СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАБОТАННОГО ВИРТУАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ АНАЛИЗА Российский патент 2015 года по МПК G02B21/36 G01N33/569 

Настоящее изобретение касается способа получения виртуальной пластинки для анализа цитологической или гистологической пробы, находящейся на пластинке для анализа, с целью обеспечения клеточного анализа указанной пробы, включающего следующие этапы:

- производят обработку пробы, при этом указанная обработка предназначена для выделения патологических клеток среди здоровых клеток пробы,

- получают изображения пробы, находящейся на пластинке для анализа, таким образом, чтобы получить множество изображений, каждое из которых представляет одну зону пластинки для анализа, при этом указанные изображения, расположенные рядом друг с другом, образуют изображение всей пробы, в результате чего получают виртуальную пластинку для анализа.

В частности, изобретение применяют для способов цитологического или гистологического анализа.

Объектом изобретения является также способ получения виртуальной пластинки для анализа для анализа пробы с целью обеспечения ее клеточного анализа, в частности, при помощи описанного выше способа анализа.

Анализ проб используют, например, для диагностики патологий, например, на основании проб, взятых при помощи мазков (цервикальных, вагинальных и других), при помощи пункции органов (грудь, щитовидная железа, лимфатический узел и т.д.) или путем сбора (моча, бронхоальвеолярный лаваж и т.д.), с целью выявления любого типа патологии и, в частности, предраковых или раковых состояний.

Исследование проб производят специалисты, прошедшие специальную подготовку для обнаружения клеток, которые могут быть патологическими, в пробе, размещаемой на пластинке для анализа или предметном стекле. Для обеспечения обнаружения потенциально патологических клеток пробу подвергают обработке, такой как окрашивание, что позволяет выделить характеристики ядра и цитоплазмы клеток для выявления и диагноза патологических клеток. При исследовании пробы потенциально патологические клетки проявляют различия аффинитета с красителем, размера и формы, как на уровне ядра, так и на уровне цитоплазмы, по сравнению с нормальными клетками.

Анализ можно производить вручную без использования каких-либо специальных средств. В этом случае врач или лаборант поочередно перемещает пластинки с пробами под микроскопом и наблюдает каждую из них с целью выявления морфологических аномалий, указывающих на патологические клетки, которые могут соответствовать, например, предраковому или раковому состоянию. Такой метод анализа является трудоемким и занимает очень много времени. Кроме того, он не дает удовлетворительных результатов с учетом большого числа «ложноотрицательных» результатов, которое доходит примерно до 30%, то есть проб, которые считают нормальными, тогда как у пациента существует патология, в частности предраковое или раковое состояние с риском дальнейшего развития рака у пациента, которого ошибочно заверили в обратном.

Для улучшения результатов анализов было предложено улучшить взятие проб, то есть число клеток, их фиксацию, их окрашивание и их распределение на пластинке для анализа, а также дополнить анализ, производимый врачом или лаборантом, применением информативных средств анализа, таких как программы обработки изображений и другие.

Для этого используют камеру или съемочный аппарат с целью получения изображений различных зон пробы, находящейся на пластинке для анализа, и для передачи данных этих изображений в информационную систему, которая работает при этом на «виртуальной» пластинке для анализа.

Эта информационная система обеспечивает обработку сигнала, предварительную обработку изображений и сравнительный анализ изображений, в случае необходимости, с применением сравнения с вновь создаваемыми или существующими базами данных, что позволяет производить анализ большего числа проб и помогает в работе врачу или лаборанту. Исследование изображений происходит автоматически, и, если некоторые зоны содержат аномалию, соответствующие изображения выводятся на экран для врача или лаборанта, который может определить, содержат или не содержат эти зоны патологические клетки. Таким образом, врач или лаборант наблюдает только аномальные зоны, не анализируя зон, которые информационная система отнесла к нормальным. Такой способ позволяет ускорить анализ и повысить надежность диагностики.

Однако в этом случае врач или лаборант лишается возможности наблюдать нормальные пробы или пробы, содержащие незначительные изменения, что мешает его оценке проб и особенно повышению его квалификации и даже приводит к снижению его диагностических способностей. Действительно, анализ проб основан на уровне подготовки и на опыте врача или лаборанта, который должен исследовать пробы и сравнивать нормальные зоны и зоны, содержащие аномалии. Отсутствие такой практики при компьютерном анализе может привести к снижению квалификации врачей или лаборантов и к появлению ошибок в анализах.

Кроме того, операция оцифровки может занимать много времени по причине обработки, применяемой на пластинке перед оцифровкой.

Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки и предложить способ анализа, который при использовании информационных средств с целью получения выигрыша во времени, в частности, в ходе операции оцифровки, позволяет тем не менее врачам или лаборантам практиковаться в наблюдении как нормальных, так и аномальных проб.

В этой связи объектом настоящего изобретения является способ вышеуказанного типа, дополнительно содержащий следующий этап:

- на виртуальной пластинке для анализа осуществляют обработку полученных изображений таким образом, чтобы получить виртуальное воспроизведение цветов и интенсивности цветов цитоплазмы и/или ядра, при этом указанные цвета и указанную интенсивность можно менять по усмотрению лица, производящего анализ.

Такой способ позволяет исключительно просто получать изображение пробы, обеспечивающее выявление возможных патологических клеток, и получать большое количество данных о пробе, что будет описано ниже. Согласно другим отличительным признакам способа получения:

- способ дополнительно включает этап наложения друг на друга данных изображений, полученных во время получения изображений, и данных полученных изображений, измененных во время обработки полученных изображений,

- обработка пробы является этапом окрашивания ядра или окрашивания цитоплазмы, при этом указанную обработку осуществляют таким образом, чтобы сделать цитоплазму почти прозрачной и усилить контраст между ядром и/или цитоплазменной РНК клеток и цитоплазмой,

- обработка полученных изображений соответствует виртуальному окрашиванию типа окрашивания по Папаниколау, Шорру, Маю-Грюнвальду-Гимзе или Гимзе этих полученных изображений,

- уровень виртуального окрашивания полученных изображений можно регулировать,

- способ включает этап выведения на экран виртуальной пластинки для анализа,

- выведение на экран пластинки для анализа сопровождается выводом данных об отображаемой зоне пробы и/или о всей пробе и/или о пациенте, у которого взяли пробу, и/или о результате дополнительных исследований, произведенных на пробе,

- способ включает этап увеличения виртуальной пластинки для анализа для обеспечения визуального исследования детали указанной пластинки,

- увеличение можно регулировать.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично показаны различные этапы способа получения виртуальной пластинки для анализа в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре представлен способ получения виртуальной пластинки для анализа с целью клеточного анализа при помощи информационной системы. Под виртуальной пластинкой следует понимать совокупность информации и цифровых данных, сгруппированных для данной пробы.

Пробу получают, например, при помощи мазков (цервикальных, вагинальных и других), при помощи пункции органов (грудь, щитовидная железа, лимфатический узел и т.д.) или путем сбора (моча, бронхоальвеолярный лаваж и т.д.). Во время первого этапа А пробу переводят во взвешенное состояние, например, в пробирке или во флаконе с пробой.

Во время этапа В пробу помещают на пластинку для анализа. Как известно, осаждение клеток на пластинке происходит, например, путем отстаивания. Пробу переливают в камеру-отстойник, дно которой открыто на пластинке для анализа. Средства абсорбции обеспечивают поглощение раствора по мере осаждения клеток на пластинке для анализа. Такой способ осаждения известен, и его подробное описание опускается.

Во время этапа С пробу подвергают первой обработке с целью маркирования/окрашивания ядер, ДНК и/или РНК клеток, резко увеличивая контраст относительно цитоплазмы этих клеток. Такое маркирование позволяет правильно сегментировать ядра для их морфологического исследования и для квантования ДНК (например, с целью анализа плоидности) и/или РНК с целью выявления потенциально патологических клеток.

Это маркирование происходит, например, автоматически при помощи автомата, оборудованного пипеточными средствами, используемыми одновременно для перевода пробы в раствор и для осаждения клеточной суспензии на пластинке для анализа.

Этап отстаивания клеточной суспензии можно осуществлять до, после или между описанными выше этапами маркирования и/или окрашивания.

Можно использовать другие известные виды окрашивания, однако они имеют недостатки. Так, можно предусмотреть стехиометрическое окрашивание, которое дает окрашивание клеток пропорционально количеству ДНК, что обеспечивает ее квантование и, следовательно, выявление и анализ патологических клеток в рамках плоидности. Однако такое специальное окрашивание, например, если речь идет об окрашивании по Фенльгену, «физически» не совместимо с окрашиванием по Папаниколау и требует повторного распределения клеток на пластинке для анализа, производимого врачом или лаборантом. Некоторые производители попытались совместить стехиометрическое окрашивание с окрашиванием по Папаниколау и использовали для этого краситель, содержащий тионин и требующий фиксации метиловым спиртом, который является токсичным и который к тому же меняет окраску по Папаниколау по ее интерпретации, в частности, с ядрами, хроматин которых проявляется в слишком черном цвете для тонкого анализа состава указанных ядер и, следовательно, усложняет анализ при диагностике предракового или ракового состояний.

Во время этапа D пластинку для анализа, содержащую пробу, окрашенную известным ядерным красителем или известным цитологическим красителем, модифицированным для получения практической прозрачности цитоплазмы, освещают белым светом для получения изображений пробы при помощи устройства для получения изображения. Получение изображений в белом свете позволяет получать изображения пробы, окрашенной ядерным красителем или модифицированным цитологическим красителем, сохраняющим цитоплазму в почти прозрачном состоянии для увеличения контраста с ядрами.

Устройство для получения изображений позволяет «сканировать» пробу со сверхвысоким разрешением и получить изображения пластинки в белом свете. Пластинку для анализа сканируют строка за строкой или поле за полем, как предлагают многие производители. Таким образом, каждое полученное изображение представляет собой полосу небольшой ширины пластинки для анализа или поля обзора. Расположенные рядом друг с другом изображения позволяют получить изображение всей пластинки с пробой и, следовательно, всей пробы для формирования виртуальной пластинки для анализа, как показано на этапе Е на фигуре. Таким образом, изображение, полученное простым способом при помощи одного и того же устройства, представляет собой точное отображение пробы в белом свете с большим количеством информации.

Цифровые данные, полученные при помощи устройства в белом свете, подвергают компьютерной обработке для получения модифицированной виртуальной пластинки для анализа, образованной изображением, прошедшим через виртуальное окрашивание типа Папаниколау, Шорра, Мая-Грюнвальда-Гимзе или Гимзе с целью окрашивания клеток, что известно и применяют для цитологического анализа. В зависимости от варианта компьютерной обработки виртуальное окрашивание по Папаниколау, которое известно уже давно и семиология которого, широко представленная в литературе, позволяет распознавать цитоплазменные и ядерные аномалии, соответствующие, например, наличию предраковых или раковых клеток. Это виртуальное окрашивание позволяет производить анализ виртуальной пластинки при помощи описанного ниже способа клеточного анализа.

Клеточный анализ производит врач или лаборант путем исследования изображений пробы для выявления патологических клеток, для установления диагноза, который автоматически должен сопровождаться более глубокими исследованиями и даже лечением. Из соображений надежности присутствие врача или лаборанта является обязательным, поэтому обнаружение потенциально патологических клеток не может быть полностью автоматическим.

На этапе F изображения модифицированной виртуальной пластинки для анализа, прошедшие через виртуальное окрашивание, выводятся на средство отображения, такое как экран. Виртуальное воспроизведение цветов и их интенсивности как для цитоплазмы, так и для ядра можно регулировать таким образом, чтобы привести его в соответствие с привычками исследователя, то есть врача или лаборанта, с точки зрения интенсивности и качества окрашивания.

Затем эти изображения прокручиваются перед глазами врача или лаборанта, занимающегося исследованием. Прокруткой изображений управляет информационная система, поэтому эта прокрутка является автоматической. Каждое изображение выводится на экран в течение заранее определенного времени, рассчитанного таким образом, чтобы позволить врачу или лаборанту исследовать проецируемое изображение в полном объеме и обнаружить возможную аномалию в изображении. Время отображения каждого изображения может регулировать врач или лаборант в зависимости от своего опыта или в зависимости от других данных. С виртуальной пластинкой для анализа могут быть связаны данные о пациенте, введенные в базу данных, и их можно присовокупить к изображению пробы, взятой у этого пациента.

Выведение на экран изображений может сопровождаться выведением на экран данных об отображаемой зоне пробы и/или о всей пробе и/или о пациенте, у которого взяли пробу, и/или о результате дополнительных исследований, проведенных на пробе, в частности молекулярно-биологических исследований.

Прокручиваемыми изображениями являются, таким образом, изображения модифицированной виртуальной пластинки для анализа, образованной изображением, подвергнутым виртуальному окрашиванию типа Папаниколау, Шорра, Мая-Грюнвальда-Гимзе или Гимзе. Окрашенные таким образом изображения позволяют выявить присутствие возможных аномалий, соответствующих, например, наличию предраковых или раковых клеток, семиология уже давно широко описана в литературе. Кроме того, как было указано выше, окрашивание по Папаниколау позволяет проверить, отвечает ли проба критериям Bethesda, например, что касается мазка из шейки матки, то есть является ли проба правильной или нет. Критерии Bethesda могут быть проверены автоматически информационной системой при помощи программы анализа изображений. Эта программа может, например, производить подсчет здоровых или патологических клеток. Подсчет всех клеток на изображении позволяет проверить, что было отобрано не менее 5000 клеток и были ли отобраны определенные клетки, свидетельствующие о хорошем качестве пробы, такие как эндоцервикальные клетки или соединительные клетки. Программа может также собирать другие данные о клеточной массе. Информационная система приобщает эти данные к изображению, чтобы дополнить виртуальную пластинку для анализа.

Выведенное на экран виртуально окрашенное изображение, прокрутка которого была остановлена, связывают с изображением этой же зоны без виртуального окрашивания. Это отображение позволяет врачу или лаборанту уточнить анализ отображаемых клеток и подтвердить или опровергнуть наличие среди них патологических клеток. Кроме того, при выводе на экран изображения без виртуального окрашивания одновременно на экран могут быть выведены другие данные, такие как количественные данные, спектры или данные о пациенте, у которого взяли пробу, и т.д. Этот более тонкий анализ в сочетании с автоматической остановкой позволяет уменьшить число ложноотрицательных результатов. Кроме того, в случае мазка, например, из шейки матки контроль диагноза врача или лаборанта, исследующего зоны, выбранные информационной системой, позволяет сохранить уровень надежности цитологического диагноза, который в этом случае приближается к 95%. За счет этого критерии чувствительности и специфичности исследования мазка становятся более близкими и более высокими.

Во время этого этапа врач или лаборант может произвольно осуществить увеличение отдельных зон выведенного на экран изображения, как на виртуально окрашенном изображении, так и на изображении без виртуального окрашивания. Врач или лаборант может также по своему выбору переключать виртуально окрашенное изображение на изображение без виртуального окрашивания.

Описанный выше способ обеспечивает быстрый и эффективный анализ проб и снижает риск «ложноотрицательных» результатов.

Кроме того, сохраняется уровень квалификации врачей или лаборантов с точки зрения качества анализа и специфичности за счет распознавания цветов и их интенсивности на обработанных и выведенных на экран виртуальных изображениях цитологических и/или гистологических проб.

Способ позволяет также адаптировать пластинку для анализа к предпочтениям врача или лаборанта, производящего анализ. Действительно, врач или лаборант может выбирать интенсивность и цветовую гамму виртуальной пластинки для анализа по своему усмотрению.

Изобретение относится к способам цитологического или гистологического анализа. Согласно способу производят обработку пробы для выделения патологических клеток среди здоровых. Получают множество изображений пробы, каждое из которых характеризует одну зону пластинки для анализа. Множество изображений, расположенных рядом друг с другом, образуют изображение всей пробы, в результате чего получают виртуальную пластинку для анализа. На полученной виртуальной пластинке выполняют компьютерную обработку по окрашиванию изображений. Указанное окрашивание соответствует виртуальному окрашиванию типа окрашивания по Папаниколау, Шорру, Маю-Грюнвальду-Гимзе или Гимзе. При этом обработка обеспечивает возможность менять указанные цвета и интенсивность цвета по усмотрению лица, производящего анализ. Технический результат - повышение достоверности и качества анализа. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ получения виртуальной пластинки для анализа для анализа цитологической или гистологической пробы, находящейся на пластинке для анализа, с целью обеспечения клеточного анализа указанной пробы, включающий следующие этапы:
- производят обработку по мечению пробы, причем указанная обработка предназначена для выявления патологических клеток среди здоровых клеток пробы,
- получают изображения пробы, находящейся на пластинке для анализа, таким образом, чтобы получить множество изображений, каждое из которых представляет одну зону пластинки для анализа, причем указанные изображения, расположенные рядом друг с другом, образуют изображение всей пробы, в результате чего получают виртуальную пластинку для анализа,
отличающийся тем, что дополнительно включает этап, на котором:
- выполняют компьютерную обработку по окрашиванию изображений на полученной виртуальной пластинке для анализа,
причем обработку по окрашиванию изображений осуществляют таким образом, чтобы получить виртуальное воспроизведение цветов и интенсивности цветов цитоплазмы и/или ядра, обработка полученных изображений соответствует виртуальному окрашиванию типа окрашивания по Папаниколау, Шорру, Маю-Грюнвальду-Гимзе или Гимзе,
при этом указанная компьютерная обработка обеспечивает возможность менять указанные цвета и интенсивность цвета по усмотрению лица, производящего анализ.

2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап наложения друг на друга данных изображений, полученных во время получения изображений, и данных полученных изображений, измененных во время обработки полученных изображений.

3. Способ получения по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработка пробы является этапом окрашивания ядра или окрашивания цитоплазмы, при этом указанную обработку осуществляют таким образом, чтобы сделать цитоплазму почти прозрачной и усилить контраст между ядром и/или цитоплазматической РНК клеток и цитоплазмой.

4. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что уровень виртуального окрашивания полученных изображений можно регулировать.

5. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что он включает этап выведения на экран виртуальной пластинки для анализа.

6. Способ получения по п.5, отличающийся тем, что выведение на экран пластинки для анализа сопровождается выводом данных об отображаемой зоне пробы и/или о всей пробе и/или о пациенте, у которого взяли пробу, и/или о результате дополнительных исследований, произведенных на пробе.

7. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что он включает этап увеличения виртуальной пластинки для анализа для обеспечения визуального исследования детали указанной пластинки.

8. Способ получения по п.7, отличающийся тем, что увеличение можно регулировать.