样品的离焦显微图像制造技术

描述了用于包含细胞的身体样品的设备和方法。使显微镜(24)聚焦，使得显微镜(24)的焦平面至少近似地与属于样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合。在显微镜(24)的焦平面近似地与该水平重合时，获取样品的至少一幅聚焦显微图像。使显微镜(24)聚焦，使得显微镜的焦平面相对于该水平偏移，在显微镜(24)的焦平面相对于该水平偏移时，获取样品的至少一幅离焦显微图像。至少部分地基于聚焦图像和离焦图像确定样品的至少一部分的特性。还描述了其他应用。其他应用。其他应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】样品的离焦显微图像
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年12月12日提交的Gluck等人的美国临时专利申请第62/946,985号和2020年7月7日提交的Gluck等人的美国临时专利申请第63/048,692号的优先权，这两项美国临时专利申请标题均为“Distinguishing between NRBCs and leukocytes”，这两项美国临时专利申请通过引用并入本文。
[0003]本专利技术实施方案的领域
[0004]本专利技术公开的主题的一些应用总体涉及身体样品的分析，并且特别地涉及对血液样品进行的光密度和显微测量。
[0005]背景
[0006]在一些基于光学的方法(例如，诊断和/或分析方法)中，通过进行光学测量来确定生物样品诸如血液样品的特性。例如，组分的密度(例如，每单位体积的组分的计数)可以通过对显微图像内的组分计数来确定。类似地，组分的浓度和/或密度可以通过对样品进行光吸收、透射、荧光和/或发光测量来测量。通常，将样品放置到样品载体中，并且对包含在样品载体的样品室中的样品的一部分进行测量。分析对包含在样品载体的样品室中的样品的一部分进行的测量，以便确定样品的特性。
[0007]哺乳动物的红细胞(red blood cell，即erythrocyte)是身体的氧气载体。红细胞在成熟过程期间经历去核，即细胞核从细胞中完全去除。通常，成年患者外周血中不存在有核红细胞(NRBC)。然而，在一些情况下(诸如新生儿、肿瘤患者、贫血患者等)，外周血中存在NRBC。
[0008]实施方案概述
[0009]如上文背景部分中描述的，哺乳动物的红细胞是身体的氧气载体。红细胞在成熟过程期间经历去核，即细胞核从细胞中完全去除。通常，成年患者外周血中不存在有核红细胞(NRBC)。然而，在一些情况下(诸如新生儿、肿瘤患者、贫血患者等)，外周血中存在NRBC。由于NRBC在尺寸和细胞核含量方面与一些白细胞(并且特别是淋巴细胞)类似，因此通常难以区分NRBC与白细胞。在本专利技术的一些应用中，对血液样品进行全血计数。在全血计数的情况下，为了避免对白细胞(特别是在具有低白细胞计数的患者中)过度计数和为了检测NRBC的存在(这可能指示潜在状况)，区分NRBC与白细胞通常是重要的。
[0010]根据本专利技术的一些应用，为了区分白细胞(例如，淋巴细胞)与NRBC(例如，在检测NRBC/白细胞候选物(即，可以是NRBC或白细胞的候选物)的情况下)，在将样品用具有一定波长(血红蛋白在该波长具有高吸收水平)的光照明时获取显微镜图像。通常，使用紫光，例如，具有在大于400nm和/或小于450nm(例如，400nm
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450nm)范围内的波长的光。(注意，在文献中关于被称为在紫光范围内的波长范围存在一些变化。为了本申请的目的，紫光应解释为包括在400nm
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450nm范围内的光。)在该波长范围内，血红蛋白的吸收与可见光光谱内的其他波长相比相对较高。通常，NRBC具有高的血红蛋白含量(每个细胞30皮克的量级)，而白细胞不含血红蛋白。因此，在紫光照明下获取的图像内，NRBC通常吸收光，而白细胞不吸收光。
[0011]通常，至少部分地基于在紫光照明下获取的图像内的NRBC/白细胞候选物的强度，然后将NRBC/白细胞候选物分类为NRBC或白细胞。对于一些应用，将强度阈值应用于在紫光条件下获取的图像(和/或其特定区域或像素)，并且基于NRBC/白细胞候选物的强度是否超过阈值，将NRBC/白细胞候选物分类为NRBC或白细胞。
[0012]对于一些应用，通常进行与以上描述技术类似的技术，但是使用具有大于500nm和/或小于600nm(例如，500nm
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600nm)的波长的光。在该波长范围内，氨基甲酰血红蛋白(carbaminohemoglobin)的吸收与可见光光谱内的其他波长相比相对高。
[0013]根据本专利技术的一些应用，将包括细胞悬浮液的血液样品的一部分放置在载体的样品室中，该样品室是包括基底表面的腔。通常，允许细胞悬浮液中的细胞沉降在样品室的基底表面上，以在样品室的基底表面上形成细胞单层。在细胞已经留置沉降在样品室的基底表面上(例如，通过已经留置沉降预定的时间间隔)之后，通常获取细胞单层的至少一部分的至少一幅显微图像。
[0014]对于一些应用，除了获取设置为近似地与单层焦水平(monolayer focus level)重合的显微镜焦平面的图像(这样的图像在本文中称为“聚焦(on
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focus)”图像)之外，显微镜还获取设置为相对于单层焦水平沿光轴偏移的显微镜焦平面的图像(这样的图像在本文中称为“离焦(off
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focus)”图像)。通常，这样的离焦显微图像在显微镜的焦平面设置得比单层焦水平离显微镜的物镜更近的情况下获取，尽管本专利技术的范围包括在显微镜的焦平面设置得比单层焦水平离显微镜的物镜更远的情况下获取离焦图像。对于一些应用，离焦显微图像在显微镜的焦平面设置在相对于单层焦水平偏移多于20微米和/或少于100微米(例如20微米
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100微米)处的情况下获取。可选地或另外地，离焦显微图像在显微镜的焦平面设置在相对于单层焦水平偏移多于一倍显微镜焦深和/或少于五倍显微镜焦深(例如，在显微镜的一个焦深与五个焦深之间)处的情况下获取。
[0015]本申请的专利技术人已经发现，这样的离焦显微图像可以生成关于样品的重要数据。特别地，离焦图像通常用于鉴定细胞的轮廓，和/或鉴定样品内的某些实体，诸如白细胞、白细胞类型(例如，淋巴细胞、粒细胞、单核细胞、中性粒细胞、带状中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、巨噬细胞和/或母细胞)、红细胞、红细胞类型(例如，成熟红细胞、NRBC、棘状红细胞(echinocyte)、镰状细胞、泪滴状细胞)和/或血小板。对于一些应用，使用离焦图像来增强这样的实体相对于其他实体的可见度，使得它们可以以更大程度的确定性被鉴定。可选地或另外地，使用离焦图像以使这样的实体更容易与它们可能以其他方式被混淆的其他实体区分开。对于一些应用，使用离焦图像来表征细胞的特征，诸如红细胞的血红蛋白含量、红细胞的其他组分和/或细胞(诸如中性粒细胞)的成熟度。
[0016]因此，根据本专利技术的一些应用，提供了一种用于对包含细胞的身体样品使用的方法，所述方法包括：
[0017]使显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面至少近似地与属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合；
[0018]在所述显微镜的焦平面近似地与所述水平重合时，获取所述样品的至少一幅聚焦显微图像；
[0019]使所述显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移；
[0020]在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时，获取所述样品的至少一幅离焦显
微图像；并且
[0021]至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性。
[0022]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对包含细胞的身体样品使用的方法，所述方法包括：使显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面至少近似地与属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合；在所述显微镜的焦平面近似地与所述水平重合时，获取所述样品的至少一幅聚焦显微图像；使所述显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移；在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时，获取所述样品的至少一幅离焦显微图像；并且至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移了预定偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。3.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性包括将所述聚焦图像和所述离焦图像输入到机器学习分类器中，所述机器学习分类器被配置为至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性。4.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性包括从所述聚焦图像和所述离焦图像导出一个或更多个参数，并且将所导出的一个或更多个参数输入到机器学习分类器中，所述机器学习分类器被配置为至少部分地基于所导出的参数确定所述样品的至少一部分的特性。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有505nm与535nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有400nm与450nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有620nm与640nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。8.根据权利要求1所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面被设置得比属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平离所述显微镜的物镜更近。9.根据权利要求1所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面被设置得比属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平离所述显微镜的物镜更远。10.根据权利要求1所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平偏移20微米与100微米之间。11.根据权利要求1所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对
于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平偏移所述显微镜的一个与五个焦深之间。12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括允许所述样品内的一些细胞沉降，以便在单层焦水平形成单层，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面至少近似地与属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面至少近似地与所述单层焦水平重合。13.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括允许所述样品内的一些细胞沉降，以便在单层焦水平形成单层，而所述样品内的其他细胞悬浮在所述样品内至少一个另外的水平，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面至少近似地与属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面至少近似地与所述样品内的其他细胞悬浮于的另外的水平重合。14.根据权利要求1所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性包括将所述聚焦图像和所述离焦图像相对于彼此归一化，并且至少部分地基于所述归一化确定所述样品的部分的特性。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性包括至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像鉴定所述血液样品内的一种或更多种实体，所述一种或更多种实体选自由以下组成的组：血小板、白细胞、淋巴细胞、粒细胞、单核细胞、中性粒细胞、带状中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和巨噬细胞。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性包括至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像鉴定所述血液样品内的母细胞。17.根据权利要求1
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16中任一项所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性包括至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像鉴定所述样品内的一个或更多个实体的轮廓。18.根据权利要求17所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性还包括至少部分地基于所鉴定的轮廓估计所述一个或更多个实体的参数，所述参数选自由以下组成的组：细胞面积和细胞体积。19.根据权利要求17所述的方法，其中至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的部分的特性还包括至少部分地基于所鉴定的轮廓估计样品的参数，所述至少一个参数选自由以下组成的组：平均细胞面积和平均细胞体积。20.用于对包含细胞的身体样品使用的设备，所述设备包括：显微镜；和计算机处理器，所述计算机处理器被配置为：使所述显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面至少近似地与属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平重合，在所述显微镜的焦平面近似地与所述水平重合时，驱动所述显微镜以获取所述样品的至少一幅聚焦显微图像，使所述显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移，
在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时，驱动所述显微镜以获取所述样品的至少一幅离焦显微图像，并且至少部分地基于所述聚焦图像和所述离焦图像确定所述样品的至少一部分的特性。21.一种用于对包含细胞的身体样品使用的方法，所述方法包括：使显微镜聚焦，使得所述显微镜的焦平面相对于属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平偏移；在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时，获取所述样品的至少一幅离焦显微图像；并且至少部分地基于所述离焦图像，进行选自由以下组成的组中的一个或更多个操作：鉴定置于所述水平内的实体，确定置于所述水平内的实体的轮廓，确定置于所述水平内的实体的参数，确定所述样品的参数及其任何组合。22.根据权利要求21所述的方法，其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移了预定偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。23.根据权利要求21所述的方法，其中至少部分地基于所述离焦图像进行所述一个或更多个操作包括将所述离焦图像输入到机器学习分类器中，所述机器学习分类器被配置为至少部分地基于所述离焦图像进行所述一个或更多个操作。24.根据权利要求21所述的方法，其中至少部分地基于所述离焦图像进行所述一个或更多个操作包括从所述离焦图像导出一个或更多个参数，并且将所导出的一个或更多个参数输入到机器学习分类器中，所述机器学习分类器被配置为至少部分地基于所导出的参数进行所述一个或更多个操作。25.根据权利要求21所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有505nm与535nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。26.根据权利要求21所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有400nm与450nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。27.根据权利要求21所述的方法，其中所述样品包括血液样品，并且其中在所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移时获取所述样品的至少一幅离焦显微图像包括在所述样品用具有620nm与640nm之间波长的光照明的情况下获取所述样品的至少一幅离焦显微图像。28.根据权利要求21所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面被设置得比属于所述样品的至少一些细胞被至少部分地置于的水平离所述显微镜的物镜更近。29.根据权利要求21所述的方法，其中使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平面相对于所述水平偏移包括使所述显微镜聚焦使得所述显微镜的焦平...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：思迪赛特诊断有限公司，
类型：发明
国别省市：