荧光图像中靶分子密度的确定制造技术

本发明专利技术涉及一种图像分析系统(100)，其被配置用于确定组织样品中靶分子的密度，所述确定包括：‑接收(202)载玻片(150)的数字图像(130)，所述载玻片包括组织样品(152)、靶点(TD)和荧光点(FD)，所述荧光点包括已知密度(114)的荧光诱导分子(408)，所述靶点包括已知密度(116)的靶分子(402)，所述组织样品和所述靶点已经在相同的染色过程中用所述荧光点中包含的相同类型的荧光诱导分子染色，所述数字图像包括所述组织样品的强度值、所述靶点的强度值(122)和所述荧光点的强度值(120)，所述荧光诱导分子适于在所述染色过程中直接或间接结合所述靶分子；‑接收(204)：‑所述图像中描绘的所述荧光点的像素强度(120)；‑所述图像中描绘的所述靶点的像素强度(122)；‑所述图像中描绘的所述组织样品的区域(154)的像素强度(118)；‑荧光诱导分子密度信息(114)，其指示所述荧光点中所述荧光诱导分子的已知密度；‑靶分子密度信息(116)，其指示所述靶点中所述靶分子的已知密度；‑根据所接收的像素强度和所接收的分子密度信息来计算(206)所述组织样品的所述区域(154)中的所述靶分子密度。

Determination of target molecular density in fluorescence image

The invention relates to an image analysis system (100), which is configured to determine the density of the target molecule in the tissue sample, the determination includes: receiving (202) the digital image (130) of the slide (150), the slide includes the tissue sample (152), the target point (TD) and the fluorescence point (FD), the fluorescence point includes the fluorescence inducing molecule (408) of the known density (114), and the target point includes the known density (11 6) target molecule (402), the tissue sample and the target point have been dyed with the same type of fluorescent inducer contained in the fluorescent point in the same dyeing process, the digital image includes the intensity value of the tissue sample, the intensity value of the target point (122) and the intensity value of the fluorescent point (120), and the fluorescent inducer is suitable for directly or Indirectly combining the target molecule; \u2011 receiving (204): \u2011 pixel strength (120) of the fluorescent point depicted in the image; \u2011 pixel strength (122) of the target point depicted in the image; \u2011 pixel strength (118) of the region (154) of the tissue sample depicted in the image; \u2011 fluorescence induced molecular density information (114) indicating the fluorescence induced molecule in the fluorescent point A known density of; a target molecular density information (116) indicating the known density of the target molecule in the target; a target sub density in the region (154) of the tissue sample (206) is calculated based on the received pixel strength and the received molecular density information.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】荧光图像中靶分子密度的确定
本专利技术涉及图像分析领域，尤其涉及基于荧光图像的靶分子量化领域。
技术介绍
荧光显微镜通常用于研究已经用荧光标记的抗体或其他荧光标记的蛋白质标记的特定细胞，以便检测特定感兴趣分子的出现并至少粗略地检测其数量。例如，荧光显微镜图像通常被生成和分析，以便确定细胞中是否存在特定生物标记(作为生理状态的指标，例如疾病，特别是癌症或癌症亚型)以及存在的量。典型地，荧光强度和生物标记表达是正相关的，并且荧光信号的强度被用作生物标记量的指标。然而，由于各种仪器因素，同一样品在不同时间在两台显微镜上成像，甚至在同一台显微镜上成像，可能会产生相差甚远的读数。其次，结合生物标记的抗体分子的比率和/或结合抗体分子的荧光染料分子的比率可能强烈依赖于染色过程的过程参数(例如温度、培养时间、缓冲液、荧光团分子的类型等)。因此，荧光图像中的荧光强度信号通常不允许精确确定细胞中表达的生物标记分子的数量，因此不允许精确比较已经通过荧光显微镜在不同染色程序中染色的两个组织样品的表达水平。美国专利US9,395,283B1描述了均质细胞块(即FFPE和非FFPE)的产生，用于使用细胞块的切片作为基于组织的生物标记研究的阳性对照。FFPE单元部分具有限定数量和限定比率的单元。所述细胞块用作组织学测定中灵敏度和特异性评估的标准，但是它们不用于校准用于定量组织样品中靶分子的荧光信号。欧洲专利EP1774292B1描述了一种用于荧光检测仪器的校准载玻片及其制备方法。US2004/0060987A1描述了一种使用结合部分阵列检测分析物的方法。所述阵列附着在载玻片上。通过数字图像相减方法分析从载玻片获得的荧光信号。所述载玻片可以包括已知量的荧光球体(FluoSphere)的校准点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的图像分析方法和图像分析系统，用于确定荧光图像中描述的组织样品中靶分子的密度，如独立权利要求所述。从属权利要求中给出了本专利技术的实施方案。如果本专利技术的实施方案不是相互排斥的，它们可以自由地相互结合。一方面，本专利技术涉及一种用于确定荧光图像中描绘的组织样品中靶分子密度的图像分析方法。所述方法包括：-通过图像分析系统接收载玻片的数字图像，所述载玻片包括组织样品、靶点和荧光点，所述荧光点包括已知密度的荧光诱导分子，所述靶点包括已知密度的靶分子；所述组织样品和所述靶点已经在相同的染色过程中用所述荧光点中包含的相同类型的荧光诱导分子染色；所述数字图像包括所述组织样品的强度值、所述靶点的强度值和所述荧光点的强度值；所述荧光诱导分子适于在所述染色过程中直接或间接结合所述靶分子；-由所述图像分析系统接收：o所述图像中描绘的所述荧光点的像素强度；o所述图像中描绘的所述靶点的像素强度；o所述图像中描绘的所述组织样品的区域的像素强度；o荧光诱导分子密度信息，其指示所述荧光点中所述荧光诱导分子的已知密度；o靶分子密度信息，其指示所述靶点中所述靶分子的已知密度；-根据所述荧光点的像素强度、所述靶点的像素强度、所述组织样品区域的像素强度、所述荧光诱导分子密度信息和所述靶分子密度信息，由所述图像分析系统来计算所述组织样品区域中的所述靶分子密度。本专利技术的实施方案可以具有以下优点：通过使用如上所述的包括荧光点和靶点的新形式的载玻片，并且通过使用相应点中荧光诱导分子或靶分子的密度信息，现在可以校准荧光图像的强度信息，使得荧光图像中描绘的组织样品中靶分子的绝对数量可以通过图像分析方法完全自动准确地确定。在一个方面，所述方法允许通过提取图像采集系统的光学部件的影响来标准化所采集的强度信息，例如当荧光穿过透镜和显微镜的其他部件时发生的强度损失，其可能导致对靶分子数量的低估。在另一个有利的方面，所述方法允许通过去除刺激荧光团发射荧光的光源的不良质量的影响来标准化所获得的强度信息。例如，在第一显微镜的光源强于第二显微镜的光源的情况下，第一显微镜对于特定载玻片和特定组织样品获得的荧光信号将强于第二显微镜对于相同载玻片获得的荧光信号。然而，由于这些因素以与组织样品中荧光诱导分子相同的方式影响荧光点中的荧光诱导分子，这种影响可以通过计算消除。在另一个有益的方面，所述方法允许通过计算消除染色方案的参数对荧光强度的影响。例如，荧光显微镜可用于确定特定癌症患者是否受益于特定治疗方案。为了测试抗癌药物的效率，在用于产生第一荧光图像的治疗之前，可以用荧光染色剂标记患者的第一活检样品的一个或多个肿瘤标记。然后，在几周的治疗后，患者的第二活检样品的相同的一个或多个肿瘤标记可以用相同的荧光染色剂标记，并用于产生第二荧光图像。由于结合到特定肿瘤标记物(即靶蛋白的一种形式)的荧光团分子的数量可能取决于染色步骤的温度和持续时间、染色缓冲液的化学组成和其他因素，因此目前不可能精确量化特定抗癌药物对肿瘤标记物表达水平的影响，因为其他因素(与样品处理和制备程序、染色方案、显微镜硬件等相关)也对荧光信号的强度有显著影响。然而，通过使用两个“校准点”，即靶点和荧光点，以及各自已知的分子密度，可以通过从计算上消除所述误差源对荧光强度的影响，并且通过从计算上确定载玻片上也包括靶点和荧光点的特定组织样品中包含的靶分子的“真实”数量。将两个校准点和实际分析的组织样品包含在同一载玻片上可能具有以下好处：两个点和样品中的分子经历相同的染色过程，并且载玻片的组织样品区域接收的像素强度由与校准点的像素强度相同的图像采集硬件接收。本专利技术的实施方案结合了来自不同领域的知识，例如图像处理、显微术(特别是荧光成像)和湿式实验室程序，以能够更精确地评估样品中包含的靶分子的量。根据实施方案，组织区域中靶分子密度的计算包括：-根据以下公式计算所述荧光点的像素强度的平均强度IFlD_AVG：-根据以下公式计算所述靶点的像素强度的平均强度ITaD_AVG：-根据以下公式计算所述靶点中每个靶分子的荧光诱导分子比率R：-根据以下公式计算所述组织样品的区域中所述靶分子的密度δTarget_In_Tissue：其中δTarget_In_Target_dot是所述靶点中靶分子的密度。例如，平均强度IFlDAVG和/或ITaDAVG可以计算为算术平均值或为各个点接收的像素强度值的中值。根据实施方案，所述方法还包括用靶分子涂布载玻片的区域，从而产生靶点。例如，可以通过用预定数量的靶分子涂布载玻片的一个区域来进行涂布，从而产生靶点。然后存储预定义的数量。例如，可以执行涂布程序，以确保每mm2有限定数量的分子附着到载玻片上。已知的分子密度可以印刷或书写在载玻片上，和/或可以以数字形式存储在数据库中，与载玻片的标识符相关联，或与以相同涂布程序或根据相同涂布方案涂布的一组载玻片的标识符相关联。书写或印刷到载玻片上的分子也可以由用户(例如实验室工作人员)输入数据库。通过使用具有已知所得分子密度的涂布技术，靶点中靶分子的密度也是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定荧光图像中描绘的组织样品中靶分子密度的图像分析方法，所述方法包括：/n-通过图像分析系统(100)接收(202)载玻片(150)的数字图像(130)，所述载玻片包括组织样品(152)、靶点(TD)和荧光点(FD)，所述荧光点包括已知密度(114)的荧光诱导分子(408)，所述靶点包括已知密度(116)的靶分子(402)，所述组织样品和所述靶点已经在相同的染色过程中用所述荧光点中包含的相同类型的荧光诱导分子染色，所述数字图像包括所述组织样品的强度值、所述靶点的强度值(122)和所述荧光点的强度值(120)，所述荧光诱导分子适于在所述染色过程中直接或间接结合所述靶分子；/n-由所述图像分析系统接收(204)：/n-所述图像中描绘的所述荧光点的像素强度(120)；/n-所述图像中描绘的所述靶点的像素强度(122)；/n-所述图像中描绘的所述组织样品的区域(154)的像素强度(118)；/n-荧光诱导分子密度信息(114)，其指示所述荧光点中所述荧光诱导分子的已知密度；/n-靶分子密度信息(116)，其指示所述靶点中所述靶分子的已知密度；/n-根据所述荧光点的像素强度、所述靶点的像素强度、所述组织样品区域的像素强度、所述荧光诱导分子密度信息和所述靶分子密度信息来计算(206)所述组织样品区域(154)中的所述靶分子密度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170413 EP 17166661.31.一种用于确定荧光图像中描绘的组织样品中靶分子密度的图像分析方法，所述方法包括：
-通过图像分析系统(100)接收(202)载玻片(150)的数字图像(130)，所述载玻片包括组织样品(152)、靶点(TD)和荧光点(FD)，所述荧光点包括已知密度(114)的荧光诱导分子(408)，所述靶点包括已知密度(116)的靶分子(402)，所述组织样品和所述靶点已经在相同的染色过程中用所述荧光点中包含的相同类型的荧光诱导分子染色，所述数字图像包括所述组织样品的强度值、所述靶点的强度值(122)和所述荧光点的强度值(120)，所述荧光诱导分子适于在所述染色过程中直接或间接结合所述靶分子；
-由所述图像分析系统接收(204)：
-所述图像中描绘的所述荧光点的像素强度(120)；
-所述图像中描绘的所述靶点的像素强度(122)；
-所述图像中描绘的所述组织样品的区域(154)的像素强度(118)；
-荧光诱导分子密度信息(114)，其指示所述荧光点中所述荧光诱导分子的已知密度；
-靶分子密度信息(116)，其指示所述靶点中所述靶分子的已知密度；
-根据所述荧光点的像素强度、所述靶点的像素强度、所述组织样品区域的像素强度、所述荧光诱导分子密度信息和所述靶分子密度信息来计算(206)所述组织样品区域(154)中的所述靶分子密度。


2.根据权利要求1所述的图像分析方法，所述组织区域(154)中所述靶分子密度的计算包括：
-根据以下公式计算所述荧光点的像素强度(120)的平均强度IFlD_AVG：



-根据以下公式计算所述靶点的像素强度(122)的平均强度ITaD_AVG：



-根据以下公式计算所述靶点中每个靶分子的荧光诱导分子比率R：



-根据以下公式计算所述组织样品的区域(154)中所述靶分子的密度δTarget_In_Tissue：

其中δTarget_In_Target_dot是所述靶点中靶分子的密度。


3.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析方法，其进一步包括：
用所述靶分子涂布载玻片的一个区域，从而产生所述靶点。


4.根据权利要求3所述的图像分析方法，所述载玻片的所述区域的涂布使用蛋白质微阵列技术进行。


5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的图像分析方法，其进一步包括生成所述靶点，所述生成包括：
-将参比细胞均匀地附着到所述载玻片的一个区域，从而产生所述靶点，所述参比细胞表达或包含已知数量的所述靶分子。


6.根据权利要求5所述的图像分析方法，所述方法进一步包括，在进行所述参比细胞的附着之前：
-在附着所述参比细胞之前，实验性地确定在一组参比细胞中表达或包含的靶分子的平均数量；并且
-计算附着到所述靶点的细胞数量。


7.根据权利要求6所述的图像分析方法，所述实验确定包括：
-处理参比组织样品，特别是FFPE组织样品，用于将所述参比组织样品转化为参比细胞的均匀悬浮液；
-实验性地确定所述悬浮液中所述参比细胞或悬浮液中所述参比细胞亚群中包含的靶分子的平均数量。


8.根据权利要求6至7中任一项所述的图像分析方法，所述实验确定包括执行质谱分析或执行流式细胞分析，以定量确定所述参比细胞中的靶分子。


9.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析方法，其中在所述染色过程中结合到单个靶分子的荧光诱导分子的比率是未知的，并且取决于所述染色方案的一个或多个参数。


10.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析方法，其中所述染色方案是酪胺信号放大染色方案。


11.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析方法，所述荧光诱导分子与单个靶分子的所述结合选自包括以下各项的组：
-与所述靶分子或连接到所述靶分子的一个或多个中间分子的共价或离子结合；
-偶极-偶极相互作用、范德瓦尔斯相互作用或与所述靶分子或连接到所述靶分子的一个或多个中间分子结合的氢；
-抗原抗体结合；
-核酸序列的杂交。


12.根据前述权利要求中任一项所述的图像分析方法，所述荧光诱导分子是荧光团或酶，所述荧光...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·克莱曼，
申请(专利权)人：豪夫迈·罗氏有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH