распространен классический микроскопический метод подсчета клеток в камере Горяева. Окрашенный препарат крови должен сначала быть просмотрен с помощью иммерсионного объектива и окуляра. Использование увеличения позволяет оценить соответствующее клеточное распределение, ориентировочное количество лейкоцитов в мазке. При исследовании эритроцитов важно выявить отклонения в их размере, форме, степени насыщения и распределении гемоглобина, а также наличие включений. Затем оценивается число и морфология тромбоцитов, а также морфология и дифференциальный подсчет лейкоцитов.
Ручные методы подсчета клеток чрезвычайно трудоемки и не всегда дают достаточно точные результаты, так как при визуальном подсчете постоянно присутствует субъективный фактор. Кроме того, малейшие отклонения от правил подготовки камеры и подсчета клеток влияют на конечный результат исследования. В месте с тем, эти методы не требуют сложного оборудования, реактивов и могут быть применены практически в любых условиях.
Гематологические анализаторы
Для подсчета и анализа клеток крови используют гематологические анализаторы разного уровня сложности.
Автоматические счетчики крови оценивают размеры, цитохимические и другие характеристики клеток. Они анализируют около 10000 клеток в одном образце и имеют несколько различных каналов подсчета клеточных популяций и гемоглобина. На основании количества определяемых параметров и степени сложности их можно условно разделить на 3 основные класса:
I класс – полуавтоматические и автоматические анализаторы, определяющие до 8-10 параметров без дифференцировки лейкоцитов.
II класс – автоматические гематологические анализаторы, определяющие до 20 параметров, включая расчетные показатели красной крови и тромбоцитов, гистограммы распределения лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов по объему, а так же частичную дифференцировку лейкоцитов на три популяции – лимфоциты, средние клетки и гранулоциты.
III класс – высокотехнологичные гематологические анализаторы, позволяющие проводить развернутый анализ крови, включая полную дифференцировку лейкоцитов по 5-ти параметрам (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты и лимфоциты), гистограммы распределения лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов по объему, скетограммы.
Гематологические анализаторы без дифференцировки лейкоцитов (I класс) могут успешно применяться в небольших лабораториях, выполняющих минимальный перечень рутинных исследований крови и обслуживающих реанимационные отделения, донорские пункты, при диспансерном исследовании населения и т.д. Анализаторы с частичной дифференцировкой лейкоцитов (II класс) обеспечивают высокую специфичность и чувствительность выявления патологических отклонений крови. Однако для данных анализаторов существует вероятность оценки патологической пробы, как нормальной, что заставляет относиться осторожно к использованию их в качестве скринговых в отношении лейкоцитарной формулы. В то же время анализаторы этого класса могут быть применены для динамического наблюдения за состоянием лейкоцитарной формулы пациентов. Появление «сигнала тревоги» указывает на необходимость обязательного морфологического контроля. Анализаторы данного класса используют в лабораториях, выполняющих 100 и более анализов ежедневно и обслуживающих различные специализированные отделения. Высокотехнологические гематологические анализаторы с полной дифференцировкой лейкоцитов (III класс) могут использоваться для широкого скрининга образцов крови. При наличии «сигнала тревоги» в исследуемых пробах, морфологический визуальный контроль необходим во всех случаях. Высокая производительность и возможность полной автоматизации технологического процесса позволяет использовать приборы данного класса в крупных лабораториях с большим объемом и спектром исследований, в диагностических центрах, в лабораториях, обслуживающих гематологические, радиологические, химиотерапевтические и другие специализированные отделения.
Преимущество современных технологий подсчета и оценки форменных элементов крови: высокая производительность (до 100-120 проб в час), небольшой объем крови для анализа (12-150 мкл), анализ большого массива (десятки тысяч) клеток, определение с высокой точностью и воспроизводимостью 20 и более параметров одновременно, графическое представление результатов исследований клеток. Несмотря на все достоинства, даже самые современные анализаторы не в состоянии полностью заменить метод микроскопической оценки клеток.
Системы компьютерного анализа изображения клеток
Компьютерные, или «цифровые» микроскопы, состоят из микроскопа с тринокуляром, средства ввода изображений, компьютера и программного обеспечения.
Принцип работы компьютерных микроскопов сводятся к следующему:
1) изображение поля зрения микроскопа при помощи камеры отображается на экране монитора;
2) по указаниям врача изображение, выведенное на экран, запоминается в базе данных компьютера вместе с сопровождающей текстовой информацией;
3) вся информация, ранее занесенная в память компьютера, может быть вызвана из базы данных, отредактирована, распечатана;
4) при выполнении количественных анализов изображения подвергаются компьютерной обработке, целью которой является выделение границ клеток и внутриклеточных структур. Данная процедура называется сегментацией и может проводиться как в автоматическом (для контрастных объектов), так и в полуавтоматическом режиме (для слабоконтрастных объектов); выделенные объекты автоматически измеряются с определением более чем 30-ти различных геометрических, цветовых, текстурных и других признаков;
5) результаты измерений клеток популяции используются для количественного анализа, классификации и диагностики.
Цифровой микроскоп позволяет: облегчить формирование заключений на основе системы подсказок, вызвать на экран изображения сходных объектов из атласа, напечатать их, воспользоваться советами компьютерных систем диагностики, сохранить в базе данных и напечатать результаты анализа. Цифровой микроскоп эффективно выполняет и трудоемкие количественные анализы. Врач может активно пользоваться опытом, заложенным в программном обеспечении цифрового микроскопа.
Первые цифровые микроскопы появились более 40 лет назад, однако только в последние 5 лет их применение входит в практическое здравоохранение и становится экономически выгодным.
Хотя цифровой микроскоп расширил возможности врача-морфолога, он не принимает самостоятельных решений и оставляет за врачом ответственность за подбор исследуемых клеток и за условия их наблюдения. Применение цифрового микроскопа требует такой же высокой квалификации специалиста, как и ручная микроскопия.
В последнее десятилетие появились принципиально новый класс микроскопов – автоматические микроскопы-анализаторы, самостоятельно выполняющие основные этапы микроскопии.
В состав микроскопа-анализатора кроме компонент цифрового микроскопа входят средства перемещения и фокусировки препарата (моторизованный предметный стол, моторизованный узел фокусировки, блок управления).
Автоматизированный блок микроскопа-анализатора с аппаратно-программной компонентой самостоятельно выбирает маршрут просмотра, фокусирует, обнаруживает клетки заданных типов, контролирует качество условий наблюдения и качество приготовления препарата.
Микроскоп-анализатор позволяет, в сравнении с ручной микроскопией, значительно улучшить представительность выборки клеток и тем самым повысить объективность и точность анализа. Прибор автоматически классифицирует клетки по субпопуляциям и представляет их на экране монитора для просмотра врачу в виде галерей изображений. Врач избавляется от рутинных операций по сбору выборки и выполняет в основном функции эксперта.
На сегодняшний день функции автоматизированного микроскопа удалось реализовать для анализа мазка крови, препарата фекалий, осадка мочи, подсчета популяции меченных FITC лимфоцитов.
Автоматизированный компьютерный микроскоп МЕКОС
С применением специального программного обеспечения на базе микроскопа-анализатора серии МЕКОС-Ц1 российскими учеными созданы автоматизированные рабочие места (АРМ) врача-гематолога, который решает проблему автоматизации подсчета лейкоцитарной формулы и представляет собой удачное дополнение к гематологическому анализатору среднего класса. Проточный гематологический анализатор обнаруживает патологию, а микроскопический анализ морфологии клеток крови служит для ее дифференциальной диагностики. На первом этапе анализа на гематологическом анализаторе проводится исследование жидкой части крови, в результате которого выделяются пробы, нуждающиеся в расшифровке полной лейкоцитарной формулы. Далее готовится мазок крови, производится его окраска и образец анализируется на автоматизированном компьютерном микроскопе МЕКОС-Ц1. Через 2 минуты после начала автоматического просмотра мазка крови на экран монитора выводятся все обнаруженные лейкоциты в виде отдельных галерей. Если в анализируемом мазке присутствуют бластные клетки, они после завершения просмотра представляются в отдельной галерее под названием «прочие». В эту же галерею заносятся и все артефакты, связанные с нарушением технологии приготовления и окраски мазка. Врач просматривает представленные галереи клеток и при необходимости корректирует результаты автоматического анализа. В программе предусмотрена возможность автоматического возврата поля зрения микроскопа для повторной микроскопии любого объекта галереи. Точность дифференцировки лейкоцитов с применением АРМ составляет 90%. На просмотр лейкоформулы в виде галерей и при необходимости ее коррекции у врача уходит 30-40 сек.
Подробный количественный анализ морфологии клеток дополняется автоматическим построением классической кривой Прайс-Джонса и уникальной гистограммы распределения эритроцитов по содержанию гемоглобина. При исследовании эритроцитов в каждом препарате анализируется не менее 1000 клеток. Точность автоматизированного подсчета красной крови составляет не менее 99%.
Цель проекта – разработка структурной и принципиальной схемы автоматизированного микроскопа, не уступающего по качеству и цене существующим аналогам.


Купить