[发明专利]利用多个波长处理生物试样的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于表征或对生物试样进行分类(划分或分组， classify)的系统和方法。

背景技术

在医学行业中，常常需要实验室技术人员，例如细胞学技术人 员，来检查细胞试样中是否存在指定的细胞类型。例如，目前需要 检查子宫颈-阴道巴氏(Papanicolaou，Pap)涂片。巴氏涂片已成为 用于检测癌症和癌前子宫颈病变的有效工具。通过其诊断癌前病变 (灵敏度)同时避免假阳性诊断(特异性)的能力来检测子宫颈筛 选和其他试样筛选的可靠性和效力。而这些标准取决于细胞学解释 的准确性。

传统上，病理学家可以通过观察个体细胞核的特性而对生物试 样进行单细胞分析，或者通过寻找细胞在载玻片上呈现的细胞结构 中的特征结构而对生物样品进行情境分析(contextual analysis)。为 了有利于这种检查过程，已开发出了自动筛选系统来处理多个显微 镜载玻片。在一种典型的系统中，操作成像仪以提供细胞试样载玻 片的一系列图像，每幅图像示出该载玻片的不同部分。然后，处理 器或控制器对这些图像数据进行处理以提供关于该试样的定量或 预后信息(prognostic information)。在提供这种诊断信息时，处理 器可以执行单细胞分析或情境分析，或两者均执行。

在一些自动筛选系统中，处理器使用诊断信息来描绘每个试样 中的正常和异常或可疑生物材料。也就是，处理器将细胞学技术 人员的注意力集中到最相关的细胞上，其中可能放弃其余细胞而 不再进行检查。在这种情况下，筛选装置使用诊断信息以确定最 相关的生物学对象以及它们在载玻片上的位置。将该位置信息提 供给检查显微镜，其自动行进到鉴别的位置并集中生物对象以供 细胞学技术人员检查。然后，细胞学技术人员可以对最相关的生 物学对象(例如，具有与恶性肿瘤细胞或恶性肿瘤前期细胞一致 的属性的对象)进行电子标记以供病理学家进一步检查。

例如，在一种自动系统中，根据图像数据鉴别出对象或“所感 兴趣对象”(OOI)。对象或OOI可以是试样的单个细胞或细胞簇的 形式。该系统可以被配置成对鉴别的区域或对象进行排序(分级， rank)，例如，根据某些细胞或对象具有异常状态(如恶性肿瘤或恶 性肿瘤前期)的风险程度。例如，处理器可以评价对象的细胞核积 分或平均光密度，并根据它们的光密度值对对象进行排序。这些对 象连同它们的相对排序和坐标可以储存以用于后续的处理、检查或 分析。美国专利公开No.2004/0254738A1中描述了处理图像数据 和OOI的已知成像系统和方法的其他方面。

总的来说，由于技术人员的注意力集中在那些可疑载玻片或每 个载玻片中数量有限的更相关对象上，因此自动筛选系统的使用是 有效的。然而，可以对自动筛选系统进行改进。例如，为了降低假 阳性或“假异常”结果的几率，可以改进其中自动系统处理人工假 象(artifact)的方式。可以认为人工假象是没有诊断价值的对象。 造成假阳性的一个原因是人工假象的存在，其可以大量存在于试样 样品中并以模拟异常试样的大块深色对象的形式存在。人工假象可 以在包含正常细胞的对象的排序之上。

例如，与异常核相比，通常正常核的DNA含量更低或结构更 少。如果排序靠前的对象中不存在人工假象，则正常载玻片中的大 多数细胞的DNA含量分布紧密。然而，模拟异常细胞的大量人工 假象的排序在大多数正常细胞之前，因此这些人工假象在数据建模 中产生了假警报。这些人工假象可能会阻碍对真实细胞的排序以及 真实细胞正确地出现在具有“高”DNA含量的细胞表中。因此， 不是选择应该进行检查的细胞，自动系统可能会错误地相信人工假 象为异常细胞并选择排序在异常核之前的人工假象。这导致选择较 少数量的真正具有细胞的对象以及选择较少数量的认为需要细胞 学技术人员进行检查的异常对象，因而潜在地造成准确性降低的和 不准确的分析和诊断。