基于空间特征分析的病理预测制造技术

本公开提供系统和方法，所述系统和方法涉及处理数字病理图像。更具体地，检测第一类对象(例如，淋巴细胞)的描绘和第二类对象(例如，肿瘤细胞)的描绘。识别每个生物学对象描绘的位置，所述位置用于生成多个空间

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于空间特征分析的病理预测
[0001]优先权
[0002]本申请根据美国法典第35章第119(e)条要求于2020年9月11日提交的美国临时专利申请号63/077,232和于2020年5月18日提交的美国临时专利申请号63/026,545的权益。


[0003]本申请一般涉及数字病理图像的图像处理以生成表征图像中特定类型的对象的空间信息的输出。更具体地，可以处理数字病理图像以生成表征跨图像的全部或部分的一种或多种类型的生物学对象的描绘的空间分布和相互关系的度量。

技术介绍

[0004]图像分析包括处理单个图像以生成图像级结果。例如，结果可以是对应于关于图像是否包括特定类型的对象的评定的二元结果。作为另一示例，结果可以包括在图像内检测到的特定类型的对象的数量的图像级计数。在数字病理学的背景下，结果可以包括在样品的图像内检测到的特定类型的细胞的计数、在整个图像中一种类型细胞的计数相对于另一种类型细胞的计数的比率和/或特定类型细胞的密度。
[0005]这种图像级方法可以很方便，因为它可以促进简单的元数据存储，并且可以根据结果的生成方式轻松理解。然而，这种图像级方法可从图像中去除细节，这可能会妨碍检测所描绘的情况和/或环境的细节。这种简化在数字病理学背景下可能特别有影响，因为特定类型的细胞的当前或未来潜在活动可能在很大程度上取决于微环境。
[0006]因此，开发处理数字病理图像以生成反映所描绘的生物学对象的空间特性的输出的技术将是有利的。

技术实现思路

[0007]在一些实施例中，提供了一种计算机实现方法，该计算机实现方法包括访问数字病理图像的数字病理图像处理系统，该数字病理图像描绘来自受试者的生物学样品的切片。该数字病理图像处理系统在数字病理图像内检测第一组生物学对象描绘和第二组生物学对象描绘。第一组生物学对象描绘中的每一者描绘第一类型生物学对象中的第一生物学对象。第二组生物学对象描绘中的每个生物学对象描绘描绘第二类生物学对象的第二生物学对象。该数字病理图像处理系统使用第一组生物学对象描绘和第二组生物学对象描绘生成空间
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分布度量，该空间
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分布度量表征第一组生物学对象描绘相对于第二组生物学对象描绘的位置。该数字病理图像处理系统使用该空间
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分布度量生成对应于受试者的预测生物学状态或针对受试者的潜在治疗的受试者级结果。该数字病理图像处理系统生成包括该受试者级结果的显示。在特定实施例中，第一类型的生物学对象包括第一类细胞，并且第二类型的生物学对象包括第二类细胞。在特定实施例中，第一类型的生物学对象包括淋巴细胞，并且第二类型的生物学对象包括肿瘤细胞。在特定实施例中，该数字病理图像描绘来自受试者的用一种或多种染色剂处理之后的生物学样品，该一种或多种染色剂中的每种染色
剂增强第一类型的生物学对象或第二类型的生物学对象中的一个或多个生物学对象的外观。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过以下方式生成该空间
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分布度量：对于一个或多个第一生物学对象描绘中的每个第一生物学对象描绘，识别数字病理图像内对应于第一生物学对象描绘的第一点位置；对于一个或多个第二生物学对象描绘中的每个第二生物学对象描绘，识别数字病理图像内对应于第二生物学对象描绘的第二点位置；和基于第一和第二点位置确定该空间
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分布度量。在特定实施例中，数字病理图像内的第一点位置指示第一生物学对象描绘的位置。在特定实施例中，通过针对第一生物学对象描绘计算均值点位置、质心点位置、中值点位置或加权点位置来选择数字病理图像内的第一点位置。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过针对一个或多个第一生物学对象描绘中的至少一些第一生物学对象描绘中的每个第一生物学对象描绘并且针对一个或多个第二生物学对象描绘中的至少一些第二生物学对象描绘中的每个第二生物学对象描绘计算对应于第一生物学对象描绘的第一点位置与对应于第二生物学对象描绘的第二点位置之间的距离来生成该空间
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分布度量。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过针对一个或多个第一生物学对象描绘中的至少一些第一生物学对象描绘中的每个第一生物学对象描绘识别第二生物学对象描绘中与第一生物学对象描绘和第二生物学对象描绘之间的距离相关联的一个或多个第二生物学对象描绘来生成该空间
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分布度量。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过以下方式生成该空间
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分布度量：定义被配置为将数字病理图像的区域划分成一组图像区域的空间格；将一个或多个第一生物学对象描绘的每个第一生物学对象描绘分配给该组图像区域中的图像区域；将一个或多个第二生物学对象描绘的每个第二生物学对象描绘分配给该组图像区域中的图像区域；和基于图像区域分配生成该空间
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分布度量。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过以下方式生成该空间
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分布度量：确定该组图像区域中的比相邻图像区域有更大的概率包括第一生物学对象描绘的第一组一个或多个图像区域；确定该组图像区域中的比相邻图像区域有更大的概率包括第二生物学对象描绘的第二组一个或多个图像区域；和进一步基于第一组图像区域和第二组图像区域确定该空间
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分布度量。该数字病理图像处理系统通过以下方式生成该空间
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分布度量：确定该组图像区域中的比相邻图像区域有更大的概率包括第一生物学对象描绘和第二生物学对象描绘两者的第三组一个或多个图像区域；和进一步基于第三组图像区域确定该空间
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分布度量。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过以下方式使用第一空间
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分布度量生成对应于受试者的预测生物学状态或针对受试者的潜在治疗的受试者级结果：将为数字病理图像生成的空间
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分布度量与为先前数字病理图像生成的先前的空间
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分布度量进行比较；并基于该比较输出为先前数字病理图像生成的受试者级结果。在特定实施例中，该数字病理图像处理系统通过使用经训练的机器学习模型并基于该空间
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分布度量的处理以及第一组生物学对象描绘和第二组生物学对象描绘确定受试者的诊断、预后、治疗建议或治疗资格评估来生成该受试者级结果。在特定实施例中，该空间
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分布度量包括基于K最近邻分析定义的度量；基于Ripley
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s K函数定义的度量；Morisita
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Horn指数；莫兰指数；基于相关函数定义的度量；基于热点/冷点分析定义的度量；或以基于克里金的分析为基础定义的度量。在特定实施例中，该空间
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分布度量是第一类型的度量。该数字病理图像处理系统使用第一组生物学对象描绘和第二组生物学对象描绘生成第二空间
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分布度量，该第二空间
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分布度量表征第一组生物学对象描绘相对于第二组生物学对象描绘的位置。
该第二空间
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分布度量是不同于第一类型的度量的第二类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：通过计算系统访问数字病理图像，所述数字病理图像描绘从具有给定医学病况的受试者收集的生物学样品的切片；在所述数字病理图像内检测一组生物学对象描绘，所述一组生物学对象描绘包括第一类生物学对象的第一组生物学对象描绘和第二类生物学对象的第二组生物学对象描绘；生成所述生物学对象描绘的一个或多个关系
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位置表示，所述一个或多个关系
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位置表示中的每个关系
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位置表示指示第一生物学对象描绘相对于第二生物学对象描绘的位置；使用所述一个或多个关系
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位置表示来确定空间
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分布度量，所述空间
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分布度量表征所述第一组生物学对象描绘的至少一部分被描绘为散布有所述第二组生物学对象描绘的至少一部分的程度；基于所述空间
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分布度量生成结果，所述结果对应于关于调节免疫反应的给定治疗将有效治疗所述受试者的所述给定医学病况的程度的预测；基于所述结果确定所述受试者符合临床试验资格；和生成包括所述受试者符合所述临床试验资格的指示的显示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述空间
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分布度量包括：基于K最近邻分析定义的度量；基于Ripley
’
s K函数定义的度量；Morisita
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Horn指数；莫兰指数；基于相关函数定义的度量；基于热点/冷点分析定义的度量；或以基于克里金的分析为基础定义的度量。3.根据权利要求1所述的方法，其中：所述空间
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分布度量是第一类型的度量；所述方法进一步包括使用所述一个或多个关系
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位置表示来确定第二空间
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分布度量，所述第二空间
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分布度量表征所述第一组生物学对象描绘的至少一部分被描绘为散布有所述第二组生物学对象描绘的至少一部分的程度，其中所述第二空间
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分布度量是不同于所述第一类型的度量的第二类型的度量；且所述结果是进一步基于所述第二空间
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分布度量生成的。4.根据权利要求3所述的方法，其中生成所述结果包括使用经训练的机器学习模型处理第一空间
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分布度量和所述第二空间
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分布度量，所述经训练的机器学习模型已经使用一组训练元素进行了训练，所述一组训练元素中的每个训练元素对应于已接受与所述临床试验相关联的特定治疗的另一受试者，并且所述一组训练元素中的每个训练元素包括另一组空间
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分布度量和指示所述给定治疗激活另一受试者的免疫反应的程度的反应性值。5.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述结果包括将所述空间
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分布度量的值与阈值进行比较。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述给定医学病况是某种类型的癌症，并且其中所述给定治疗是免疫检查点阻断治疗。7.根据权利要求1所述的方法，其中对于所述一组生物学对象描绘中的每个生物学对
象描绘，所述一个或多个关系
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位置表示包括一组坐标，所述一组坐标标识所述生物学对象描绘在所述数字病理图像内的位置。8.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述生物学对象描绘的所述一个或多个关系
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位置表示包括：对于所述第一组生物学对象描绘中的每个生物学对象描绘，识别所述数字病理图像内与所述生物学对象描绘对应的第一点位置；对于所述第二组生物学对象描绘中的每个生物学对象描绘，识别所述数字病理图像内与所述生物学对象描绘对应的第二点位置；和将所述第一点位置与所述第二点位置进行比较。9.根据权利要求8所述的方法，其中通过针对所述第一组生物学对象描绘中的所述生物学对象描绘计算均值点位置、质心点位置、中值点位置或加权点位置来选择所述数字病理图像内的所述第一点位置。10.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述空间
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分布度量包括：针对所述第一组生物学对象描绘中的至少一些生物学对象描绘中的每个生物学对象描绘并且针对所述第二组生物学对象描绘中的至少一些生物学对象描绘中的每个生物学对象描绘，计算对应于所述第一组生物学对象描绘中的所述生物学对象描绘的所述第一点位置与对应于所述第二组生物学对象描绘中的所述生物学对象描绘的所述第二点位置之间的距离。11.根据权利要求8所述的方法，其中确定所述空间
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分布度量进一步包括：针对所述第一组生物学对象描绘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骁，戴柬，F，
申请(专利权)人：豪夫迈，
类型：发明
国别省市：