专利名称：一种自动处理生物样本的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种在实验室环境下处理和检查生物样本的系统。
背景技术：
在许多条件下都需要对生物样本进行检查以便诊断。通常来讲，病理学者和其它诊断医生会采集并研究来自病人的样本，并通过显微检查以及其它的设备来对这些样本细胞进行评估。在病理分析和诊断操作中通常涉及许多操作步骤，这包括生物样本如血液和组织的采集，样本的处理，显微镜载玻片的制备，染色，检查，再测试或者再染色，采集其它的样本，样本的再检查，直到最终提供诊断结果。在诊断过程中可能涉及许多的医务人员或兽医，这包括医生、抽血医生或其它采用样本的操作人员，病理学家、组织学家以及处理、运送以及检查样本等的其它人员。组织处理操作需要从手术室到实验室再到诊断医生或医生，这一整套操作的复杂性在大型的医疗环境下会变得更为复杂，因为那里每天都有大量的样本需要处理、加工并检查。
组织处理中的各个操作步骤现在已经用仪器设备实现自动化了，其中的每一台设备通常都由一台专用的计算机或操作台上一台计算机化的控制器进行控制。在某些实验室中，信息可在自动设备和/或网络实验室或医务信息系统如保存有病人数据或跟踪数据的系统之间共享。其中一例自动设备是一种自动的组织处理系统，其中生物样本以一种完全自动的方式被固定住并用石蜡进行渗透。这种组织处理系统可以是从California 州 Torrance 市的 Sakura Finetek U.S.A 公司获得的丁1SSUE-TEK VIPtIPTISSUE-TEK XPRESS 处理系统。
另一例自动设备是一自动显微镜载玻片盖片机，其能以自动的方式将盖机加到显微镜载玻片上。其中的一例自动盖片机可以是从California州Torrance市的SakuraFinetek U.S.A公司获得的TISSUE-TEK DRS 盖片机。另一例用在实验室的自动设备是一种自动显微镜载玻片染色机，其中各种染色剂以及其它的试剂和洗剂均自动加到批处理的显微镜载玻片上。其中一例自动式载玻片染色机可以是从California州Torrance市的Sakura Finetek U.S.A公司获得的丁丨SSUE-TEK DRS 染色系统。
尽管有了这些自动设备，但病理学家以及其它的诊断医生和实验人员通常都会在生物样本的处理和检查过程中参与到许多操作中。例如一旦对一个样本进行了染色，那么显微镜载玻片上的切片染色样本通常是在显微镜下进行物理检查。这通常需要将显微镜载玻片送到实验室之外的诊断医生那里，或者是要诊断医性进到实验室中检查该显微镜载玻片。在初始的检查操作之后，诊断医性评估是否需要进行其它的测试。这些测试有可能需要从病生那里进一步采集样本，或者是进一步测试已采集的样本。例如，诊断医性有可能需要对现有的样本进行进一步切片以及不同的染色形式，或者是采用其它的规程。这就有可能导致下面操作中一个或多个操作的重复:采样、切剪、处理、渗透、包埋、切片、盖片、染色、检查等。所有这些均导致时间的拖延以及组织受损。在重复了其它测试和操作之后，病理学家会重复检查步骤，然后仍有可能请求重复性的进一步测试，直到其得到最终的结果。即使在这些操作中使用自动仪器，其中需要许多运送工作以及人为的参与。
因此，这就需要一种生物样本的处理和检查系统和方法，其能提高自动操作的自动化程序和精度，减少检查过程中被处理样本的运送工作，缩短所延迟的时间，降低不便性以及重复性诊断和处理操作中所涉及的变劣的可能。此外，还需要提高这些操作的速度从而提高诊断和处理工作。发明内容
本发明通过提供一种自动系统在很大程度上减少了现有的自动生物样本处理和检查系统和方法的缺点，在本发明提供的系统中，用网络通讯所提供的反馈数据来处理生物样本，并且其中会生成一个诊断图像数据，然后将该数据发送给所的人群如诊断医生，这里可生成其它的指令以便进行重复地处理和浏览，而不需要回顾单个的切片。
在本发明系统中提供了一种自动处理装置，其能采集并处理生物样本，获取显微镜数据的图像，根据需要输送图像进行浏览，然后确定下一步处理操作。在一示例中，样本经采集后根据需要进行处理从而生成染色的显微镜载玻片。这包括:用医院或实验室信息系统中记录的数据自动进行的组织处理，其包括石蜡渗透。然后将处理后的样本在同一台自动设备或另一台自动设备中输送以便根据需要包埋。再有，可以选择生成并记录数据。然后输送包埋的样本以便进行切片，这里同样作为选择可用所生成并记录的数据进行切片。将切片根据需要布置在显微镜载玻片上，盖片，并且作为选择按照所需的顺序用所生成并记录的数据在这些自动操作中在需要的时候进行脱蜡、洗涤和染色。由此得到的显微镜载玻片在镜查条件下进行成像，例如采用集成了电荷耦合装置(CCD)成像器的数字相机进行成像，并且按照需要保护和输送该图像数据。在一实施例中，该图像数据被传送到一判读模块如图案识别系统这里，从而基于其与图案数据库或图案确定协议的比较结果生成一个初步的诊断。根据判读系统的确定结果可自动发出指令生成其它的显微镜载玻片(如其它的染色，或其它切片，染色盖片，或其它样本采集、处理、包埋、切片、盖片等)。然后生成其它的图像并根据需要使用图案识别模块进行检查，这里也可请求进行某种其它的处理。
此外，诊断医生如内科医生或病理学家可读取该图像数据，并且判读模块也可在该程序处理过程中或者是结束之前的某一时刻提供报告，从而进行其它的诊断行为或者是根据需要对自动系统发出指令。在一个示例中，诊断医生发出指令进行其它的切片和染色操作。此外，基于图像数据或者是图案识别报告，该诊断医生可请求输送一个或多个显微镜载玻片以便进行人工检查。作为选择，该系统可自动将一个或多个显微镜载玻片定位在指定的区域以便输送给诊断医生，该系统也可采用其它的方式使这此载玻片能够被诊断医生所获取从而由诊断医生进行检查。
在一实施例中，进行的是一种“反射染色(Reflex Staining)”操作。在该操作中，系统会基于判读模块报告中的图案识别报告而推荐对生物样本进行特定的染色和/或测试。
在本发明的另一方面中，信息和生物样本能够移动。例如，生物样本前进并经过处理、包埋、超薄切片、染色以及可选的盖片系统，然后送到一成像装置这里。在成像之后，样本可在送到病理学家或送去保存之前进一步切片、染色等。在材料处理设备中生成的信息可由其它设备和计算机读取并共享，这些设备包括判读模块、信息系统以及诊断工作站等。
在本发明的另一个方面中，图像数据可经过信息通路(如一个网络或多个网络)传送给一判读模块，其与一个或多个数据库进行通讯并进行图案识别从而对自动判读提供帮助。一旦经过判读得到了结果，系统可运送材料从而进行其它的测试，也可请求调取其它的材料进行测试，还可将材料运送到诊断医生那里或保存设备那里。在一示例中，诊断医生可得到一个电子通知如电子邮件、屏幕跳出通知、标语、页面信息或自动电话通知从而知道结果已经提供，供他们考虑。该诊断医生有可能会考虑图像数据、判读报告和/或其它的数据，并有可能会同意判读结果，不同意，提供其它诊断，或发出指令进行其它操作。该诊断医生或者是一个技术人员作为选择也有可能会介入并跳过判读模块所推荐的其它操作。
该系统可以以各种方式来运送样本。例如，该样本可被译成正常并运送给诊断医生。作为选择，该样本可被判读成异常或带病并带着一个初步结果运送给诊断医生。该样本还可译成异常并带着一个不确定的结果或建议结果送给诊断医生以便其进行评估。
除了成像系统所提供的图像数据之外，该判读模块可评估任何所需的数据从而形成报告。例如，该判读模块可病人的病历从而确定先前的状况和已知的与各种病症相关的危险因素。同样，信息系统中的其它图像也可经比较和对比从而用于多种用途，如对疾病的进展进行评估。基于该操作所获得的信息，本系统可监测一特定病人的当前状况，或者在更大的范围内用来评估多个个体的流行病信息。
概要地讲，本发明提供一种处理生物样本的系统，其包括生物材料操控处理、一个能与材料操控系统进行通讯的通讯架构、切片成像模块以及一个能与切片成像模块进行通讯的判读模块，其利用切片图像数据从而生成图像数据的初始判读信息。该切片成像模块通过直接的数据链接(无线或有线)、通讯架构或者同时通过两者与判读模块进行通讯。在本发明的其它方面，包括:一确定模块，其生成染色指令数据；和/或一切片染色模块，其至少进行一项染色操作并接收所述染色指令数据；和/或一切片设备；和/或一切片指令接收模块；和/或一盖片机模块；和/或其它的材料操控或处理部件，其适于生成材料的图像数据并将其传送给一自动系统和/或人以便其进行浏览和判读。
参照附图结合本发明下面的说明，本发明的上述以及其它特征和优点将会更加清楚，附图中相同的标记表示相同的部件。
图1是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统所实施操作步骤的总体块图2是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统的一个示例的块图3是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统的另一个示例的块图4是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统的另一个示例的块图5是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统的另一个示例的块图6是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统所实施操作步骤的一个示例的流程图7是本发明一种用来处理和检查生物样本的自动系统所实施操作步骤的一个示例的流程图。优选实施例
在下面的内容中，将参照附图以举例的形式来详细描述本发明。在整个说明书中，所示的优选实施例和实例应被看成示例而不是对本发明的限定。这里所用的“本发明”是指这里描述的发明的任何一个实施例及其等同体。此外，本文中本发明提到的其它方面并不意味着所声称的实施例或方法必须包括所提到的这些方面。
总的来讲，本发明的系统涉及一种用来完成一系列操作的装置和系统，这些操作如图1所示包括:组织采集、处理、检查和重复的处理或采集。如框10所示,可通过例如活组织切片检查或抽血的方式来采集生物样本。该生物样本通过人工运送或者是借助于推车或自动运送工具运送到一个材料操控系统。在医院里，该样本可运送现场或远处的一个医疗实验室。如框20所示，样本或样本组被处理到一种适于进行所需检查的状况。
对于这种检查来说样本的处理有许多的可能。例如，可抽取一血液样本，然后将少量的血液布置在一显微镜载玻片上并盖片，这一点就像血液实验那样。然后就可选择进行染色或其它的测试规程了。在图2-5所示的实施例中，可将一组织样本处理成一种适于检查的状况，如用石蜡进行渗透和包埋，切片，染色/测试，置于一显微镜载玻片上并盖片。通常来讲，该系统能对生物样本进行充分的处理从而使之能在成像模块中进行成像，并由一诊断医生对图像数据和/或样本进行检查。需要注意的是，这里所用的“诊断医生”是指有可能想查看图像数据的任何一种人，如病理学家、医生、护士、研究人员、技术人员以及管理人员。
如框30所示，在一样本或一组样本准备好检测后，就可对该样本进行检查，并且诊断医生和/或判读模块可获取其数据。在一实施例中，作为选择可用显微镜来进行检查，当然也可用进行其它形式的检查。图像数据可用一种包括有C⑶的数字成像装置生成。该图像数据优选可由诊断医生在需要时进行读取，并且作为选择该诊断医生可通过电子布告如电子邮件、屏幕跳出通知、标语、页面信息或自动电话得知这一信息。在一优选实施例中，该图像数据还可由一判读模块读取或获得。该判读模块使用例如图案识别技术来进行数字处理从而形成一初步的诊断，并生成指令或推荐其它的操作。如框40所示，这里所说的其它操作可包括采集其它的生物样本，或者是对已经采集的样本进行进一步的处理，如进行其它的或不同的测试程序或染色规程(如框10和20所示)。然后可对样本继续进行检查、成像和判读，直到系统或诊断医生确住已经完成为止。这些重复的测试和检查在这里被称为重复的处理、测试或检查。在本发明的另一方面中，诊断医生可读取一些报告，这些报告基于判读模块所生成比较数据。在本发明的其它方面中，诊断医生可定制或进行进一步的重复处理、测试和检查。
图2-5展示了本发明用来处理和检查生物样本的几例自动系统。在这些附图中，实线和/或箭头表示信息通路，双线和轮廓箭头表示材料通路。这里所用的“材料”是指任易一种生物材料，其包括那些可在医疗、尸检、兽医或研究实验中进行检查的组织和细胞样本。这种生物材料可包括组织样本或样品，和/或生物体液如血液、血浆等。尽管该示例是针对组织进行的描述，但所述的系统并不限于此。正如这里所用的那样，生物材料在称谓上可换成样本、样品或材料。在这些示例中，材料通路表示一物理样本在实验室中或医院里所经历的运送通路。箭头方向表示的是材料从一个站点到下一个站点的进程。然而，需要注意的是，这里提供的处理台作为示例是材料的流动方向。显然，在本发明的实际使用时可以有更多、更少或者是其它的处理台，同时/或者是在本发明的实际使用时可以用到更多、更少或其它的材料通路和方向。任何形式的运输方式均可使用，只要其能按照材料通路所示那样运送材料即可。例如，材料可由机器人从一站点运送到下一个站点。其也可由人工从一个站点拿到下一个站点。此外，也可用一台机器完成多个操作步骤，此时材料并不需要从一个站点移动到所需的另一个站点。在图2的实施例中，有一个 切分台1080，这里可对组织进行切分操作。显然，切分并非是必须的操作，特别是在处理生物体液时。在切分台之后，示例中的样本经一材料通路1087行进到处理和包埋台1090。该处理和包埋台可包括手工或自动处理，其能使石蜡渗透并包埋样本。显然，该处理和包埋系统1090可包括多个自动处理设备，其也可以是用人工操作组合起来的一个或多个自动处理设备。在一个示例中，该处理和包埋台1090采用一台自动的组织处理器。在另一实施例中，使用的是一台自动包埋设备。在另一实施例中，这些设备处于两个不同位置，并且两者之间有一条材料通路(图中未示出)。作为选择，它们也可集成到一台设备中，或者是彼此之间带有自动运送功能的两台设备中。同样的情况适用于这里所述的所有处理台，即它们可根据需要进行组合和自动动作。这反映了本发明系统能灵活地应用于现在正在开发或者是未来可能开发的任易的多种自动解决方案中。在处理和包埋系统1090之后，材料可沿着通路1097运送到一个超薄切片台1100，其又被称为“超薄切片法”。材料切片或切片在超薄切片台1100这里形成，需要注意的是，任何一种能够生成薄得足以进行显微镜检查的切片技术均可用在这里。显然，如果检查不需要很簿的材料切片，那么就可不用超簿切片法。在本发明典型的使用条件下，超薄切片台1100中生成的切片一般是布置在显微镜载玻片上。在超薄切片台1100之后，生物组织切片(和载玻片)可沿着通路1107移到一染色系统1110。在这里可根据需要进行染色或其它的测试规程。在一优选实施例中，使用的是一台自动染色机。在一示例中，在染色系统1110中进行的是苏木精和曙红(hematoxylin
and eosin-----“H&E”)染色。在染色之后，样本可沿着材料通路1117运送到一盖片系统
1120从而被盖片。显然，盖片和染色均中可选的，如果有的话其可手工或自动进行。在图2所示的实施例中，染色系统1110沿着材料通路布置在盖片系统1120之前，然而这种顺序并不是必须的，也可以用其它的顺序来完成这些系统所关联的操作。在一特定的示例中，盖片系统1120就布置在染色系统1110之前。在该示例中，可将一盖片加到一显微镜载玻片上，然后再将盖上的载玻片运送到染色系统1110。在染色之后，载玻片可行进到成像器1130。在一实施例中，盖片机和染色系统均自动工作并组合在一台自动设备中。在另一种选择例中，则不需要盖片机系统。还是在另一实施例中，盖片机系统1120沿着材料通路布置在成像器1130的下游。这里需要明白的是，如果需要盖片的话，其可在所需要的任易位置上，如成像的前后以及染色的前后。通常来讲，在盖片机系统1120之后,就完成了预检查处理，组织样本已准备好用于检查。当材料沿着材料通路前进并经过处理系统时，多个设备之间可通过各种信息通路来实现信息共享，这些信息通路就形成一通讯架构1200。值得注意的是，通讯架构1200可以任易形式的通讯系统，只要其能在个体、计算机系统和/或自动处理系统之间实现通讯即可。在一示例中，该通讯架构可以是一种有线、无线或者是兼具两种形式的计算机网络。例如，信息读取点可通过连线接入到网络中并/或通过无线端口连接到网络上。尽管在该示例所展示的网络系统中通讯是通过一个网络来实现的，但也可进行直接通讯。例如，在一实施例中，处理和包埋系统1090可具有一个直连的网络链接。需要清楚的是，任易一种合适的通讯通路结构均可用于本发明，只要其能在各个系统部件实现信息共享即可。同样需要清楚的是，在其它的实施例中，不同所有的系统部件都可具有一条直连的通讯通路。此夕卜，需要清楚的是，这些通讯通路可采用任易一种形式，如数字的、模拟的、有线的、无线的、纸件的、口头的、电话的等。在一实施例中，实验室网络可用作实验室设备以及实验室信息系统1220和其它的工作站1240和1245 (其有可能包括有一个计算机系统，如一台或多台个人计算机和/或服务器)之间进行通讯的通讯架构1200的一部分，其中的实验室设备可参见附图标记1080、1090、1100、1110、1120、1130、1140、1230。该实验室网络可以与同样是通讯架构1200一部分的医院网络并网。在这种实施例中，其它的设备有可能会通过该通讯架构1200来读取实验室信息系统1220或其它实验室设备上的信息。其中的其它设备例如包括:诊断医生或管理人员工作站1240、医院信息系统1210，同时在某些实施例中还有判读模块1230。需要清楚的是，该信息系统的灵活性旨在实现必要的信息流动从而在需要时跟踪所处理的样本，并且能将必要的信息发布给适当的用户。还有其它许多种通讯系统可供选择以满足这种需要，同时这里所展示并讨论的示例仅用于展示目的，其并非是在系统范围或灵活性的限定。参见该示例，信息通路1085表示的是切分台1080和其它想要的任易一种部件之间通过通讯架构1200进行通讯的一例通讯通道。同样，通讯通道1095、1105、1115、1125、1135、1155、1215、1225、1235、1245、1255和1265所表示的则是处理和包埋台1090、超薄切片台1100、染色系统1110、盖片机系统1120、成像器1130、存储设备1150、医院信息系统1210、实验室信息系统1220、判读模块1230、诊断医生工作站1240、技术人员工作站1250和/或现场或远程数据存储设备1260、或其它任易一种想要的部件之间的几例通讯通道。信息的共享可以是自动的、人工的或概念上的。例如，信息可由两台通讯连接的机器直接共享，其也可通过一用户人工输入到另一台设备中而被该用户所获得，或者是由一台包括有图2中所示多台设备的机器参与到内部通讯中。这种信息的共享通常涉及两向通讯。例如，可将一个具有慢性病症状的病人的图像送到病人信息存储器的数据库中，同时从数据库中提取出先前得到的该病人的信息，从而监测该病症的进展情况。在另一实施例中，材料通路上的每一个处理台均能通过通讯架构1200进行通讯，并且这些处理台可相互交流该材料沿着材料通道进展信息和其它信息，这一点将在下面详细论述。
在本发明另一实施例中，生物样本、工件以及系统的不同处理台均可用机器识别码来标识，如RFID标签、形状识别符、颜色识别符、数字或单词、其它的光学代码、条形码等。这些标识符可由一 PC (任易一种计算机设备)、医院信息系统1210、实验室信息系统1220或它们的组合记录下来从而生成提供给数据库的数据，如数据存储设备1260中保持的数据。可被跟踪的数据例如包括病人信息和病历、所采集的生物样本的信息、生物样本的到达及离开时间、样本上所进行的测试、样本上所进行的处理、加到样本上的试剂、进行的诊断、相关的图像等。这种对生物样本进行处理和检查的自动系统所进行的下一步操作就是对样本进行检查。在该操作中，生物样本在进行了成像所需的处理之后被送到成像器1130。在图2所示的示例中，一旦所需的染色处理例如在染色系统1110中进行完毕，那么这种处理也就足够了，作为选择也可(在染色之前或之后)在盖片机系统1120中加上显微镜载玻片。成像器1130至少获得材料样本的一个图像。成像器1130可包括有一个或多个成像器。该成像器可以是任易一种能够生成图像的系统，只要该图像能够在判读模块1230中判读即可。在所示的实施例中，成像器1130包括一个显微镜和一个能够记录显微镜视野中数字图像的相机。例如，可用一种基于光学CCD的相机来生成数字图像数据。该数字图像数据可以以任何形式保存下来，只要其能根据需要被判读模块1230、诊断医生工作站1240和/或技术人员工作站和/或需要读取该图像数据的人如诊断医生或实验室工作人员读取即可。合适的数据存储设备例如包括有与成像器1130相连的现场存储设备(如硬盘驱动器、移动存储、闪存、光学存储器如CD或DVD等)、和/或网络存储器如数据存储器1260所示意的存储器。需要清楚的是，除了图像数据之外，成像器1130可生成任何形式的信息。例如，成像器1130作为选择可以与其它类型的数据关联起来，例如与该图像数据相关的病人信息日志，这一点这里还将进一步描述。作为选择，也可用另一种处理系统来将该图像数据与其它数据关联起来。所生成的这类信息旨在判读模块1230据此足以进行判读处理并能生成所需的报告。判读模块1230可采用所需的任何一种形式，如专用的计算系统，作为选择，其也可是一个在多用途计算系统上运行的模块。在其它的示例中，成像器1130的一部分、医院信息系统1210的一部分、实验室信息系统1220的一部分也可是独立的，或者是位于某一个能从成像器1130获得数据的地方。尽管这些附图描述了一个判读模块1230，但需要明确的是这里也可采用多个判读模块1230。在进一步示例中，诊断医生工作站1245可包括多个判读模块1230或者是判读模块客户程序，后者能使诊断医生在现场基于所获得的数据进行判读，其中的数据包括但不限于来自成像器1130的图像数据。在图2的实施例中，判读模块1230通过通讯架构1200进行通讯。该判读模块1230可根据需要直接从成像器1130读取数据，或者通过数据存储设备1260或现场数据存储设备读取数据。判读模块利用图像数据和其它数据来进行分析和推荐。在一实施例中，这种分析包括判读模块1230中图案识别系统所进行的图案识别分析。作为图案识别的一种形式，来自成像器1130的图像数据与数据库中的一个已知图案进行比较。如果相似性足够高，那么匹配图案就布置在推荐、诊断或进一步处理指令做出的地方。该图案数据库可以是判读模块1230的一部分，其也可位于判读模块的外部，如数据存储器1260中，或实验室信息系统1220中。
在成像器1130成像之后，成过像的样本的下一步处理可由技术人员、诊断医生或其它人员指定，其优选由判读模块1230自动给出。该判读模块1230在配置上例如确定该样本是否需要进行其它的处理，此时其可沿着材料通路1147行进，作为选择其可进到存储设备1150，此时其还可沿着材料通路1157行进，作为选择其可提供给诊断医生或其它医护人员供其人工监测，此时其亦可沿着材料通路1247行进。在该示例中，在样本行进以便进一步处理的地方，样本经通路1147返回到染色器1110，这里其可进行其它的操作，如特定的
染色，免疫组织化学(immunohistochemistry-----1HC)、原处杂交(ISH),倍增或其它染色
或测试操作。接着，样本按照已经讨论的那样沿着材料通路行进返回到成像器1130。最后，测试并成像过的样本如图所示那样由存储设备1150保存起来。在本示例中，在诊断医生或其它人员人工监测之后，样本可返回来进行进一步的处理，如返回到染色系统1110中，其也可保存到存储设备1150中。以后，作为选择，处理过的样本可根据需要从存储设备1150提取出来。工作站如诊断医生工作站1240，或其它工作站如技术人员工作站1250可具有所需的结构，这包括通过通讯架构1200与系统中其它部件进行通讯的计算系统。作为选择，这些工作站可包括有某一工作区域中如材料存储单元、设备、电话等中有可能用到的其它部件。在一实施例中，工作站1240、1250能够读取与生物样本处理有关的信息以及这些处理的结果，这包括来自成像器1130的图像数据以及来自判读模块1230的判读数据或报告。图3、4和5中展示了生物样本处理系统的其它几个示例。在图3展示的实施例中有一个反射染色模块2300，其包括染色系统1110、成像器1130以及判读模块1230，它们组合起来做成一台自动仪器，即反射染色模块2300。作为选择，它们也可是处于不同位置的几台单独的仪器。检查之前的处理可由反射染色模块2300内部和外部的仪器来进行，如在切分台1080、处理和包埋系统1090、超簿切分台1100以及染色和盖片系统1110、1120中进行。正如已经讨论的那样，这里需要明确的是，盖片和染色可按照所需的任易一种顺序进行，其也可在一台仪器中完成。在本实施例中，作为染色系统1110的一个部分这里有两个染色系统。该染色系统11 10包括有H&E/SS染色和盖片系统2110和IHC/ISH染色和盖片系统2160。在H&E/SS染色和盖片系统2110这里，生物样本可进行H&E或专门染色(“SS”)并且可选择进行盖片。在IHC/ISH染色和盖片系统2160，材料可进行免疫组织化学(IHC)或原处的杂交(ISH)染色，并且作为选择可在载玻片上加上一个盖片。也可进行其它的染色或测试规程。在染色机/盖片机1110、1120之后，生物样本沿着材料通路1117行进到反射染色模块2300中的成像器1130。需要明确的是，该材料通路1117是可选的，该样本既可呆在原处不同，也可移到一个中间位置，并在这里由成像器1130生成图像数据。在该示例中，图像数据沿着数据通道2135送到反射染色单元2300中的判读模块1230。尽管图中所示的是一条直接的数据通道，但需要明确的是由前面所讨论的任何一种装置所实现的通讯装置包括网络均可用来给判读模块1230提供数据，或者是提供一个接入位置，判读模块1230在该位置这里读取数据，如现场的或者是远程的数据存储模块1260。尽管在图3中没有展示通讯架构1200，但需要明确的是各个部件与通讯架构1200均具有数据通道，作为选择也可在各个部件之间存在有数据通道。在本示例中，诊断医生工作站1240和反射染色模块2300之间有一条信息通道2305，并且存储设备1150和反射染色模块2300之间也有一条信息通道2175。需要明确的是这些通道可以是如图所示的直连信息通道，同时作为选择其也可以是通过通讯架构形成的间接通道，其中的通讯架构在图3中没有展示。生物样本的后续操作可如图所示由判读模块1230、诊断医生或其它人员按照前面讨论的重复处理来完成。图3还展示出在诊断医生工作站1240和存储设备1150之间有一条材料通路。图4展示了本发明所采用的材料和信息操控装置的另一个实施例。与前面所描述的实施例一样，细实线箭头如前所述用来表示信息通道，如信息通道3105，信息通道3175以及信息通道3235。此外，粗的中空箭头如前所述用来表示材料通路，如材料通路3087、材料通路3097、材料通路3107、材料通路3177、材料通路3157和材料通路3237。图4所示的实施例与图3所示的实施例有许多相似的地方。简单地讲就是，材料从切分台1080前进到处理和包埋台1090，再到超簿切片台1100，然后再到反射染色台3300。从反射染色台开始，材料可送到诊断医生工作站1240或存储设备1150，以及这两者之间。这些操作台中的每一个操作台与图3所描述的相应操作台在描述上以及材料和信息的共享特性上均相同。图4所示的系统表明在一个较大的系统中组合多个组织采集和预检查处理系统。这样，在一个实验室里，就可有多个切分台1080、处理和包埋台1090和/或超簿切片台1100。同样，还可以有多个反射染色模块3300，并且所有这些模块均可通过诊断医生工作站1240与病理学家进行通讯。在一优选实施例中，图4所示的系统自动化程度更高，从而使实验室的效率更高，而人力却没有明显地增加。现在参见图5，图4是本发明所采用的材料和信息操控装置的另一个实施例。细实线箭头如前所述用来表示信息通道，如信息通道4105，信息通道4155，信息通道4175，信息通道4205，信息通道1225，信息通道1245以及信息通道4305。粗的中空箭头如前所述用来表示材料通路，其包括材料通路1087、材料通路1097、材料通路1107、材料通路4157、材料通路4177和材料通路4237。简单地讲，材料从切分台1080前进到处理和包埋台1090，再到超簿切片台1100，然后再到反射染色台4300。从反射染色系统4300开始，材料可在诊断医生浏览台4150和/或存储设备4170之间，或者是两个操作台之间来回运送。这些操作台中的每一个操作台与图3实施例所描述的相应操作台在描述上以及材料和信息的共享特性上均相同。图5所示的实施例中包括有实验室通讯架构4400，其能使信息在两个或多个操作台之间通讯。如这里所示的那样，这种通讯可发生在材料通路中的超簿切片台1100、反射染色系统4300、诊断医生工作站4150、材料通路之外的诊断医生工作站1240、存储设备4170、实验室信息系统1220和通讯架构4200之间。通讯架构4200用来给医院中的其它地方提供通讯，并且可以给医院之外的地方如大学、其它医院、远程设备和互联网提供信息通讯。需要明确的是，实验室通讯架构4400和通讯架构4200之间的通讯通道4205是可选的。如果去掉通讯通道4205，图5中所示的材料和信息操控装置实施例就变成了一个封闭的系统，其仍可操作从而对材料样本进行评估并基于独立的数据库如实验室信息系统1220或反射染色系统4300中的数据库或者是其它的与实验室通讯架构4400通讯相连的操作台中的数据库提供结果。因此，去掉信息通道4205的结果就是形成了一个独立的实验室材料和信息操控系统。在图6中展示了一种在一自动系统中对生物样本进行处理和检查的方法。首先，在步骤5100中，一个样本如组织样本被采集下来用于测试。该操作步骤可涉及:例如用活组织切片来采集一个样本，或者是从一病人身上抽取体液，或者是从一病人身上割取一个样本。下一步是在步骤5110中对样本进行处理以便切片。该处理操作可能需要对材料进行一些操作如冷冻或石腊包埋。下面，如步骤5120所示是采用诸如超簿分片法或其它切片设备来生成一个切片。一旦切片完成就可将材料放置到一载玻片上，并进行H&E染色，参见步骤5130和5140。图中这些操作形成了两条通路，这表明这些操作可按不同的顺序来进行。在这些操作之后，作为选择可在盖片步骤5150中将一盖片放置到载玻片上。在图6所示的流程图中下一步是成像5160。在该步骤中，优选用一个或多个成像器来获得材料的一个或多个能够与其它图像或或信息进行比较的图像。在一优选实施例中，将一染色后的载玻片放置在显微镜下，此时至少生成一个数字彩色图像。下一步，如步骤5170所示用图案识别来判读该图像，这其中要用到自动图案识别技术来判读该图像并对材料进行初步的评估。在一优选实施例中，可用一判读模块(图中未示出)来完成该一步操作，这一点将在下面讨论。再下一步即步骤5180，就是根据判读的结果，询问所成像的材料是否需要进一步测试或染色。作为优选，该操作步骤需要确定出该判读结果是否包括有某种未识别的异常情况。如果有，并且系统确定在载玻片上进行额外的染色或测试可能有助于识别出这种异常，那么就按照步骤5190那样对载玻片进行额外的染色或测试。下一步，将载玻片返回到成像步骤5160并重复相应的操作。如果判读操作将材料识别为正常、识别出的异常、或者是未识别出但不需要进行额外测试的异常，那么“基于判读载玻片上是否需要其它的测试？ ”即步骤5180的响应就是“否”。一旦出现“否”的结果，那么就将材料和载玻片送到到诊断医生那里或者是在最后一步存放起来，即步骤5210将载玻片送到病理学家或存储设备，这一点将在下面详细描述。此外，如果“基于判读载玻片上是否需要其它测试？ ”的结果是“否”，步骤5180还可进行下一个决定操作，并在这里确定基于判读是否需要进行其它的切片，如步骤5200所示。步骤5200询问是否需要制备一个或多个额外的切片来进行额外的测试。如果所关注的材料出现异常并且需要对其它样本进行进一步的测试，那么这一步骤的回答就是肯定的。如果步骤5200的响应是“是”，那么程序就返回到前面的步骤5120，即生成一个组织切片，然后处理程序从这一步骤继续进行。在本系统的另一实施例中，操作步骤5120 —开始就可能制备了生物材料的多个切片。在该实施例中，步骤5200 “基于判读是否需要其它切片？ ”的肯定响应将指向这样的一个操作，即对已经制备好的一个切片进行染色。现在仍然参见图6中的步骤5200，S卩“基于判读是否需要其它切片？”，如果推荐的结果是对这个切片已经成过像的材料不需要进一步的测试，那么就生成一个“否”的响应，并将材料送到病理学家那里或者是存放设备。最后一步5210就是将该切片送到诊断医生那里或者是存放设备那里。如果有多个切片进行成像，那么系统优选是给各个切片提供临时的存放设备并且直至操作完成，此时所有的切片以及所有与初步结果和确定结果有关的信息均可传送给诊断医生。在另一实施例中，每一个切片在最后一步均要送到存放设备，并且图像、判读、和其它信息均以分开的形式送到诊断医生那里。例如，本实施例可将信息以电子的形式发送到诊断医生的电脑中，由此诊断医生就能实时读取到信息以及系统操作的进展。在生物材料进行完所有的成像和评估操作之后，就将一条信息发送给诊断医生以提示其操作已经完成。一旦病理学家或其它的诊断医生浏览了图6所示操作发送过来的全部或部分信息，那么其就可以推荐对前面已研究过的材料进行进一步的测试，或者要求进一步采集、处理或切片材料从而进行额外的测试。在这种情况下，诊断医生可以从该流程图的合适位置开始启动该程序。可对图6所示的流程进行修改，引入预先定义好的染色规程，从而根据器官或预先定义好的医疗条件形成多个切片。例如，实验室可选择按规程在乳房组织样本上进行一板三个染色，这样所有的切片都是经过成像和判读后再由病理学家或诊断医生进行浏览。图7展示了判读模块(图中未示出)进行图像数据判读时的一例判读方法，其特别适用于图6所示本发明实施例中步骤5170所用的方法。如图6所示，图7中的箭头表示从一个步骤到下一个步骤的前进方向，这一点就像材料或信息的移动那样。该判读模块系统的开始是如步骤6100所示从成像步骤5160接收图像信息。作为优选，该图像数据信息在两个设备之间自动进行传输。在判读模块接收到图像数据之后，其可在读取数据库步骤6110中从一个或多个可获得的数据库采集信息。这些数据库可包含在医院信息系统中，实验室信息系统中，和/或病人数据库如上面讨论那些数据库中。在步骤6120，来自数据库的信息可进行过滤或者是根据需要按照很细的分类进行显示。在该步骤中，可利用标准来将数据库信息集中到特定的数据，或者是作为选择从数据库信息中排除掉一定的数据。例如，组织类型信息可用来将通讯限定到与同类组织材料相关的信息上。再如，所传送的信息可集中到前面从同一病人样本所获得的图像上从而有助于跟踪该病人特定健康状况的进展情况。一旦判读模块读取到该数据库，并且加上了某种选择的细分标准，就可继续前进进行图案识别操作6130。在该操作步骤中，将该样本的图像数据与来自数据库的已知信息进行比较。在比较之后，下一步6140就是要求一个判读，其中判读模块可基于图案识别过程进行的比较提供一个初步的结果。作为选择，该系统在继续前进之前可一次或多次地返回到读取数据库的操作步骤6100从而重复该方法。在一优选实施例中，判读步骤6140还会生成一信息，即是否需要在已测试过的样本上进行额外的测试或染色或者是是否需要测试额外的样本。所生成的这条信息有助于诊断医生或系统在图6所示流程图的后续操作中做出决定。所生成的信息例如可包括:额外测试的类型或需要进行的操作程序。在任何情况下，该判读模块都优选将其评估报告、初步结果、推荐结果以及其它信息传送给通讯架构、实验室通讯架构或者是前面所述其它合适的部件。在对图案识别数据进行判读之后，下一步是要求样本进到下一步，即如图6中步骤5180所示那样确定是否需要进行额外的测试。因此，本发明提供了一种切片管理和判读系统和方法。本领域技术人员都清楚本发明除了优选实施例之外还有其它实现方式，这些优选实施例仅用来展示而非限定，本发明的保护范围由权利要求书来确定。值得注意的是，说明书中特定实施例的等同方案也可实现本发明。
权利要求
1.处理生物样本的系统,其包括: 盖片系统，用于将盖片应用到显微镜载玻片上， 染色系统，用于将显微镜载玻片上的生物材料染色； 运送通路，用于自动将所述显微镜载玻片在所述盖片系统和所述染色系统之间运送。
2.如权利要求1的系统，其中所述盖片系统布置在所述染色系统之前，使得所述盖片被应用到显微镜载玻片并且接着将覆盖上的载玻片运送到所述染色系统。
3.如权利要求1的系统，其中所述染色系统布置在所述盖片系统之前，使得所述显微镜载玻片被染色，并接着被运送到所述盖片系统。
4.如权利要求1的系统，其中所述盖片系统和所述染色系统自动工作并组合在一台自动设备中。
全文摘要
本发明一种自动处理生物样本的系统和方法。提供了一种对实验室载玻片进行自动管理和判读的系统和方法，其中的载玻片经染色后数字成像，然后该图像在提交给诊断医生或放入存放设备之前先进行判读。图像的判读涉及到图案识别原理的应用从而将数字图像与各种来源的已知样本图案进行比较。此外，基于判读的结果，该载玻片可进行额外的测试或染色，也可制备和测试额外的样本。这些样本可随着初步诊断结果一起运送到诊断医生那里。
文档编号G01N1/31GK103207105SQ201310079049
公开日2013年7月17日 申请日期2007年1月22日 优先权日2006年1月20日
发明者吉尔莱斯·勒费弗尔 申请人:美国樱花检验仪器株式会社