gesponsertSoftware & LIMS Mikroskopie: Von der Einzelaufnahme zur vernetzten KI-Analyse

Gesponsert von

Carl Zeiss Microscopy GmbH

Mikroskopie im Labor kann eine aufwändige Angelegenheit sein. Lesen Sie, wie neue Techniken und Softwaremodule Anwender dabei unterstützen, Arbeiten wie z. B. die Zellzählung schneller und weniger fehleranfällig zu machen.

PACS, LIMS, LIS, DICOM, KI – für Außenstehende klingt das wie ein Insider-Slang oder ein Songtitel, für Laborprofis ist es Alltag. Die moderne Mikroskopie ist längst nicht mehr nur ein optisches Erlebnis am Okular, sondern Teil eines digitalisierten, vernetzten Workflows. Software ist heute genauso wichtig wie optische Auflösung und in Zukunft wird sie den Labor­betrieb wahrscheinlich noch stärker prägen.

Früher: Scharfe Bilder, viel Handarbeit

Bis vor wenigen Jahrzehnten war die Welt im klinischen oder routinemäßigen Forschungslabor relativ analog. Mikroskope standen als Insellösungen in Diagnostik- oder Forschungseinrichtungen. Das wichtigste Kriterium war die optische Qualität: Wie hoch ist die Auflösung? Wie klar sind Zell- oder Gewebestrukturen erkennbar?

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Die Bilddokumentation erfolgte häufig fotografisch – zunächst analog auf Film, später digital, aber oft noch auf Speicherkarten oder lokalen Festplatten. Probenkennzeichnung war Handarbeit: Labormitarbeitende beschrifteten Etiketten manuell, führten Tabellen händisch und ordneten Bilddaten über Notizen oder Dateinamen Proben zu.

Datenkommunikation zwischen Laborgeräten? Fehlanzeige – der persönliche USB-Stick war das wichtigste Tool. Jede Abteilung arbeitete mit eigenen Formaten und proprietären Systemen. Auswertungen wurden größtenteils manuell durchgeführt, was nicht nur zeitaufwändig, sondern auch fehleranfällig war.

Heute: Integrierte Systeme und künstliche Intelligenz

Der technologische Sprung der letzten 15 Jahre hat die Mikroskopie und den Laborbetrieb grundlegend verändert.

Zentrale Schlagworte sind:

• LIS (Labor-Informationssystem): Verknüpft alle patienten- und probenbezogenen Daten, vom Auftrag über den Probeneingang bis zum Befundbericht.

• LIMS (Labor-Informations- und Management-System): Besonders in Forschungslaboren wichtig; ein LIMS erweitert das LIS um Funktionen zur Probenverwaltung, Workflow-Steuerung und Geräteintegration.

• PACS (Picture Archiving and Communication System): Bekannt aus der Radiologie, aber zunehmend auch in der Mikroskopie relevant – dient zur Speicherung, Archivierung und Verteilung von Bilddaten.

• DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine): Ein Standard für medizinische Bilddaten, der den Austausch zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller ermöglicht.

• Barcode-Systeme: Sie automatisieren die Probenidentifikation und verhindern Verwechslungen.

• KI-gestützte Analysen: Durch solche Analysen werden Muster erkannt, Zellen quantifiziert oder Auffälligkeiten markiert.

Moderne Mikroskope, wie sie beispielsweise ZEISS anbietet, sind heute direkt in diese digitale Infrastruktur eingebunden. Mikroskope können Bilder KI-unterstützt aufnehmen, direkt im DICOM-Format speichern, automatisch an ein PACS übergeben, mit dem LIS/LIMS verknüpfen und per Barcode-Scan eindeutig einer Probe zuordnen.

Die Integration reduziert Fehler, spart Zeit und ermöglicht eine schnellere, zuverlässigere Diagnostik. Besonders im Routinelabor, wo täglich hunderte Proben verarbeitet werden, ist das entscheidend.

Morgen: KI als Partner im Labor

Der nächste große Schritt ist bereits im Gange: künstliche Intelligenz wird in der Mikroskopie zum Standardwerkzeug. Lösungen wie ZEISS Labscope AI Cell Counting und Cell Confluency analysieren Bilder automatisch, zählen Zellen und quantifizieren Parameter – und das in Sekunden.

KI-Algorithmen lernen aus großen Bilddatensätzen und werden kontinuierlich präziser. Während der Mensch weiter die finale diagnostische Entscheidung trifft, übernimmt die KI den Großteil der repetitiven Analysearbeit. Ein wesentlicher Vorteil im Zellkulturlabor liegt dabei in der Zeit- und Ressourceneffizienz: Forschende können sich stärker auf Interpretation und Planung konzentrieren, während standardisierte und reproduzierbare Auswertungen die Vergleichbarkeit von Experimenten erhöhen. Zudem lassen sich Fehlerquellen durch subjektive Einschätzungen reduzieren, was die Zuverlässigkeit und Qualität der Ergebnisse verbessert. Langfristig eröffnet dies neue Möglichkeiten für Hochdurchsatz-Analysen und beschleunigt die Entwicklung neuer Therapien und Wirkstoffe.

KI-Assistenz direkt an der Arbeitsstation

Effizienz ist im Laboralltag ebenso entscheidend wie Präzision. Genau hier setzen die kostenlose Software ZEISS Labscope und die optionalen AI-Module an. Sie erweitern die Labscope-Plattform um smarte KI-Funktionen – speziell zugeschnitten auf Routineanwendungen im Zelllabor. Mit Labscope erzielt der Anwender in kürzester Zeit Ergebnisse – ganz einfach per Knopfdruck. Von der Bildaufnahme über integrierte Messfunktionen bis hin zur einfachen Datenfreigabe.

• ZEISS Labscope AI Cell Confluency: Dieses Modul misst automatisch die Zelldichte (Confluency) in Zellkultur-Behältern. Der Nutzer bewegt die Probe wie gewohnt und macht ein Bild, die KI liefert im Anschluss sofort den prozentualen Anteil der bedeckten Fläche. Eine schnelle und reproduzierbare Methode.

• ZEISS Labscope AI Cell Counting: Mit diesem Modul zählt die KI adherente Zellen direkt im Kulturgefäß automatisch, ohne dass Zellen abgelöst oder Übertragungen nötig wären. Adhärente Zelllinien sind Zellkulturen, die nur wachsen können, wenn sie an einer festen Oberfläche haften wie am Boden einer Zellkulturflasche oder -platte (s. Abb. 3). Dazu zählen z. B. HeLa-, COS-7- oder U2OS-Zellen. Es eignet sich, um störungsfrei durchschnittliche Zellzahlen je Fläche bzw. im gesamten Kulturgefäß zu bestimmen – auch über mehrere Positionen hinweg. Ein Knopfdruck genügt. Und das gilt sowohl für Phasenkon­trast, als auch fluoreszenzmarkierte Zellen.

• ZEISS Labscope AI Counting Chamber: Dieses Modul unterstützt die klassische Methode der Zellzählung abgelöster Zellen mittels Zählkammer (z. B. Neubauer-Kammer) durch eine automatisierte Alternative. Der Benutzer bereitet die Probe klassisch mit Zählkammer und Deckglas vor, wie bei manueller Zählung üblich. Statt manueller Zählung nimmt man ein Bild auf – die KI übernimmt Erkennung und Unterscheidung von toten und lebenden Zellen und zählt automatisch. Die Resultate (Zellzahl/mL, Konzentration, Anzahl toter und lebender Zellen) stehen sofort bereit und ermöglichen eine passgenaue Subkultivierung oder Experimentvorbereitung.

Zukünftig werden Laborinformationssysteme, Mikroskope und KI-Module so eng verzahnt sein, dass die Auswertung vom Scan bis zum fertigen Bericht weitgehend automatisiert läuft. PACS- und LIM-Systeme werden nicht nur Daten speichern, sondern aktiv Auswertungen koordinieren.

Nachfolgend ein Beispiel, wie ein zukünftiger Workflow aussehen kann:

• Die Probe wird per Barcode erfasst, das LIS/LIMS registriert den Auftrag.

• Das Mikroskop scannt automatisch das Präparat und die Bilddaten werden im DICOM-Format gespeichert.

• Das PACS archiviert Bilder, die KI analysiert Daten in Echtzeit.

• Die Analyseergebnisse fließen in das LIS, werden vom Arzt oder Laborleiter geprüft und freigegeben.

• Danach erfolgt eine automatische Rückmeldung an das Krankenhausinformationssystem (KIS).

Fazit: Von der Optik zur digitalen Plattform

Die Entwicklung der Mikroskopie im Laboralltag zeigt klar: Die optische Qualität bleibt wichtig – aber die Zukunft liegt in der digitalen Vernetzung und automatisierten Auswertung.

Früher stand das Mikroskop als einzelnes Werkzeug im Labor. Heute ist es ein vernetzter Datenlieferant. Morgen wird es gemeinsam mit KI-Systemen nahezu vollautomatisch arbeiten und die alltägliche Laborarbeit erheblich beschleunigen.

Für Laborprofis bedeutet das: Wer die Potenziale moderner Software- und Systemintegration nutzt, steigert nicht nur die Effizienz, sondern verbessert auch die Qualität der Ergebnisse – zum Wohl der Patienten und der Forschung.

(ID:50553542)