使用散点图分布对载玻片进行分类的系统技术方案

用于对生物样品进行分类的系统。在生物样品中识别多个感兴趣对象。测量每个感兴趣对象的第一特征（例如，细胞核面积）和每个感兴趣对象的第二特征（例如，细胞核积分光密度），并生成第一和第二特征的散点图。基于散点图内点的分布来将样品分类为正常或可疑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于分析生物样品的系统，更具体地，涉及用于使用散点图分布将生物样品分类为正常、异常、或可疑的系统。
技术介绍
在医疗工业中，经常需要化验室技术人员(例如，细胞学技士)对细胞样品检查特定细胞类型的存在。例如，目前需要对子宫颈阴道巴氏(Papanicolaou，Pap)涂片载玻片检查恶性细胞或恶变前细胞的存在。自从其在五十多年之前引入以来，Pap涂片已成为用于检查子宫颈癌和癌前病变的有力工具。在那段时间里，Pap涂片由于将子宫颈癌的死亡率减少了高达70％而得到了信任。然而，这种死亡率曾有的陡降减缓了，并且这种可以预防的疾病的死亡率在美国实质上已经保持恒定，并自八十年代中期以来大约每年5,000人。因此，由于癌症被发现得太晚，每年15,000个被诊断患有子宫颈癌的女性中，仍有大约三分之一死亡。引起关注的另一原因是，国家癌症协会(National Cancer Institute)数据显示，自1986年以来，50岁以下的白种女性的子宫颈癌发病率每年增加3％。许多因素可能导致该当前阈值起，其中重要的因素在于许多女性，尤其是高危人群，仍然不参与常规的子宫颈癌筛查(screening)。另一已经引起很大关注的起作用的因素是传统的Pap涂片方法本身的局限性。子宫颈筛查方法的可靠性和有效性通过其诊断癌症前病变的能力(灵敏性)同时避免假阳性诊断的能力(特异性)来衡量。进一步地，这些标准取决于细胞学解释的准确性。传统上，病理学家可通过观察各个细胞核的特性来对生物样品进行单细胞分析，或通过在呈现在载玻片上的细胞结构中寻找特征图案来对生物样品进行结构分析(contextual analysis)。即使在既进行单细胞分析又进行结构分析时，传统的Pap涂片也具有10-50％之间范围的假阴性率。这很大程度上是由于技术人员必须检查大量的细胞和对象(通常是多达100,000到200,000个)以确定少量恶性或恶化前细胞的可能存在而导致的。因此，Pap涂片化验，以及其他需要详细检查生物材料的化验，由于技术人员承受的疲劳而蒙受了高假阴性率。为了使这一检查过程容易，开发出了自动筛查系统。在一个典型系统中，操作成像器以提供细胞样品载玻片的一系列图像，每个图像示出载玻片的不同部分。处理器然后处理这些图像以提供关于该样品的定量和病情预断信息。处理器在提供该诊断信息期间可以执行单细胞分析或结构分析，或二者都执行。当执行单细胞分析时，处理器可以将这样的细胞特征确定为细胞质面积比(cytoplasmicarea ratio)、细胞核积分光密度(nuclear integrated optical density)、细胞核平均光密度(average nuclear optical density)、细胞核结构(nuclear texture)、和细胞质色调(cytoplasmic hue)。当执行结构分析时，处理器可以将这样的结构特征确定为(i)簇(cluster)内的细胞核平均间距离；(ii)细胞质灰度值的标准差；(iii)裸核(barenucleus)面积的平均值；(iv)裸核面积的标准差；(v)簇的平均细胞质面积；以及(vi)细胞间距离倒数。结合单细胞分析和结构分析的结果，以获得诊断结果。在一些自动筛查系统中，处理器使用诊断信息来描述为“正常”或“可疑”载玻片。在检验科中，细胞学技士仅对标记为可疑的那些载玻片进行检查，这样减少了工作量。在其他自动筛查系统中，处理器使用诊断信息来在每个样本内描绘为正常或可疑生物材料。即，处理器将把细胞学技士的注意力集中到最有关的细胞，从而可能实现排除对剩余细胞的进一步检查。在此情况下，筛查装置使用诊断信息来确定最有关的生物对象(例如，最可能具有符合恶性细胞或恶化前细胞的属性的细胞和细胞核)，及其在载玻片上的位置。该位置信息然后传送到显微镜上，显微镜自动转向这些位置并将中心定于这些生物对象上，用于细胞学技士进行检查。细胞学技士然后将电子地标记最有关的生物对象(例如，具有符合恶性或恶化前细胞的属性的对象)，用于病理学家的进一步检查。一般地，由于使技术人员的注意力集中在那些可疑载玻片或集中在每个载玻片内少数的比较有关的对象上，因此证明了自动筛查系统的使用是成功的。然而，实际上并不具有自动装置以充分低的成本达到了显著地消除了假阴性和假阳性的结果。此外，还必须考虑商业方面。由化验室负担的检查细胞样品(例如Pap涂片样品)的费用至少部分地取决于技术人员检查每个载玻片所花费的时间。即，细胞学技士必须检查的载玻片越多，或者技术人员检查每个载玻片花费的时间越多，则化验室承受的劳力成本就越多。相反地，技术人员必须检查的载玻片越少，以及技术人员检查载玻片花费的时间越少，则化验室能够节省的金钱越多。假阳性的发生有时是由使用了次品染色剂的生物样品导致的。例如，技术人员可能未能遵循用于向生物样品应用适当染色剂的正确规程，或者就算正确应用了，也可能已经超过了染色剂的保存期。经常地，样品直到它们被细胞学技士人工检查后才被标记为使用了次品染色剂，从而浪费了宝贵的时间。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种对生物样品进行分类的方法包括识别在生物样品内的多个感兴趣对象(obiects of interest，OOI)。这可以通过获取生物样品的图像并处理这些图像以识别OOI来实现。该方法还包括测量每个OOI的第一(例如，细胞核面积)和第二(例如，细胞核积分光密度(IOD))特征，然后生成所测量的第一特征对所测量的第二特征的散点图(scatter plot)。然后至少部分地基于散点图内点的分布来将样品分类(例如，分为正常或可疑)。在一个实施例中，基于点分布的范围(spread)来将样品分类为正常，该点分布的范围在样品具有正常细胞属性的情况下相对较小，并在样品具有异常细胞属性的情况下相对较大。在此情况下，如果点分布范围低于阈值，则样品将被分类为正常。还可以至少部分地基于散点图内点的分布来将样品分类为可疑。在此情况下，如果点分布范围超过阈值，则样品将被分类为可疑。这种分类可以被应用到各种情况中的任意一种中，例如，从随后的检查中去除正常载玻片或为其他装置提供标准。在一个实施例中，正常样品被标记为不需要进一步检查，在此情况下，能够方便地跳过该样品的后续检查，从而减少了细胞学技士必须检查的载玻片的数量。相反，可疑样品被标记为需要进一步检查。可以以各种方式中的任意一种来执行样品的后续检查，但是优选地产生包括OOI的多个感兴趣域(field of interest)，以使细胞学技士的注意力集中到可疑对象。在一个实施例中，使用各种技术中的任意一种来量度点分布范围。例如，量度步骤可以包括用一种几何形状(例如，椭圆形)来拟合(fit)这些点、确定该几何形状的至少一个维度(dimension)、以及计算维度的函数值。例如，(在二维的情况下)可以计算合成评分(composite score)。然后可将所计算的值与阈值相比较。该方法可选地包括测量样品的至少一个另外的特征，其中，进一步基于另外的测量特征将样品分类为正常。作为非限制性实例，该另外的信息可以用于确定分散图是否是可靠的。另外的特征可以是包括样品中的OOI总数、样品中的人为假象(artifact)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对生物样品进行分类的生物筛查系统，包括：成像站，用于获得所述样品的扫描图像，并从所述扫描图像生成图像数据；以及至少一个处理器，用于过滤所述图像数据以获得感兴趣对象，识别在所述生物样品内的多个感兴趣对象，测量每个感兴趣 对象的细胞核面积，测量每个感兴趣对象的细胞核积分光密度，生成所测量的细胞核面积对所述细胞核积分光密度的散点图，以及至少部分地基于所述散点图内点的分布来将所述样品分类为正常。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡姆L翁，路易丝伊森施泰因，戴维扎赫尼塞尔，
申请(专利权)人：西泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[]