The article has been translated automatically. Show original:
Представление
Африка — это континент возможностей для роста, переживающий быстрые экономические преобразования, которые, однако, приведут к росту неинфекционных заболеваний (НИЗ). Оценки в 2015 году свидетельствуют о том, что ежегодное число новых случаев в течение следующих 5 лет вырастет до более чем 1 миллиона. Прогнозируемая смертность от НИЗ в течение следующих 10 лет также увеличится во всем мире на 17%, причем наибольший рост будет наблюдаться в Африке (27% или 28 миллионов смертей) [1,2,3]. Данные, обновленные до 2020 года, подтверждают точность этих оценок [4]. Способность обеспечить раннюю диагностику, лечение и последующий уход оказывает большое влияние на эффективность лечения и выживаемость пациентов. Важность патологии в правильной диагностике и дальнейшем адекватном лечении рака невозможно переоценить. В настоящее время все еще существует большое количество африканских стран, в которых патологоанатомические службы борются с ограниченным числом доступных патологов, неадекватной инфраструктурой и сильно ограниченными бюджетами правительств, хотя в последние годы некоторые развивающиеся страны сталкиваются с проблемой внедрения современных подходов к онкологии. В то же время, патология бесспорно остается основой успеха лечения рака. Проблемы, стоящие перед диагностикой патологии, обучением и онкологическими исследованиями в Африке, многочисленны и сложны. К ним относятся отсутствие или неадекватность инфраструктуры и персонала, как патологоанатомов, так и технического персонала; ограниченные возможности для профессионального образования или обучения; «утечка мозгов» после многих лет неправильного управления медицинскими услугами; отсутствие или недостаточное финансирование основных лабораторных материалов, таких как реагенты.
Способность обеспечить раннюю диагностику, лечение и последующий уход оказывает большое влияние на эффективность лечения и выживаемость пациентов. Важность патологии в правильной диагностике и дальнейшем адекватном лечении рака невозможно переоценить. В настоящее время все еще существует большое количество африканских стран, в которых патологоанатомические службы борются с ограниченным числом доступных патологов, неадекватной инфраструктурой и сильно ограниченными бюджетами правительств, хотя в последние годы некоторые развивающиеся страны сталкиваются с проблемой внедрения современных подходов к онкологии. В то же время, патология бесспорно остается основой успеха лечения рака.
Проблемы, стоящие перед диагностикой патологии, обучением и онкологическими исследованиями в Африке, многочисленны и сложны. К ним относятся отсутствие или неадекватность инфраструктуры и персонала, как патологоанатомов, так и технического персонала; ограниченные возможности для профессионального образования или обучения; «утечка мозгов» после многих лет неправильного управления медицинскими услугами; отсутствие или недостаточное финансирование основных лабораторных материалов, таких как реагенты.
Хотя мы признаем эти проблемы, хранители африканской патологии и клинической онкологии задают новые и прагматичные вопросы, например: как мы можем предоставить лучшее и более приемлемое качество услуг в рамках имеющихся ресурсов? «План игры» должен немедленно и последовательно касаться следующего:
- определить пути обновления базы знаний практикующих патологоанатомов, решения вопросов совершенствования подготовки патологоанатомов и технического персонала;
- изучить необходимость постоянного наращивания потенциала и повышения качества;
- разрабатывать новые модели на основе современных цифровых технологий здравоохранения.
в развивающихся странах
Телемедицина состоит из множества сервисов и приложений, таких как VoIP и веб-конференции, телеконсультации, удаленная онкологическая доска, программное обеспечение для медицинской документации, цифровая визуализация, электронное обучение и ряд других. Всемирная паутина (www) и информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) играют ключевую роль в распространении телемедицины.
Телепатология — это практика патологии на расстоянии. Он использует ИКТ для облегчения передачи данных патологии, богатых изображениями, между отдаленными местами для целей диагностики, образования и исследований [5,6]. Эффективность телепатологии требует, чтобы патологоанатом выбирал видеоизображения для анализа и визуализации диагнозов7.
Несмотря на то, что термин «телепатология» был определен более 30 лет назад, практика телепатологии в значительной степени остается привилегией стран с высоким уровнем дохода. Цифровой разрыв, экономическое и социальное неравенство народов в доступе к ИКТ, их использовании или знаниях об ИКТ, играет определяющую роль в сдерживании распространения телепатологии, например, отсутствие решений, адаптированных к потребностям развивающихся стран.
разрыв между развивающимися и развитыми странами чрезвычайно значителен с точки зрения технологического разрыва, социальной вовлеченности, информационной бедности и распространения доступа к Интернету.
Однако существуют и другие «различия»: страны Африки к югу от Сахары испытывают острую нехватку медицинских патологоанатомов, в диапазоне от 1 до 10 патологоанатомов на 10 миллионов человек.
В течение последних двух десятилетий патология выиграла от быстрого прогресса технологии сканирования изображений. Прогресс в совершенствовании этой технологии привел к созданию сканеров слайдов, которые способны создавать цифровые изображения полного гистологического разреза, которые могут использоваться зрителями изображений способом, сопоставимым с обычным микроскопом, со значительным комфортом для патологов по сравнению с просмотром на традиционном микроскопе. Когда слайд полностью сканируется в цифровом виде в высоком разрешении (Whole-Slide Imaging), полученное цифровое изображение называется «виртуальным слайдом».
Хотя захват фотографий микроскопических изображений открыл путь к «статической телепатологии» на основе модели хранения и пересылки, телепатология, основанная на совместном использовании виртуальных слайдов, предлагает гораздо более эффективные средства для просмотра полностью оцифрованного слайда, позволяя удаленный просмотр слайда с помощью программного обеспечения для управления изображениями в стандартном веб-браузере [8].
Размер файлов виртуальных слайдов обычно варьируется от нескольких сотен мегабайт до нескольких гигабайт, что обычно решает проблемы хранения и управления изображениями в повседневной клинической практике.
Виртуальные слайды используются в патологии в образовательных целях, диагностике (клинико-патологические встречи, консультации, обзоры, панели и все чаще для удаленной диагностики), исследованиях и архивировании. Оцифровка слайдов дает несколько преимуществ, но распространение цифровой патологии в развивающихся странах открывает новые сложные проблемы, с которыми придется столкнуться, включая затраты на виртуальное сканирование слайдов, ограничения доступности, налагаемые местными интернет-провайдерами (ISP), управление файлами огромного размера, безопасность конфиденциальных данных.
Проект по борьбе с раком в Мванзе и WaidX
«Associazione Vittorio Tison ONLUS» — итальянская некоммерческая организация, занимающаяся развитием отделения клинической онкологии Медицинского центра Бугандо (BMC) в Мванзе, одном из главных городов Танзании, в соответствии с долгосрочной программой наращивания потенциала, которая учитывала все основные аспекты онкологической дисциплины9. Удивительные достижения росли в сценарии, характеризующемся нехваткой ресурсов и сильным цифровым разрывом, что оказало драматическое влияние на эффективность усилий менеджеров проектов и добровольцев из Италии.
Этот сценарий стимулировал команду к разработке межконтинентальной телематической платформы, ориентированной на онкологию и связанные с ней отрасли, способной объединить отделения онкологии и патологии BMC с Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST IRCCS) – Италия, чтобы обеспечить:
- конференц-связь и удаленные онкологические советы между командами институтов;
- второе мнение, электронное обучение и контроль качества;
- обмен клиническими данными в программном обеспечении для ведения медицинской документации IRST;
- оперативное дистанционное управление оборудованием;
- проводить клинические испытания GCP посредством сбора данных, мониторинга и оценки;
- активировать телепатологический центр для одновременного консультирования и обмена микроскопическими изображениями.
После длительного этапа разработки и точной настройки платформы мы запустили новую телемедицинскую платформу, выполнив полную демонстрацию системы во время Восточноафриканского регионального совещания по АОРТЕ, организованного в BMC (25-26 июня 2015 года).
На основе этого новаторского опыта был основан проект WaidX – World Aid Exchange с целью консолидации и продолжения разработки оригинальной телемедицинской платформы путем внедрения новых приложений, дающих обоснованные ответы на различные запросы, которые мы быстро собирали.
WaidX представляет собой глобальную телематическую платформу, посвященную удалению процесса здравоохранения, что приводит к критическому повышению производительности передачи между учреждениями, расположенными в развитых и развивающихся странах, с использованием недорогих и некачественных соединений, преодолению проблем доступности, вызванных местными интернет-провайдерами, внедрению многих преимуществ, таких как высокий уровень непрерывности обслуживания, конфиденциальность конфиденциальных данных, сильная интеграция параллельных ИТ-приложений в конвергентную глобальную сеть, все это ориентировано на содействие разработке приложений Digital Health на основе экономически эффективных ресурсов. Ядро WaidX основано на итальянской технологии интеграции компьютерной телефонии (CTI), соответствующим образом адаптированной для целей телемедицины.
НГО
Онкологический проект в Мванзе, возглавляемый Ассоциацией Тисона, начался в 1999 году с создания лаборатории анатомической патологии в BMC при спонсорской поддержке обучения патологоанатома, медицинского онколога и четырех медсестер-онкологов. Вскоре после этого было открыто онкологическое отделение, и BMC стала специализированной больницей на северо-западе Танзании. Госпиталь рассчитан на 850 коек и рассчитан на 20 миллионов человек, что эквивалентно одной трети населения Танзании. Лаборатория гистопатологии, в штате которой в настоящее время работают различные патологоанатомы, имеет возможность выполнять более 10 000 гистологических анализов и около 3000 цитологических диагнозов в год.
Эта продромическая ветвь проекта «Мванза» породила НПО Associazione Patologi Oltre Frontiera – APOF (НПО «Патологи без границ»). Основной целью новорожденной НПО было содействие росту патологической анатомии в развивающихся странах, реализация проектов по профилактической медицине и диагностике рака.
Следующие проекты APOF сосредоточены на распространении гистологической и цитологической диагностики посредством обучения технического и медицинского персонала, непосредственного участия в отчетности по биопсии и хирургическим случаям, поддержки программ профилактики рака, строительства или модернизации лабораторий, внедрения цифровых технологий с целью достижения полной автономии патронируемых учреждений в долгосрочной перспективе. Кроме того, поддерживаемым объектам предлагается возможность доступа к глобальной сети телепатологии на основе WaidX, продолжая процесс наращивания потенциала.
В течение первого десятилетия своей деятельности APOF взяла на себя задачу внедрения новых технологий, вносящих статический вклад в телепатологию для поддержки удаленной диагностики. Этот опыт достиг своего пика благодаря первому «Замбийскому проекту», разработанному с целью изучения потенциала телепатологии для оказания помощи в хирургической и цитологической патологии в развивающихся странах10. Результаты демонстрируют высокую корреляцию между телепатологией и традиционной микроскопией и указывают на то, что проект может быть повторен аналогичным образом в других развивающихся странах. Тем не менее, распространение этой модели сдерживают различные факторы: высокие затраты на спутниковые соединения, ограничение скорости и качества передачи в сочетании с асинхронным рабочим процессом для удаленных патологоанатомов. Было ясно, что статическая телепатология не может решить все открытые вопросы, касающиеся установления процедуры диагностики в таких очень плохих условиях.
Большое количество нерешенных вопросов указывает на необходимость более адекватного и современного подхода к решению требований телепатологии, поэтому мы решили поддержать проекты APOF с дизайном приложений WaidX, посвященных виртуальной динамической телепатологии.
Телепатология на Африканском Роге
Приверженность WaidX в пользу АПОФ формируется в рамках проекта «Африканский Рог», направленного на достижение амбициозной цели создания сети патологоанатомических лабораторий в разных странах Большого Африканского Рога.
С 2010 года APOF патронирует проект в больнице Балбалы, Республика Джибути, направленный на учреждение и развитие первого отделения патологии в стране. В настоящее время это отделение полностью функционально, с полным оборудованием, четырьмя хорошо подготовленными техническими специалистами и двумя штатными медицинскими патологоанатомами. Впоследствии при Джибутийском военном госпитале было создано второе отделение патологии в Джибути, оснащенное с момента своего создания отделением цифровой патологии.
В 2015 году APOF получила запрос от больницы Hargeisa Group Hospital (HGH) в Харгейсе, Сомалиленд, относительно учреждения отделения патологии. Таким образом, мы начали проект, направленный на создание сети патологических лабораторий по модели «Hub & Spoke», где более оснащенные лаборатории Джибути должны выступать в качестве центра компетенций для патологической лаборатории Харгейсы, где в то время не было доступных патологов. Для оптимизации использования ресурсов ИКТ виртуальные файлы слайдов должны храниться на производственных площадках и предоставляться для просмотра и просмотра удаленными патологоанатомами.
Для достижения этой цели было выявлено несколько горячих точек:
- Техники должны быть полностью обучены подготовке не только биопсий, но даже хирургических образцов.
- Стекла должны иметь оптимальное качество подготовки.
- Необходимо обучить патологоанатомов постановке диагноза на удаленных виртуальных слайдах.
- Необходима система сканирования слайдов с надлежащей тропификацией и мощной платформой телепатологии.
Поскольку платформа WaidX была готова соответствовать всем требованиям телепатологии, обеспечивая хороший доступ удаленных патологоанатомов к виртуальным слайдам, хранящимся локально на их соответствующих производственных площадках, мы решили разработать решение для цифровой патологии на основе ручного сканирования целых слайдов, адекватное потребностям удаленной лаборатории с ограниченным количеством слайдов (несколько тысяч в год) и отсутствием местных патологоанатомов. Эта цель была впервые достигнута с помощью задачи системной интеграции, приняв пакет программного обеспечения Microvisioneer в сочетании с микроскопом Olympus CX33 в сочетании с ПЗС-камерой Basler, работающей на базовой рабочей станции HP с монитором высокого разрешения EIZO. Этот набор позволяет сканировать все слайд-изображения в ручном режиме, выполняемом местными лаборантами после 3-часового учебного курса. После сохранения виртуальных слайдов на рабочей станции локальный оператор может поделиться ими в коллекторе телепатологии с помощью простого перетаскивания, а удаленные патологоанатомы могут немедленно получить к ним доступ через телематические соединения, обрабатываемые WaidX.
Мы подключили к WaidX две линии доступа в Интернет, которые ранее обслуживали больничную сеть, обе предоставлены Djibouti Telecom: мост WiMAX с пропускной способностью загрузки 3 Мбит/с и загрузкой 2,5 Мбит/с и линию ADSL с пропускной способностью загрузки до 8 Мбит/с и загрузкой около 0,7 Мбит/с (тесты, проведенные на серверах национального интернет-провайдера). Значения загрузки были очень слабыми и особенно влияли на высокую частоту дефектов передачи (потеря пакетов, значительная дисперсия в задержке передачи пакетов данных), рисуя запретительную структуру, в которой нам приходилось выполнять живые задачи виртуальной телепатологии с другими параллельными телематическими приложениями. Чтобы воспользоваться всеми его функциями, WaidX стал пограничным шлюзом для всей сети больниц. Мы определили набор политик, касающихся приоритизации трафика LAN-WAN, агрегации каналов, инкапсуляции трафика UDP на международных маршрутах, восстановления дефектов передачи и топологии избыточного соединения, оптимизированной для обеспечения высокой доступности телематических служб. Результатом принятия этого проекта стало достижение более 5 Мбит/с стабильной эффективной пропускной способности загрузки, что позволило нам выполнять телепатологическую деятельность на хорошем уровне, обеспечивая интернет-услугу для общих потребностей сети больницы на тех же двух соединениях.
Эта модель решает основные вопросы, связанные с процессом телепатологии: надежность и доступность локального оборудования, интеграция платформы телепатологии в существующую ИТ-инфраструктуру, доступность для удаленных патологов, эффективность и результативность всего диагностического процесса, работающего на плохих соединениях.
Первый центр цифровой патологии на базе WaidX в рамках проекта «Африканский Рог» был введен в эксплуатацию в начале 2018 года в больнице Балбалы. Дорожная карта продолжилась с установкой платформы в Джибутийском военном госпитале, а в 2021 году в HGH, где была установлена автоматическая система сканирования слайдов производства West Medica. Лабораторные узлы, подключенные впоследствии к пилотной установке в Балбале, имеют немного лучший доступ к Интернету, хотя без использования WaidX было бы невозможно гарантировать рутинную телепатологическую деятельность.
Платформа получилась простой в использовании, все санитарные операторы, участвующие в тестировании решения, считают ее дружественной и эффективной. Виртуальные слайды, просматриваемые удаленно, полностью соответствуют диагностическим требованиям с точки зрения определения и увеличения. Просмотр изображений на экране достаточно быстрый и точный, профессиональные операторы оценили эффективность этого решения, эквивалентного использованию микроскопа и гораздо более удобного для пользователя.
Первые достижения мы представили на Всемирном онкологическом конгрессе 2018 года, проходившем в Малайзии, где провели 90-минутную сессию, посвященную телеонкологии и телепатологии [11,12]. Сессия была направлена на то, чтобы проиллюстрировать потенциал проекта электронного обучения Echo13 и дистанционной онкологической диагностики в сочетании с виртуальной телепатологией по сравнению с требованиями развивающихся стран. После презентаций, сделанных докладчиками из вовлеченных организаций, мы перешли к обсуждению случая пациента через удаленную онкологическую комиссию, собрав различные команды медицинских онкологов и патологоанатомов, расположенных на 4 континентах (Малайзия, Нью-Йорк, Джибути, Танзания, Италия и Сан-Марино). Аудитория сессии была очень впечатлена мощным взаимодействием, полученным нашей моделью телемедицины, что вызвало интенсивную дискуссию во время финального вопроса.
В течение 2018 года была оцифрована первая база данных виртуальных слайдов, связанных с клиническими случаями, находящимися в ведении патологоанатомического отделения Балбалы. В 2019 году было проведено исследование контроля качества всего процесса цифровой патологии и телепатологии путем обзора диагнозов, выполненных с двойной проверкой физических и виртуальных слайдов, подтверждающих отличное соответствие диагностики.
Это первый опыт модели с участием исключительно африканских отделений патологии через телепатологию. Метод «Hub & Spoke» демонстрирует свою эффективность в оптимизации местных ресурсов и распространяется на другие отделения патологии Большого Африканского Рога.
Модели устойчивого развития
Наша приверженность развитию телепатологии в интересах развивающихся стран находится в процессе реализации. Чтобы усилить наши действия и расширить спектр наших инициатив, в 2024 году мы основали консорциум Pathoxphere, который объединяет всех основных партнеров в области медицины, науки и промышленности, которые сотрудничают в различных областях над нашими проектами.
Одна из областей, представляющих особый интерес, касается оцифровки цитологии. Цитологические исследования могут проводиться на жидкостях организма или на материале, который аспирируется из организма. Цитология также включает в себя исследования препаратов, которые соскабливаются с определенных участков тела. Распространенным примером цитологической диагностики является оценка мазков из шейки матки. Для проведения цитологической оценки в классическом подходе исследуемый материал наносится на предметные стекла и окрашивается. Затем патологоанатом использует микроскоп для исследования отдельных клеток в образце. В настоящее время МАЗОК Папаниколау составляет 50% от общего количества цитологических тестов, такой показатель снижается благодаря переходу на первичный скрининг на ВПЧ. С другой стороны, негинекологическая цитология быстро увеличивается.
Тонкослойная цитология на основе жидкости представляет собой набор методов, которые позволяют получать монослойные цитологические слайды, на которых клеточные поля осаждаются на одной плоскости и, как мы надеемся, четко отличаются друг от друга. Среди многих преимуществ этого подхода тонкослойные слайды могут быть эффективно оцифрованы в отличие от классических цитологических слайдов. Компания Hospitex International, партнер консорциума Pathoxphere, разработала систему обработки цитологических образцов CYTOfast, основанную на инновационной технологии Custom Density Monolayer – Liquid Based Cytology. Мы можем выделить несколько сильных сторон в решении CYTOfast: возможность оптимальной подготовки любого цитологического образца с помощью этой технологии; низкая стоимость системы и набора для подготовки образца; чрезвычайная простота использования оборудования в соответствии с полуавтоматическим процессом подготовки, доступным даже менее квалифицированным операторам; возможность хранения образцов при комнатной температуре в течение не менее 60 дней благодаря фиксирующему решению CYTOfast; после подготовки монослойного слайда доступность части исходного фиксированного образца для выполнения дальнейших диагностических продолжений. Благодаря интеграции CYTOfast в нашу модель цифровой патологии мы предлагаем медицинским организациям новые диагностические модели, которые легко масштабируются на большом количестве образцов и пациентов, преодолевая типичные ограничения обычной цитологической диагностики. Особое значение имеет реализация программ скрининга населения для ранней диагностики различных патологий, направленных на получение высокого воздействия на опухолевые патологии, которые являются главными убийцами для развивающихся стран. После более чем 10 лет присутствия приложений WaidX в Эфиопии наша деятельность в этой стране активизируется благодаря участию в новых проектах по телепатологии и внедрению лабораторий, разработанных совместно с различными эфиопскими медицинскими учреждениями и университетами. Хотя эфиопский контекст представляет несколько проблем, реализация проектов цифрового здравоохранения для диагностики рака представляет собой огромную возможность для расширения доступа к здравоохранению для населения.
Областью разработки, представляющей особый интерес, является реализация алгоритмов патомики, предназначенных для компьютеризированной диагностической поддержки в цитологии. Мы предпринимаем различные инициативы для быстрого получения первых оперативных прототипов программного обеспечения для предварительной диагностики, применимого к нашей модели цифровой патологии.
Учитывая особую важность вспомогательной диагностики для получения полного и эффективного лабораторного медицинского диагноза, мы открыли исследовательское отделение, посвященное применению телепатологии в смежных областях клинической патологии, онкологии и микробиологии, при научной поддержке института Университета Кьети – CAST и Отдела клинической патологии и микробиологии на кафедре медицины Свободного университета Средиземноморья LUM of Bari, входящего в состав Региональной больницы общего профиля Миулли в Аквавива-дель-Фонти (Бари), учреждений, которые также выступают в качестве учебных центров для студентов, приезжающих из побратимских проектных площадок в развивающихся странах. В дополнение к молекулярной и биохимической диагностике, эта область исследования занимается иммунофенотипической диагностикой, в частности, проточным цитометрическим подтверждением миелогенного/лимфоидного лейкоза и лимфомы. Фактически, злокачественные лимфопролиферативные заболевания исторически были широко распространенной проблемой среди населения стран Африки к югу от Сахары.
Заключения
Информационно-коммуникационные технологии запускают звездные улучшения в здравоохранении: сотрудничество между удаленными специалистами через телепатологию представляет собой добродетельную модель наращивания потенциала для поддержки развивающихся стран в обеспечении надлежащего уровня диагностики для всего населения. Реализация цифрового рабочего процесса патологии на основе WaidX для быстрой удаленной диагностики является примером того, как технологические инновации могут изменить правила игры, если они задуманы для конкретных потребностей контекстов, характеризующихся нехваткой ресурсов.
Эта модель основана на действительно совместном намерении: переключить внимание с простого предоставления лабораторного оборудования развивающимся странам и диагнозов, поступающих из-за рубежа, на видение, в значительной степени ориентированное на повсеместное наращивание потенциала, передачу знаний и взаимодействие между имеющимися местными специалистами в области здравоохранения, которые получают адекватную поддержку, усиление распространения современного здравоохранения среди обездоленных групп населения и предотвращение новых форм научного колониализма, таких как так называемая «вертолетная наука» [14].
Кроме того, в нем показано, как сотрудничество в целях развития может стать сложной экосистемой для роста высокоинновационных решений, таких как WaidX, увеличивая распространение передовых методов здравоохранения и стимулируя использование современных технологий в развивающихся странах.
