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來自西門子醫(yī)療診斷集團化學、免疫、自動化和診斷IT業(yè)務部的自動化專家，正與自動化系統(tǒng)提供商Inpeco公司合作設計、實施解決方案。從進樣到儲存，新的處理軌道將血樣化驗的諸多環(huán)節(jié)整合在一個綜合系統(tǒng)中。

來自西門子醫(yī)療診斷集團化學、免疫、自動化和診斷IT業(yè)務部的自動化專家，正與自動化系統(tǒng)提供商Inpeco公司合作設計、實施該解決方案。從進樣到儲存，這個新的處理軌道將血樣化驗的諸多環(huán)節(jié)整合在一個綜合系統(tǒng)中。

該自動化解決方案可提高樣本處理量，減少人工操作量，從而降低失誤風險。此外，它縮短了每個樣本的處理時間，從而大幅提高了化驗室的效率。設計這種綜合自動化系統(tǒng)的挑戰(zhàn)在于，將化驗室里的諸多不同工序和專業(yè)整合起來。西門子提供的這個的、全定制自動化解決方案，將醫(yī)院化驗室的諸多關鍵型任務整合并優(yōu)化到一條處理線中。

最多可儲存50萬份樣本的冷藏箱

利用條碼標簽，該系統(tǒng)可以全自動處理未經(jīng)歸類的試管，不論其中裝的是血樣、尿樣，還是血清。機械臂將樣本容器放置到多通道傳送帶上，后者將之輸送至適當?shù)脑\斷站。此外，如果客戶需要的話，西門子自動化解決方案可以針對緊急情況提高加急樣本的優(yōu)先級，自動在某種“快速通道”上，迅速將之輸送至處理線的最前端。在分析站，移液管會吸取每種化驗所需的樣本量，這意味著不再需要將一份樣本分裝到多根試管中——過去，這是標準的操作規(guī)程?？梢噪S時調(diào)看每份樣本的測量數(shù)據(jù)，及其當前在處理線上的位置，還可以查看何時能拿到全部結果。儲存也實現(xiàn)了全自動化，以確?？偸悄茉谛枰臅r候，獲得適當?shù)臉颖尽?/p>

“未來實驗室”是專門針對Quest Diagnostics公司的需求，量身定制的解決方案。譬如，它必須能隨時將其他制造商提供的補充儀器，整合到這條處理線中。此外，冷藏箱的容量是另一個新特點，它最多可儲存50萬份樣本。如果Quest Diagnostics公司想在旗下其他醫(yī)院化驗室實施同類自動化解決方案，西門子和Inpeco公司將是供應商。

特別是在處理多發(fā)性創(chuàng)傷時，醫(yī)生很容易顧此失彼。原因之一是人體復雜的三維結構，往往使得難以發(fā)現(xiàn)全部損傷部位。為此，西門子中央研究院和西門子醫(yī)療計算機斷層掃描業(yè)務部的研究人員，研發(fā)出一個極其簡單、快速的解決方案，能夠?qū)碗s的三維骨骼結構，轉(zhuǎn)換成易于分析的二維扁平圖像。

車禍、跌落或運動創(chuàng)傷的發(fā)生可能會造成人體骨骼和器官受到嚴重傷害。然而，要真正查明患者身上的傷處，需要進行費時的分析，還要有善于捕捉細節(jié)的銳利眼光。為了加快外傷探查，同時減少忽略哪怕是發(fā)絲般骨裂的可能性，西門子研究人員開發(fā)出有助于解決這個問題的技術。

識別胸廓

這項技術的應用側(cè)重于肋骨和脊柱評估，這是較常見的放射檢查部位之一——2012年，僅美國進行的8,500萬例計算機斷層掃描（CT）檢查中，就有16%是胸腔檢查。這項名為syngo.CT Bone Reading的技術，采用了能根據(jù)“分類器”或目標對象所有范例都具備的特性，來識別圖像內(nèi)容的軟件。

分類器是通過利用大量注解圖像進行培訓這種方式得到的。適用于胸腔檢查的西門子Bone Reading技術，從創(chuàng)建胸廓模板開始，然后，對CT掃描圖像中每一個很可能構成胸廓組成部分的三維像素（體素）進行分類。西門子中央研究院全身成像分析*核心專家S. Kevin Zhou博士是Bone Reading算法開發(fā)負責人，他解釋道，“分類器只分析那些屬于肋骨的體素，為每個體素分配一個置信度，并將之插入模板，創(chuàng)建出個性化模型。”

之所以能實現(xiàn)快速、準確的體素分類，是得益于這種算法能夠“學會像孩子那樣分辨不同模式”，西門子醫(yī)療計算機斷層掃描業(yè)務部CT臨床應用負責人GrzegorzSoza博士解釋道。他負責這個項目的臨床研究部分以及工作流程和界面。“這項技術成功的關鍵在于立足于機器學習——西門子中央研究院開發(fā)的算法，和我們描述三維肋骨分析和胸廓構成的有關。也正是得益于機器學習，這項技術不會將胸廓與其他骨骼的體素相混淆。”

骨骼閱片技術有助于輕松識別肋骨裂紋，同時允許醫(yī)生標記出感興趣區(qū)域（綠色箭頭）。

體素公式

系統(tǒng)會相應地清除圖像中大部分體素，因為它已經(jīng)知道，它們不符合胸廓模式，同時，它將瞄準那些符合胸廓模式的體素。Zhou說：“如果它從某個體素中看出與其所熟知的模型非常接近的模式，那么，它會為這個體素分配一個表示它作為肋骨組成部分的高概率值。”但這個過程遠比聽起來更復雜。他補充道，“其背后有數(shù)百個數(shù)學公式。系統(tǒng)專注于那些符合這些公式的體素，并忽略掉那些不符合的體素。”

當系統(tǒng)確定三維掃描圖像中每一個較有可能構成胸廓組成部分的體素之后，它“在容積圖的中心平面，沿著每根肋骨，從一頭到另一頭，對胸廓進行某種幾何變形，”Zhou如是道。由此得到一種在二維平面上精確復制其三維特質(zhì)的新穎胸廓圖。此外，系統(tǒng)將自動標記每根肋骨和椎骨。

它能多快地完成所有這些過程，生成扁平的胸廓圖像，以供放射檢查醫(yī)師進行分析？Zhou表示，“歸功于自動預處理，幾乎感覺不到等待時間。有了這項技術，臨床醫(yī)生可以全面了解所有肋骨的情況，縮短分析用時，降低發(fā)生錯誤的幾率。它還能簡化引導，同時允許臨床醫(yī)生標記出感興趣區(qū)域。一項研究*發(fā)現(xiàn)，這項技術能幫助臨床醫(yī)生將閱片時間縮短一半，并且可以將骨折檢出率提高10%。”

就縮短放射檢查醫(yī)師閱片用時而言，這項技術每使用一次估計可以節(jié)省約12美元，并且它的使用量以每6個月增加200%的速度增長，因此，5年內(nèi)節(jié)支總額將達到數(shù)百萬美元。

算法確定三維掃描圖像中的每一個較有可能構成胸廓組成部分的體素。然后，它在容積圖的中心平面，沿著每根肋骨，從一頭到另一頭，對胸廓進行某種幾何變形。

Soza補充道，“如果不將肋骨展平，那么，醫(yī)生不僅可能漏掉一些發(fā)絲般骨裂，而且當他認為發(fā)現(xiàn)了什么時，將不得不來回查看圖像，以便確定是否真的有所發(fā)現(xiàn)。”

自2013年推向市場以來，西門子Bone Reading軟件已經(jīng)在63個國家的147家醫(yī)院和成像實驗室得到應用，截至2015年2月，這項技術已被用于約4萬名患者。就縮短放射檢查醫(yī)師閱片用時而言，這項技術每使用一次估計可以節(jié)省約12美元，并且它的使用量以每6個月增加200%的速度增長，因此，5年內(nèi)節(jié)支總額將達到數(shù)百萬美元。

全身閱片？

當然，除胸廓之外，西門子Bone Reading軟件還有可能用于身體的許多其他部位。經(jīng)過培訓，這種算法可以對任何骨骼部位執(zhí)行相同的展平功能。主要適用部位包括脊柱和骨盆。Zhou說：“同當前版本一樣，未來的應用將側(cè)重于創(chuàng)傷。不過，這項技術也有助于檢測癌癥，因為，如果某個體素符合，比如，肋骨的輪廓，但呈現(xiàn)出異常，那么，臨床醫(yī)生一眼就能看出這個異常。”甚至全身骨骼展平，也不是不可能的。Zhou表示，“我們在考慮將206塊人體骨骼全部轉(zhuǎn)換成二維圖像?？梢韵胂?，對于多發(fā)性創(chuàng)傷，我們可以進行全身掃描，并將整個結構展平。”

接下來，會不會是分析軟組織？Zhou說：“毫無疑問。人體有大約75,000個解剖元素。遠期愿景是標識出每一個體素的位置。器官、肌肉、血管，原則上，利用這項技術可以呈現(xiàn)一切。”

* Lazar, M, Mang, T, Asenbaum, U, Weber, M, Soza, G, Toepker, M, Ringl, H，展開的肋骨——可用于快速檢測肋骨骨折的CT可視化算法：對創(chuàng)傷患者的敏感度和特異度的影響。北美放射學會2014年科學大會暨年會，伊利諾伊州芝加哥，2015年2月2日訪問。