对血细胞进行成像的制作方法
【专利说明】对血细胞进行成像
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求2013年3月11日提交的美国临时申请61/776，740和2013年3月15日提交的美国临时申请61/794，946的权益。这些申请的完整内容通过引用合并到此。
技术领域
[0003]本发明涉及例如使用电子成像系统对血细胞进行成像。
【背景技术】
[0004]很多成像和扫描应用以自动化方式获取图像。解释这些图像可能需要标识图像内的一个或多个对象。虽然可以手动地进行这种标识，但处理是耗时的并且可能往往会出错。
【发明内容】
[0005]可以在多个单独波长处对生物标本进行成像，并且可以获取图像集合。可以通过处理图像中的一个或多个来确定生物标本的特性。例如，处理低放大率图像可以包括:对红血细胞(RBC)进行计数；对血液成分(例如白血细胞(WBC)和有核红血细胞(nRBC))进行定位并且计数；以及对血小板进行计数，。例如，处理高放大率图像可以包括:表征RBC的特征；计算WBC差异；以及对WBC进行分类。
[0006]在一个方面中，一种用于对基底上的生物样本中的细胞进行定位的方法，包括:图像获取设备获取所述基底上的第一位置的多个图像。以不同的照射波长获取所述多个图像中的每个图像。所述方法还包括:处理器标识多个图像中的细胞质材料的位置；以及处理器标识多个图像中的细胞核的位置。所述方法还包括:处理器基于所述细胞质材料的位置和所述细胞核的位置来标识所述多个图像中的细胞的位置。所述方法还包括:处理器将细胞类型分配给所述多个图像中的细胞中的至少一些；以及对所述多个图像中的至少一个细胞类型进行计数。
[0007]在另一方面中，本公开特征是一种确定基底上的生物样本的白血细胞(WBC)差异的方法。所述方法包括:图像获取设备获取所述基底上的第一位置的多个图像，包括:以不同的照射波长获取所述多个图像的每个图像；处理器标识多个图像中的WBC核的位置。标识所述WBC的位置包括:基于关于所述多个图像中的WBC的第一假设而生成第一核掩模，基于关于所述多个图像中的WBC的第二假设而生成第二核掩模，以及将所述第一核掩模和所述第二核掩模进行相交，以生成核分段。所述方法还包括:基于所述核分段而测量所述WBC的一个或多个特征；以及使用所测量的特征以确定所述WBC差异。
[0008]在另一方面中，本公开特征是一种对基底上的生物样本中的白血细胞(WBC)进行分类的方法。所述方法包括:图像获取设备获取所述基底上的第一位置的多个图像；以及处理器将所述多个图像中的对象分类到WBC分类群组。所述方法还包括:处理器将来自至少一些分类群组的对象标识为未分类的对象；以及在用户接口上显示已分类的对象中的至少一些以及所述未分类的对象。
[0009]在其它方面中，本公开特征是计算机可读存储设备，其编码有使得一个或多个处理器实现上述方法的计算机可读指令。在其它方面中，本公开特征是一种成像系统，包括:图像获取设备，其配置为获取基底上的第一位置的多个图像。可以以不同的照射波长获取所述多个图像中的每个图像。所述系统还包括:一个或多个处理器，其连接到所述图像获取设备，其中，所述处理器配置为实现上述方法。
[0010]上述各方面的实现方式可以包括以下中的一个或多个。
[0011]可以使用1X物镜来获取所述多个图像。所述至少一个细胞类型可以包括白血细胞和有核红血细胞中的至少一个。获取所述多个图像可以包括:使用50X物镜来获取所述多个图像。所述第一假设可以包括所述WBC是粒细胞的假设。所述第二假设可以包括所述WBC是无粒的假设。所述特征可以包括WBC的面积、WBC的形状、WBC的颜色以及WBC的光学密度和WBC的纹理中的一个或多个。可以在所述WBC分类群组中确定用于中性细胞的核复杂度的值和用于淋巴细胞的非典型性的值中的至少一个。可以在所述用户接口上显示用于所述核复杂度的值和用于所述非典型性的值中的至少一个。可以在对所述对象进行分类之前从所述图像移除非WBC对象。所述非WBC对象可以包括血小板、凝块、巨血小板和小巨核细胞中的一个或多个。可以使用多级分类器来对所述多个图像中的对象进行分类。所述多级分类器的至少一个级可以包括基于线性判别分析(LDA)的分类器。所述多级分类器的至少另一级可以包括贝叶斯分类器。所述WBC分类群组可以是基于WBC成熟途径的。所述未分类的对象可以包括不成熟细胞、胚细胞、前单核和前淋巴中的一个或多个。可以排除稀有的、受损的或失焦的细胞不被分类到WBC分类群组中。
[0012]除非另外定义，在此使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同意义。虽然与在此所描述的相似或等同的方法和材料可以用在本发明的实践或测试中，但以下描述合适的方法和材料。在此所提及的所有公开物、专利申请、专利和其它引用通过其完整引用合并到此。在冲突的情况下，包括定义的该说明书将优先。此外，材料、方法和示例仅为说明性的，而非意图限制。
[0013]根据以下的详细描述和附图以及权利要求，本发明的其它特征和优点是明显的。
【附图说明】
[0014]图1是成像系统的实施例的示意图。
[0015]图2是示出成像系统的各个模块的框图。
[0016]图3是用于对白血细胞(WBC)和有核红血细胞进行定位并且计数的流程图。
[0017]图4是用于确定WBC差异的处理的流程图。
[0018]图5是用于对WBC进行分类的处理的流程图。
[0019]图6是用于对细胞进行分类的处理的流程图。
[0020]图7是示例分类方案。
[0021]图8是计算设备的示意图。
【具体实施方式】
[0022]可以在多个单独波长处对生物标本进行成像，并且可以获取图像的集合。可以通过处理这些图像中的一个或多个来确定生物标本的特性。例如，低放大率图像的处理可以包括:对红血细胞(RBC)进行计数；对血液成分(例如白血细胞(WBC)和有核红血细胞(nRBC))进行定位并且计数；对血小板进行计数。例如，高放大率图像的处理可以包括:表征RBC的特征；计算WBC差异；对WBC进行分类。计算WBC差异例如可以包括:对血液中的多个不同类型的WBC进行计数。在一些实现方式中，计算WBC差异可以包括:计算血液中的不同类型的WBC的百分比。
[0023]成像系统
[0024]图1示出采用在此所描述的快速自动聚焦方法的成像系统100的一个实施例。成像系统100包括成像硬件105，其受控于计算机190。计算机190通常包括中央处理单元192、硬驱194和随机存取存储器196。
[0025]在图1所示的成像系统中，光源110照射包括生物标本135的载片130。光源110包括不同色彩的单独光源。在一个示例中，光源110可以包括蓝色、绿色、黄色和红色发光二级管(LED)。也可以使用其它类型的彩色光源。光源110可以用于低放大率成像、高放大率成像或二者。
[0026]载片安装第一电动级120上，其能够在水平平面(其平行于所成像的载片的表面)中移动，使得载片130的任何部分可以位于物镜140之下。第二电动级150上下移动物镜140，以方便聚焦在载片130上所沉淀的标本135上。载片130与物镜140之间的距离称为“焦距”。在此示例中，焦距的减少暗示着朝向载片130垂直地移动物镜140。可替代地，也可以通过朝向物镜140垂直地移动载片130 (例如通过移动第一电动级120)来调整焦距。在一些实现方式中，载片130和物镜140都可以移动，以方便调整焦距。在水平平面中移动第一电动级120所相对于的轴典型地称为X和Y轴。第二电动级150移动物镜140所沿着的垂直轴典型地称为Z轴。这三个轴定义系统100用于相对于载片130对空间中的任何(x，y，z)点进行成像的坐标系统。
[0027]来自源110的光穿过载片130，并且由物镜140投影到相机160的传感器上。传感器可以例如是电荷耦合器件(CCD)阵列。图1描述“亮场”显微镜的示例，其中，因为载片上的对象吸收光并且因此在相机所产生的图像中较暗，所以它们是可视的。成像硬件105可以包括一个或多个附加透镜。其它显微镜模式(例如焚光、暗场或相差)也可以生成在此所描述的快速自动对焦方法可应用于的图像。
[0028]如果在非优化焦距处获取图像，则该图像是模糊的，并且典型地对于很多图像处理应用是不合适的。如果载片130的表面是完美地平面的，则系统100可以通过确定对应于在三个(X，y)位置处的对焦图像的正确z高度并且然后将平面配合到这些(X，y, z)点来简单地获取对焦图像。平面等式然后提供用于载片上的任何其它(x，y)位置的对焦z高度。然而，实际上，归因于载片130和/或级120的表面的不规则性，根据上述平面配合不能精确地确定用于给定位置的焦距。因此，通常，可能需要对于载片上的不同(x，y)位置处获取的每个图像略微地调整焦距。
[0029]在图像获取后，相机160将图像发送到计算机190，以用于处理。如果图像受处理得足够快，则来自一个图像位置的焦距数据可以用于调整在用于捕获图像的下一位置处的焦距。这样允许系统调整对应于不同位置的焦距的变化，并且进而产生用于显示的更精确地聚