用于检测和/或分类细胞样品中的癌细胞的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于检测癌细胞和/或将细胞样品中的细胞分类的方法，所述方法包括下述步骤：‑提供细胞样品；‑通过数字全息显微术(DHM)，从所述细胞样品得到全息信息；‑从所述全息信息获得至少一个细胞参数，和；‑将所述细胞样品的细胞分类；其特征在于，通过基于所述细胞参数将评分因子指定给所述细胞样品的细胞，进行所述分类。在第二方面，提供了用于检测癌细胞和/或将细胞样品中的细胞分类的系统，其采用本发明专利技术公开的方法。在最后一个方面，同样公开了一种用于更新和/或改进数据库的方法和与其有关的数据库，所述数据库包括与全息信息关联的阈值。

【技术实现步骤摘要】
用于检测和/或分类细胞样品中的癌细胞的方法和系统本案是于2014年3月17日提交的申请号201280045140.X的分案申请。
本专利技术涉及诊断
，且更具体地涉及用于确定细胞样品的特定参数的方法和系统，其中通过数字全息显微术得到全息信息。所述方法会提供分析细胞的非破坏性方式，且可以用于检测细胞样品中的癌细胞和对存在于细胞样品中的细胞分类。得到全息信息，并比较与细胞参数有关的阈值数据库。此外，本专利技术公开了采用本专利技术的数字全息显微术方法的系统，以及用于更新和/或改进包括与全息信息关联的阈值的数据库及其有关数据库的方法。
技术介绍
为了诊断患者是否罹患癌症或具有倾向，需要从患者取出细胞样品并对所述细胞样品进行彻底分析，以便评价是否存在不正常的或异常的细胞。病理学家或其它熟练的医护人员主要基于样品中的细胞的特定特征(诸如细胞形态学、某些类型的细胞或蛋白的存在和更多特征)来做出诊断。这些细胞学试验是基于存在于样品中的细胞的二维呈现，且大部分需要将细胞固定在基质上和使用染料或染色剂使细胞的特定特征显影。这是一项费时且麻烦的工作，并且需要良好训练的专科医生。此外，由于使用许多溶液将细胞固定和染色，该方案不可避免地会导致细胞结构和其中存储的信息的损失。因而，这可能干扰从样品得到可靠判读和诊断的可能性。样品的不适当处理可能导致增加的假阴性诊断数目。例如，在每年在美国进行的超过5000万宫颈细胞学PAP涂片中，已经描述了20-40％的高假阴性判读率(Williams等人,1998)，经常导致致命的后果。这些假阴性中的大多数是不适当的样品处理的结果。自1990年以来，已经开发了许多聚焦于取样、涂片制备或筛选质量控制的先进技术，并应用于实际工作中以预防在筛选中的假阴性率。基于它们的方案，可以将这些商业装置分成以下类别：(1)用于更好的载玻片制备以减少取样误差，诸如基于薄层液体的制品(ThinPrepTM,SurePath,Tripath)；(2)用于减少工作负荷和筛选误差，诸如自动筛选系统(ThinPrepImagingSystem,Cytyc,Boxborough,MA)和FocalPointSystem(TripathImaging,Burlington,NC)；(3)用于实验室质量控制，诸如再筛选(Papnet)；和(4)用于质量保证，诸如熟练试验。但是，这些装置中的大多数不是被设计成如下辅助诊断：通过供给可计算的参数来消除判读误差和观察人员间的偏差。另外，因为高成本以及技术或语言的间隔，它对于一般的细胞学实验室而言是不适用的。因而，在没有可再现的和定量的工具的情况下，对于常规细胞学实验室而言，改善由目视观察造成的诊断偏差仍然是一个未解决的问题。因此，癌症诊断领域需要以非破坏性的、无害的和客观的方式分析细胞样品的方法和装置，或至少提供样品和存在的细胞的状态信息，然后由专科医生对其进一步处理。优选地，通过三维分析方法得到收集的信息，以便在分析之前在最小程度上扰乱取样的细胞。此外，三维信息会存储比常规二维信息多得多的细胞数据。这无疑会导致更可靠的诊断方法，因为通过分析样品会得到更准确的信息。US20100060897公开了用于细胞样品的非破坏性分析和表征的方法和装置。该专利技术利用数字全息显微镜来分析细胞的某些参数和确定样品中的细胞的数目。US20100060897没有公开为了将细胞分类为健康细胞或异常细胞而测量的特定参数。因此，在US20100060897中公开的方法可以在诊断系统中实现，但是仅仅可以在其中充当收集样品信息的额外工具，且不会充当确定样品是否含有异常细胞的主要确定因素。麻省理工学院(MassachusettsInstituteofTechnology，MIT)的Choi等人(2007)描述了基于断层相显微术(tomographicphasemicroscopy)来描绘悬浮的或基底附着的细胞的3D结构和定量折射率测量结果的方法。通过建立重叠的断层照片，可以重构细胞的3D图像。作者阐明，通过他们描述的技术得到的折射率数据可以用于表征细胞样品畸变。但是，没有公开适合用在诊断场合中的特定参数。此外，该技术没有产生实时三维图像，而是通过叠加用显微镜捕获的几个二维图像来人工地建立3D图像。Reshetov等人(2010)提出了通过原子力显微术(AFM)来观察甲状腺癌细胞和研究它们的形态学的方法。作者显示了与良性胶态甲状腺肿细胞相比，甲状腺癌细胞的细胞核高度、细胞质高度及其比率的差异。该系统的缺点是，AFM技术的缓慢扫描速度，一次扫描需要几分钟。其它缺点是，AFM可以扫描的有限面积(仅微米等级，在X和Y方向100x100μm，和在Z方向10μm)以及较差的图像分辨率。此外，已经证实，液体(例如溶液中的细胞)的成像是使用常规AFM的挑战。这些缺点使得AFM不可能被广泛地应用在肿瘤细胞学诊断装置中。本领域仍然需要改进的、非破坏性的以三维方式测量和得到细胞样品的特定细胞参数的方法，所述方法可以用于诊断分析的细胞样品的状态。所述方法应当容易地在细胞学筛选和诊断系统中实现，且提供细胞样品的快速、客观和正确分析，由此限制目前处理和分析每个细胞样品所需要的熟练训练的人员和人工小时的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了用于以非破坏性的、快速的、廉价的和客观的方式分析细胞样品和键长存在于所述样品中的癌细胞的方法和系统。在本专利技术中，将通过数字全息显微镜(DHM)分析所述细胞样品，并且给从业人员提供数字报告以及关于所述细胞样品的诊断信息，所述数字报告包括一组与存在于细胞样品中的细胞有关的细胞参数。这会给从业人员或病理学家提供通过考虑提供的细胞样品参数而以无偏见方式评价粗样品的机会。诊断可以仅仅基于由所述系统提供的报告，或者如果合乎需要的话，从业人员或病理学家可以通过更常规的诊断方式来进行。DHM会提供高度特异性的和灵敏的分析细胞样品的方法，这经常是目前已知的其它分析方法的一个问题。例如，PAP涂片试验(一种众所周知的用于分析子宫颈细胞样品的试验)尽管是高度特异性的，但是缺乏灵敏度。这会增加应当尽力避免的假阴性结果的风险。在第一方面，本专利技术公开了如在权利要求1中公开的一种用于检测癌细胞和/或将细胞样品中的细胞分类的方法。优选地，所述细胞样品是液体细胞样品。通过得到三维图像，数字全息显微术能够在不需要标志物或染料的情况下研究活细胞，且能够定量分析研究的细胞以及所述细胞的不同亚群。在最近几年中，由于数字传感器和计算机的开发的增加，已经增加了数字全息显微术(DHM)的可能性。所述方法在不使用任何染色法的情况下使细胞显影直到细胞和隔室可辨别性的程度，这允许有效地分割细胞、计数它们的数目和根据它们的组织学起源将它们可靠地分类。在根据本专利技术的方法的一个优选实施方案中，得到至少一个从全息信息获得的细胞参数。基于所述细胞参数，将评分因子(ScoringFactor)指定至所述细胞样品的细胞。所述评分因子决定了所述细胞的分类。数字全息显微术能够实现定量多焦点相位差成像，后者已经被发现适合用于技术检查和定量三维细胞成像。通过DHM得到的全息信息保留足够的信息，以便为诊断目的将细胞分类。在一个更优选的实施方案中，至少一个从得到的全息信息获得的细胞参数包括光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将细胞样品中的细胞分类的方法的系统，所述方法包括下述步骤：‑提供细胞样品；‑通过数字全息显微术(DHM)，从所述细胞样品得到全息信息；‑从所述全息信息获得至少一个细胞参数，和；‑将所述细胞样品的细胞分类；其中基于所述细胞参数进行所述分类，其特征在于，所述至少一个细胞参数包括所述细胞的细胞核的特性，所述系统包括：‑数字全息显微镜(DHM)，其包括照明装置、干涉仪和与服务器连接的数字记录装置；‑至少一个可替换的样品瓶或样品载体，其包括细胞样品；和‑计算机或印刷机，其能够提供与所述细胞样品有关的数字报告，其中与所述细胞样品有关的数字报告包括所述细胞样品的细胞的分类。

【技术特征摘要】
2011.07.19 EP 11174583.2;2011.11.21 EP PCT/EP2011/1.一种用于将细胞样品中的细胞分类的方法的系统，所述方法包括下述步骤：-提供细胞样品；-通过数字全息显微术(DHM)，从所述细胞样品得到全息信息；-从所述全息信息获得至少一个细胞参数，和；-将所述细胞样品的细胞分类；其中基于所述细胞参数进行所述分类，其特征在于，所述至少一个细胞参数包括所述细胞的细胞核的特性，所述系统包括：-数字全息显微镜(DHM)，其包括照明装置、干涉仪和与服务器连接的数字记录装置；-至少一个可替换的样品瓶或样品载体，其包括细胞样品；和-计算机或印刷机，其能够提供与所述细胞样品有关的数字报告，其中与所述细胞样品有关的数字报告包括所述细胞样品的细胞的分类。2.根据权利要求1所述的系统，所述至少一个细胞参数包括所述细胞的细胞核的光学高度。3.根据权利要求2所述的系统，所述至少一个细胞参数另外包括所述细胞核的光学高度的任意比例。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述细胞样品是液体细胞样品。5.根据权利要求4所述的系统，其中在获得所述全息信息期间所述细胞在所述液体细胞样品中保持悬浮。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，从得到的全息信息获得的所述至少一个细胞参数另外包括光学细胞核高度。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，从得到的全息信息获得的所述至少一个细胞参数另外包括细胞核直径、染色质结构、细胞大小、细胞形式和细胞形态学。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过基于所述细胞参数将评分因子指定给所述细胞样品的细胞，进行所述分类。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述方法包括基于所述细胞参数检测所述细胞样品中的癌细胞的步骤。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述细胞样品的细胞分类是基于所述至少一个细胞参数和阈值数据库的比较。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述方法另外包括进行额外分析的步骤，其中所述额外分析包括筛查所述细胞样品中拓扑异构酶2α的存在。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述方法另外包括进行额外分析的步骤，其中所述额外分析包括筛查所述细胞样品中一种或多种HPV基因型和/或HPV病毒蛋白和/或以下列表中的一种或多种的存在：p16(INK4a)、Ki67、拓扑异构酶2α、MCM2；所述一种或多种HPV基因型包括以下列表中的一种或多种：HPV基因型6、HPV基因型11、HPV基因型16、HPV基因型18、HPV基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·马图伊斯，瑟奇·约里斯，奥利维尔·马涅特，
申请(专利权)人：奥维茨奥成像系统公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE