用于檢測組織樣本中的基因的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)本分析器（10），被配置為：通過檢測表示細(xì)胞中的被不同地染色的基因和染色體的斑點(diǎn)來檢測細(xì)胞樣本中的基因的表達(dá)水平。對被染色的基因和染色體的色彩進(jìn)行增強(qiáng)并且濾波，以產(chǎn)生限定作為基因、染色體或非遺傳物質(zhì)的圖像中的區(qū)的斑點(diǎn)蒙片。針對斑點(diǎn)和/或與斑點(diǎn)對應(yīng)的在區(qū)中的細(xì)胞的圖像中的像素確定度量。所述度量被饋送到分類器，所述分類器分離基因與染色體。對分類器的結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，以估計(jì)組織樣本中的基因的表達(dá)水平。
【專利說明】用于檢測組織樣本中的基因的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在此公開的技術(shù)涉及基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)本分析器，并且特別是涉及用于檢測組織樣本中的基因的表達(dá)水平的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]很多疾病與在細(xì)胞的核中發(fā)生的改變關(guān)聯(lián)。特別是，某些類型的癌癥與細(xì)胞中的附加遺傳物質(zhì)的存在關(guān)聯(lián)。例如，特定類型的乳腺癌與人類表皮生長因子2 (“HER2”)對于細(xì)胞中所發(fā)現(xiàn)的染色體17的數(shù)量的過富余(例如過表達(dá))關(guān)聯(lián)。通過檢測組織樣本中HER2基因的數(shù)量對于染色體17的數(shù)量，可以更容易地標(biāo)識這種特定類型的乳腺癌，并且可以估計(jì)治療選項(xiàng)。
[0003]在常規(guī)組織分析系統(tǒng)中，病理學(xué)家使用顯微鏡來查看已經(jīng)利用包括特殊基因標(biāo)記的“雞尾酒”混合物而染色的組織樣本，所述特殊基因標(biāo)記將它們自身附接到特定基因、染色體或其部分。標(biāo)記使得所附接的染色體或基因在已染色的載片(slide)上顯現(xiàn)為不同地著色的區(qū)域。病理學(xué)家可以對有多少物體真實(shí)表示所標(biāo)記的遺傳物質(zhì)對于載片中的額外廢物進(jìn)行計(jì)數(shù)并且估計(jì)，并且然后作出基因是否在特定組織樣本中被放大的確定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所公開的技術(shù)的至少一些實(shí)施例針對構(gòu)建一種用于自動(dòng)地對組織標(biāo)本進(jìn)行評分的成像系統(tǒng)。所述系統(tǒng)選擇用于定量分析的候選核。所述系統(tǒng)自動(dòng)地對第一原位雜交信號和第二原位雜交信號進(jìn)行計(jì)數(shù)?？梢源_定所述第一信號的計(jì)數(shù)對于所述第二信號的計(jì)數(shù)的比例。
[0005]在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括:計(jì)算系統(tǒng)，其自動(dòng)地對所述第一雜交信號和所述第二雜交信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。在特定實(shí)施例中，所述第一雜交信號和所述第二雜交信號之一或二者是非熒光信號。所述非熒光信號可以是銀色原位雜交信號或紅色原位雜交信號等。在一些實(shí)施例中，一個(gè)信號是指示HER2基因的銀色原位雜交信號(“SISH”)，而另一信號是指示染色體17的紅色原位雜交信號。
[0006]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)估計(jì)是否應(yīng)對圖像的特征進(jìn)行計(jì)數(shù)。所述系統(tǒng)可以使用至少一個(gè)圖像特性度量以及至少一個(gè)形態(tài)度量來確定特征是否與基因、蛋白質(zhì)、染色體或其它感興趣解剖結(jié)構(gòu)對應(yīng)。圖像特性度量可以包括例如色彩、色彩平衡或強(qiáng)度等。形態(tài)度量可以包括例如特征大小、特征色彩、特征定向、特征形狀、各特征(例如相鄰特征)之間的關(guān)系或距離、或者與另一解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)的特征的關(guān)系或距離等。圖像特性度量、形態(tài)度量和其它度量可以用于訓(xùn)練分類器。
[0007]在一些實(shí)施例中，基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)本分析器被配置為:通過檢測表示已染色的感興趣特征的圖像特征來檢測用于圖像中的感興趣特征的表達(dá)水平。對已染色的特征的色彩進(jìn)行增強(qiáng)并且濾波，以產(chǎn)生限定圖像中的區(qū)的蒙片(mask)，所述圖像中的區(qū)是基因、染色體、蛋白質(zhì)、非遺傳物質(zhì)或其它所標(biāo)定的標(biāo)記。度量可以用于估計(jì)與所述感興趣特征對應(yīng)的圖像特征(例如斑點(diǎn)、像素或這兩者)。所述度量被饋送到分類器，所述分類器分離不同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
[0008]在一些實(shí)施例中，用于檢測基因的表達(dá)水平的系統(tǒng)包括存儲器和處理器。所述存儲器可以存儲程序指令序列。所述處理器可以被編程為:接收組織樣本的彩色圖像，并且基于所述細(xì)胞核的形態(tài)來標(biāo)識在所述彩色圖像中被不同地染色的基因和染色體。所述處理器可以估計(jì)所標(biāo)識的基因和染色體的關(guān)系，以確定所述基因的表達(dá)水平。
[0009]所述基因或染色體可以顯現(xiàn)為所述標(biāo)本的圖像中的斑點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述處理器被編程為:通過估計(jì)斑點(diǎn)尺寸、斑點(diǎn)形狀、斑點(diǎn)定向、多個(gè)斑點(diǎn)之間的空間關(guān)系以及至少一個(gè)斑點(diǎn)與另一組織結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系中的至少一個(gè)來標(biāo)識基因和染色體。在特定實(shí)施例中，所述處理器被編程為:測量標(biāo)識為基因的多個(gè)斑點(diǎn)的尺寸和相對位置。所述處理器也可以被編程為:測量標(biāo)識為染色體的多個(gè)斑點(diǎn)的尺寸和相對位置。
[0010]所述存儲器可以存儲指令，以估計(jì)所述細(xì)胞核的形態(tài)。所存儲的指令可以是形態(tài)算法?？梢詧?zhí)行所述形態(tài)算法，以估計(jì)例如組織或其部分的尺寸、位置、形式和結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，基因形態(tài)算法用于估計(jì)與基因?qū)?yīng)的信號，并且染色體形態(tài)算法用于估計(jì)與染色體對應(yīng)的信號。
[0011]所公開的技術(shù)的至少一些實(shí)施例包括一種基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，被配置為:通過將細(xì)胞的圖像從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換為L*a*b色彩空間來增強(qiáng)標(biāo)本的彩色圖像中的特征的色彩，并且針對每個(gè)像素計(jì)算將L、a和b值線性組合來計(jì)算灰度圖像。所述系統(tǒng)可以通過利用多個(gè)高斯差分濾波器對增強(qiáng)的彩色圖像進(jìn)行濾波來產(chǎn)生表示可能的感興趣特征的斑點(diǎn)蒙片?？梢赃x擇濾波器以及關(guān)聯(lián)的參數(shù)，以給出對圖像中在大小和形狀方面顯現(xiàn)為感興趣斑點(diǎn)的像素的強(qiáng)響應(yīng)以及對圖像中的所有其它像素的最小響應(yīng)。所述基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)可以被配置為:增強(qiáng)包括基因、基因產(chǎn)物、染色體、標(biāo)志、標(biāo)記或蛋白質(zhì)等的寬范圍的感興趣特征的色彩。
[0012]在一些實(shí)施例中，一種分析器，包括:存儲器，用于存儲程序指令序列以及已被染色以使得不同的感興趣特征在圖像中不同地顯現(xiàn)的組織樣本的圖像。所述分析器被配置為:執(zhí)行指令，以便增強(qiáng)感興趣特征的外觀，對所增強(qiáng)的圖像進(jìn)行濾波以檢測可能表示圖像中的不同感興趣特征的區(qū)，以及測量用于表示所述感興趣特征的區(qū)的一個(gè)或更多個(gè)度量。在特定實(shí)施例中，所述度量包括圖像特性度量或形態(tài)度量或這兩者。所述度量可以應(yīng)用于分類器，所述分類器確定所述區(qū)是否表示感興趣特征。所述分析器可以對圖像或其部分中的不同的所標(biāo)識的特征的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0013]在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以被編程為:自動(dòng)地確定任何感興趣區(qū)?；谝粋€(gè)或更多個(gè)選擇準(zhǔn)則來選擇候選特征，包括基于樣本形態(tài)(例如細(xì)胞成分形態(tài)、細(xì)胞形態(tài)、組織形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)等)、組織特性(例如密度或成分等)、空間參數(shù)(例如組織結(jié)構(gòu)的排布或各組織結(jié)構(gòu)之間的相對位置等)、或圖像特性參數(shù)等的準(zhǔn)則。如果所述候選特征是核，則所述選擇準(zhǔn)則可以包括但不限制于核形態(tài)(例如形狀、尺寸、成分等)、空間參數(shù)(例如細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的核的位置、各核之間的相對位置等)、圖像特性、或它們的組合等。在選擇候選核之后，可以自動(dòng)地使用算法來執(zhí)行定量分析，以估計(jì)HER2基因/染色體17比例。在一些實(shí)施例中，如果想要的話，則用戶可以基于圖像的視覺檢查來手動(dòng)地改動(dòng)所述感興趣區(qū)。如果想要的話，則可以在沒有人工介入的情況下分析一批載片。可以對感興趣區(qū)進(jìn)行評分。在一些實(shí)施例中，用戶可以在逐載片的基礎(chǔ)上刪除任何感興趣區(qū)。例如，用戶可以在視覺上確定自動(dòng)地選擇的視場不適合于評分。用戶可以然后從另一處理刪除所選擇的視場。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]專利或申請文件包含以彩色來執(zhí)行的至少一個(gè)附圖。具有彩色附圖的該專利或?qū)＠暾埞_的副本將在請求和支付必要費(fèi)用時(shí)提供給專利局。相同的參考標(biāo)號貫穿各個(gè)視圖提及同樣的部分或動(dòng)作，除非另外指定。
[0015]圖1示出根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的用于分析標(biāo)本的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)；
圖2示出根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的允許用戶查看所選擇的細(xì)胞核以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所執(zhí)行的細(xì)胞分析的結(jié)果的說明性用戶接口(“Π”)屏幕；
圖3圖解根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的連同檢測到的HER2基因和染色體17以及針對所產(chǎn)生的細(xì)胞所計(jì)算的統(tǒng)計(jì)一起顯示細(xì)胞的用戶接口窗口；
圖4示出根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的用于分析細(xì)胞核物質(zhì)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法的工作流程圖；
圖5圖解根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的所選擇的細(xì)胞的數(shù)量、從細(xì)胞創(chuàng)建的斑點(diǎn)蒙片圖像以及所檢測到的遺傳物質(zhì)；
圖6是根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的用于分析標(biāo)本的方法的流程圖；以及圖7示出根據(jù)所公開的技術(shù)的實(shí)施例的用于制備并且分析標(biāo)本的系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]在此公開的技術(shù)的至少一些實(shí)施例涉及用于分析細(xì)胞物質(zhì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和方法，特別是涉及用于檢測細(xì)胞中的過表達(dá)的基因的系統(tǒng)。雖然在此所描述的示例性實(shí)施例檢測HER2基因的表達(dá)水平(例如過表達(dá)或欠表達(dá))，但是將領(lǐng)會(huì)技術(shù)可以用于檢測細(xì)胞中的其它基因或其部分以及其它感興趣特征。
[0017]圖1示出用于分析標(biāo)本的基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)本分析器。分析系統(tǒng)10包括成像裝置12和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14。標(biāo)本承載顯微鏡載片可以被加載到成像裝置12中。成像裝置12產(chǎn)生標(biāo)本的圖像。圖像或者通過直接連接或者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)20而被發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14將圖像顯示給用戶。用戶(例如病理學(xué)家、細(xì)胞科學(xué)家或?qū)嶒?yàn)室技術(shù)員等)可以選擇圖像的一個(gè)或更多個(gè)區(qū)以用于估計(jì)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14可以通過對具有感興趣特征的區(qū)進(jìn)行評分來協(xié)助用戶。
[0018]成像裝置12可以包括但不限制于一個(gè)或更多個(gè)圖像捕獲設(shè)備。圖像捕獲設(shè)備可以包括但不限制于相機(jī)(例如模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī)等)、光學(xué)器件(例如一個(gè)或更多個(gè)透鏡、傳感器聚焦透鏡組、顯微鏡物鏡等)、成像傳感器(例如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器等)、或攝影膠片等。在數(shù)字實(shí)施例中，圖像捕獲設(shè)備可以包括多個(gè)透鏡，其協(xié)作以證實(shí)實(shí)時(shí)(on-the-fly)聚焦。CXD傳感器可以捕獲標(biāo)本的數(shù)字圖像。產(chǎn)生數(shù)字圖像的一種方法包括:確定包括顯微鏡載片的區(qū)域的掃描區(qū)，所述顯微鏡載片的區(qū)域包括標(biāo)本的至少一部分。掃描區(qū)可以被劃分為多個(gè)快照。可以通過組合快照來產(chǎn)生圖像。在一些實(shí)施例中，成像裝置12產(chǎn)生整個(gè)標(biāo)本的高分辨率圖像。
[0019]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14可以包括臺式計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)或手寫板等，并且可以包括數(shù)字電子電路、固件、硬件、存儲器、計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)、計(jì)算機(jī)程序或處理器(包括編程處理器)等。圖1的所圖解的計(jì)算系統(tǒng)14是具有屏幕16和塔柜(t0Wer)18的臺式計(jì)算機(jī)。塔柜18可以以二進(jìn)制形式來存儲數(shù)字圖像。圖像也可以被劃分為像素的矩陣。像素可以包括由比特深度定義的一個(gè)或更多個(gè)比特的數(shù)字值。數(shù)字值可以表示例如通過圖像處理所得到的能量、亮度、色彩、強(qiáng)度、聲音、高度(elevat1n)或分類值。非限制性的示例性數(shù)字圖像格式包括但不限制于比特映射的聯(lián)合圖像專家組(JPEG)、標(biāo)簽的圖像文件格式(TIFF)和圖形互換格式(GIF)以及其它數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式。
[0020]網(wǎng)絡(luò)20或直接連接將成像裝置12和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14進(jìn)行互連。網(wǎng)絡(luò)20可以包括但不限制于一個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)關(guān)、路由器、橋或其組合等。網(wǎng)絡(luò)20可以包括一個(gè)或更多個(gè)服務(wù)器以及用戶可訪問的一個(gè)或更多個(gè)網(wǎng)站，并且可以用于發(fā)送并且接收計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14可以利用的信息。服務(wù)器可以包括但不限制于用于存儲信息(例如數(shù)字圖像、算法或染色協(xié)議等)的一個(gè)或更多個(gè)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)20可以包括但不限制于使用傳輸控制協(xié)議(TCP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)以及其它數(shù)據(jù)協(xié)議的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
[0021]標(biāo)本可以是根據(jù)原位雜交(“ISH”)協(xié)議所處理的乳腺組織樣本。ISH協(xié)議可以通過將核苷酸的互補(bǔ)鏈(例如探針)雜交為感興趣序列而在冷凍組織切片、固定/石蠟包埋的組織切片或其它細(xì)胞制備中提供特定核酸序列(例如DNA、mRNA等)的可視化。ISH協(xié)議可以包括但不限制于雙SISH和紅色I(xiàn)SH協(xié)議、單紅色I(xiàn)SH協(xié)議或單SISH協(xié)議等。為了確定HER2/染色體17比例，成像裝置12捕獲包括銀色原位雜交信號或紅色原位雜交信號等的圖像?；谂cHER2基因和染色體17對應(yīng)的信號來對組織進(jìn)行評分，以確定HER2/染色體17比例?；谠摫壤?，確定標(biāo)本的HER2基因是被放大還是未被放大。為了自動(dòng)地對乳腺組織樣本進(jìn)行評分，可以選擇候選核以用于定量分析。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14自動(dòng)地對不同的特征(例如HER2基因、染色體17等)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且確定特征的數(shù)量的比例?？梢詫Ω郊雍诉M(jìn)行評分?？梢灾辽俨糠值鼗诒壤齺碜鞒鲈\斷。結(jié)果可以顯示在屏幕16上。為了估計(jì)組織樣本(例如乳腺組織)是否是癌，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14可以通過估計(jì)HER2基因信號的數(shù)量對于染色體17信號的數(shù)量的比例來協(xié)助用戶通過例如檢測基因的放大來獲得關(guān)于所選擇的區(qū)域的信息。在此使用的術(shù)語“檢測”包括定量檢測或定性檢測或這兩者。在特定實(shí)施例中，生物樣本包括細(xì)胞或組織。
[0022]分析系統(tǒng)10可以執(zhí)行關(guān)于圖2到圖7所討論的方法和技術(shù)。分析系統(tǒng)10的組件和特征可以混合并且匹配于圖2到圖5以及圖7的系統(tǒng)的其它組件和特征。
[0023]圖2圖解根據(jù)所公開的技術(shù)的允許用戶與分析細(xì)胞的基于計(jì)算機(jī)的標(biāo)本分析器進(jìn)行交互的用戶接口(UI)屏幕的部分?？梢酝ㄟ^以下步驟來制備組織樣本形式的標(biāo)本:使用雞尾酒測定(assay)進(jìn)行染色，將已染色的組織安裝在載片上，并且利用可以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100關(guān)聯(lián)的或可以是分離組件或系統(tǒng)的高分辨率成像裝置來對載片進(jìn)行成像。組織樣本的彩色數(shù)字圖像存儲在本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)(硬盤或固態(tài)存儲器等)中并且顯示在顯示器110上。
[0024]在顯示器110上示出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100所創(chuàng)建的說明性用戶接口 200。UI 200包括窗口 202，其示出組織樣本或其部分的圖像。用戶使用選擇工具(鼠標(biāo)、操縱桿、圖標(biāo)(諸如套索(Iasso)工具或一個(gè)或更多個(gè)擊鍵(key stroke))或其它機(jī)構(gòu))來選擇在圖像中顯示為視場(“F0V”)的組織的部分。窗口 210中示出所選擇的視場內(nèi)的組織的放大視圖。用戶可以然后利用選擇工具來選擇單獨(dú)的細(xì)胞/核以用于分析。所圖解的用戶選擇的邊界(以綠色圖解)通常與核膜對應(yīng)。可以分析邊界內(nèi)的圖像的部分。替換地，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以采用細(xì)胞/核檢測算法以選擇多個(gè)細(xì)胞。檢測算法可以基于例如圖像特性參數(shù)、組織形態(tài)、組織特性、空間參數(shù)或它們的組合等來確定邊界。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)那樣，所公開的技術(shù)所檢測到的遺傳物質(zhì)顯現(xiàn)在細(xì)胞的核中。因此，為了本公開的目的，術(shù)語“細(xì)胞”和“核”以及它們的復(fù)數(shù)形式被看作同義的。通過以可以看見的色彩來對細(xì)胞描畫輪廓，通過遮蔽細(xì)胞的區(qū)或其它手段來在窗口 210中突出所選擇的細(xì)胞。
[0025]為了分析而選擇的單獨(dú)細(xì)胞的彩色圖像顯示在Π 200的底部處的細(xì)胞托盤214中。如果用戶手動(dòng)地標(biāo)識細(xì)胞，則每個(gè)這樣的所標(biāo)識的細(xì)胞的圖像可以放置在細(xì)胞托盤214中。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100自動(dòng)地標(biāo)識細(xì)胞，則可以在細(xì)胞托盤214中包括每個(gè)這樣的自動(dòng)地標(biāo)識的細(xì)胞的圖像。替換地，用戶可以手動(dòng)地確認(rèn)選擇待在細(xì)胞托盤214中包括的自動(dòng)地標(biāo)識的細(xì)胞中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0026]用戶接口 200還包括一個(gè)或更多個(gè)窗口 216，其顯示針對細(xì)胞托盤214中所包括的細(xì)胞核所計(jì)算的分析的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，分析確定HER2基因的數(shù)量對于針對FOV中所標(biāo)識的每個(gè)這樣的細(xì)胞所發(fā)現(xiàn)的染色體17的數(shù)量的比例。如上面所指示的，該比例可以指示特定類型的癌癥。作為整體針對每個(gè)所標(biāo)識的細(xì)胞和載片所確定的HER2/染色體17比例的結(jié)果存儲在用于對應(yīng)載片的記錄中。用戶可以在無需對HER2基因和染色體17進(jìn)行可能非常耗時(shí)并且乏味并且因此傾向于出錯(cuò)的視覺計(jì)數(shù)的情況下方便地查看HER2/染色體17比例。自動(dòng)化評分處理可以減少診斷所耗費(fèi)的時(shí)間，并且因此增加實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)量。附加地，自動(dòng)化處理可以提供一致并且可靠的評分，以增強(qiáng)解釋精度。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，利用條碼、機(jī)器可讀碼(例如一維或多維條碼或infoglyph、RFID標(biāo)簽、布拉格衍射光柵、磁帶或納米條碼)或一些其它類型的電可檢測標(biāo)識符來對每個(gè)載片進(jìn)行標(biāo)記，以便例如將分析的結(jié)果匹配于特定載片。如果載片被重新插入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的(包括載片查看器的)成像裝置中，則所確定的統(tǒng)計(jì)可以被從計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)回調(diào)并且對于用戶而被顯示。附加地或替換地，針對載片中的組織所執(zhí)行的分析的記錄可以經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信鏈路(例如互聯(lián)網(wǎng))傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以用于查看、存儲或分析。這樣的記錄可以與其它組織樣本的分析組合，以用于各種目的，諸如醫(yī)療研究等。計(jì)算機(jī)也可以產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)關(guān)于用于患者的記錄中的內(nèi)含物(inclus1n)的組織分析的報(bào)告。一旦對細(xì)胞托盤214中所包括的細(xì)胞執(zhí)行了分析，用戶就可以退出分析，或可以選擇組織樣本的圖像中的另一 F0V。
[0028]圖3圖解在選擇細(xì)胞托盤214中的單獨(dú)細(xì)胞時(shí)Π所產(chǎn)生的代表性窗口 300。窗口300包括所選擇的細(xì)胞的圖像302(連同顯示區(qū)304 —起),顯示區(qū)304指示細(xì)胞中所檢測到的HER2基因和染色體17的數(shù)量。如果想要的話，則用戶可以超控(override)自動(dòng)地檢測到的HER2基因或染色體17的數(shù)量。多個(gè)控制件306允許用戶保存用于細(xì)胞的結(jié)果或者進(jìn)行取消?？刂萍?08允許用戶翻動(dòng)遍歷細(xì)胞托盤中的細(xì)胞中的每一個(gè)。控制件308包括:倒回按鈕，用于返回到細(xì)胞托盤中的第一細(xì)胞；后退按鈕，用于允許用戶返回到細(xì)胞托盤中的前一細(xì)胞；下一細(xì)胞按鈕，用于允許用戶前進(jìn)到細(xì)胞托盤中的下一細(xì)胞；以及快進(jìn)按鈕，用于允許用戶前進(jìn)到細(xì)胞托盤中的最后細(xì)胞。按鈕310允許用戶從細(xì)胞托盤刪除所示出的細(xì)胞。按鈕312允許用戶打開并且關(guān)閉細(xì)胞邊界的輪廓以及細(xì)胞邊界內(nèi)的分別指示檢測到的HER2基因和染色體17的位置的黑色斑點(diǎn)和紅色斑點(diǎn)的圖像。按鈕314允許用戶包括已經(jīng)針對用于載片的報(bào)告中的細(xì)胞計(jì)算的統(tǒng)計(jì)。最后，按鈕316允許用戶超控用于任何特定細(xì)胞的計(jì)算機(jī)所確定的統(tǒng)計(jì)，并且輸入它們的自身的針對細(xì)胞的HER2基因和染色體17的數(shù)量的估計(jì)。
[0029]圖4示出根據(jù)所公開的技術(shù)的用于分析細(xì)胞的方法的一個(gè)代表性工作流程圖。雖然為了便于解釋而將所示出的動(dòng)作描述為按特定順序執(zhí)行，但是將領(lǐng)會(huì)，在仍獲得所描述的功能的同時(shí)，可以改變動(dòng)作的順序，可以省略動(dòng)作，或執(zhí)行附加動(dòng)作。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14、100包括一個(gè)或更多個(gè)處理器，利用非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上所存儲的一系列計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令而對一個(gè)或更多個(gè)處理器編程。當(dāng)被執(zhí)行時(shí)，所述指令引起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)處理器從用戶接收一個(gè)或更多個(gè)FOV的指示。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)然后執(zhí)行引起一個(gè)或更多個(gè)處理器分段或標(biāo)識所選擇的FOV中所包含的細(xì)胞核的邊界的指令。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100執(zhí)行指令以自動(dòng)地標(biāo)識細(xì)胞核的邊界。在另一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行指令以從使用選擇工具的用戶接收細(xì)胞核的指示。在一個(gè)實(shí)施例中，所標(biāo)識的每個(gè)細(xì)胞核的圖像被放置到用戶接口 200內(nèi)的細(xì)胞托盤中。
[0031]一旦在細(xì)胞托盤中選擇了用于分析的想要數(shù)量的細(xì)胞，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就執(zhí)行指令以檢測每個(gè)所標(biāo)識的細(xì)胞核內(nèi)的信號(例如，斑點(diǎn))。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將細(xì)胞的彩色圖像轉(zhuǎn)換為單色圖像來首先標(biāo)識斑點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過首先將細(xì)胞的彩色圖像的色彩空間從RGB色彩空間變換到L*a*b色彩空間來創(chuàng)建單色圖像。在L*a*b色彩空間中，“L”通道表示像素的亮度，“a”通道反映像素的紅色分量和綠色分量，并且“b”通道表示像素的藍(lán)色分量和黃色分量。新的圖像然后被創(chuàng)建，其強(qiáng)調(diào)通過線性組合在每個(gè)像素位置處的“L”、“a”和“b”的值而獲得的圖像中的紅色和黑色的色彩。
[0032]通過使得紅色和黑色增強(qiáng)的圖像運(yùn)行通過多個(gè)濾波器而在增強(qiáng)的圖像中檢測斑點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器是高斯差分(“D0G”)濾波器，其中，基于待檢測的斑點(diǎn)的期望大小的斑點(diǎn)/團(tuán)塊(clump)來選擇每個(gè)濾波器大小。在一個(gè)實(shí)施例中，DOG濾波器的大小范圍從大約0.05微米到大約5微米。組合來自每次通過DOG濾波器的結(jié)果以創(chuàng)建用作蒙片的濾波的灰度圖像，以表示每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的已染色的核物質(zhì)和某種“廢物”。
[0033]然后基于Otsu方法使用例如自適應(yīng)賦閾值技術(shù)來對所組合的灰度圖像進(jìn)行二值化，以產(chǎn)生斑點(diǎn)蒙片圖像，其中，斑點(diǎn)外部的一切具有一個(gè)二進(jìn)制值(例如邏輯0)，并且斑點(diǎn)內(nèi)部的一切具有相反的二進(jìn)制值(例如邏輯I)。
[0034]一旦已經(jīng)創(chuàng)建斑點(diǎn)蒙片圖像，其就與分類器一起使用以去除與廢物關(guān)聯(lián)的任何斑點(diǎn)，并且留下表示HER2基因和染色體17的斑點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用線性二進(jìn)制分類器一雖然其它分類器同樣可應(yīng)用。在使用分類器的第一級中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行指令以基于針對所分析的細(xì)胞中的每一個(gè)所確定的響應(yīng)的柱狀圖來修剪掉具有弱DOG響應(yīng)的斑點(diǎn)。
[0035]在第二級中，通過分析在與斑點(diǎn)蒙片圖像中的斑點(diǎn)中的每一個(gè)內(nèi)的區(qū)對應(yīng)的像素位置處的組織的RGB圖像的色彩，來使暗紅色斑點(diǎn)與淺紅色斑點(diǎn)分離，并且使黑色斑點(diǎn)與深藍(lán)色斑點(diǎn)分離。結(jié)果是僅紅色斑點(diǎn)和黑色斑點(diǎn)的集合。其余的斑點(diǎn)被看作廢物并且被去除。然后使用連接分量分析來提取斑點(diǎn)和斑點(diǎn)小塊(blob)。
[0036]為了確定斑點(diǎn)表示HER2基因還是染色體17，測量并且分析斑點(diǎn)(包括斑點(diǎn)小塊)的多個(gè)度量。這些度量包括斑點(diǎn)大小、色彩、定向、形狀、多個(gè)高斯差分濾波器的響應(yīng)、相鄰各斑點(diǎn)之間的關(guān)系或距離以及計(jì)算機(jī)可以測量的多個(gè)其它因素。度量然后被輸入到分類器中。分類器先前已經(jīng)在已由受訓(xùn)練的病理學(xué)家、細(xì)胞科學(xué)家或其它個(gè)人或包括這些核特征的計(jì)算機(jī)模型的機(jī)器積極地標(biāo)識為表示HER2基因或染色體17的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集上被訓(xùn)練。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，分類器已經(jīng)在包含斑點(diǎn)變化性的范圍的訓(xùn)練載片集合上被訓(xùn)練，并且已經(jīng)針對每個(gè)級教導(dǎo)了線性邊際二進(jìn)制分類器模型。由區(qū)分超平面所參數(shù)化的所得到的模型將特征空間劃分為限定HER2基因或染色體17的兩個(gè)被標(biāo)定的區(qū)域。
[0038]一旦已經(jīng)訓(xùn)練分類器，對于圖像中的未知斑點(diǎn)所測量的度量就應(yīng)用于分類器。分類器可以然后指示表示什么類型的斑點(diǎn)(例如HER2基因或染色體17)。
[0039]一旦斑點(diǎn)已經(jīng)被分類，它們就由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)數(shù)。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定斑點(diǎn)的大小在標(biāo)稱單個(gè)斑點(diǎn)大小的規(guī)模上，則然后斑點(diǎn)被計(jì)數(shù)為如分類器所標(biāo)定的HER2斑點(diǎn)或染色體17斑點(diǎn)。如果斑點(diǎn)大于標(biāo)稱單個(gè)斑點(diǎn)大小，則然后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)確定簇的區(qū)，并且將其按標(biāo)稱斑點(diǎn)的區(qū)進(jìn)行劃分，以確定斑點(diǎn)簇中可能包括多少斑點(diǎn)。在計(jì)數(shù)算法中使用分類為HER2和染色體17的斑點(diǎn)的封閉性。
[0040]一旦已經(jīng)對斑點(diǎn)進(jìn)行分類并且計(jì)數(shù)，就基于每細(xì)胞并且基于每FOV來對結(jié)果進(jìn)行記分(tally)。斑點(diǎn)類型的比例被計(jì)算并且作為整體針對每個(gè)細(xì)胞和載片而被顯示?；诒壤梢詫⒈磉_(dá)水平確定為過表達(dá)、欠表達(dá)等。在一個(gè)實(shí)施例中，如果組織樣本中的HER2基因?qū)τ谌旧w17的比例超過例如2.2，則將組織樣本標(biāo)識為過表達(dá)的。這樣過表達(dá)的HER2基因可以指示癌。
[0041]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14，100可以執(zhí)行形態(tài)算法以估計(jì)圖像中的一個(gè)或更多個(gè)特征。基因形態(tài)算法可以通過例如以下步驟來估計(jì)彩色圖像中的信號:測量斑點(diǎn)尺寸中的一個(gè)或更多個(gè)，估計(jì)斑點(diǎn)形狀、估計(jì)斑點(diǎn)定向，估計(jì)多個(gè)斑點(diǎn)之間的空間關(guān)系，以及估計(jì)至少一個(gè)斑點(diǎn)與組織樣本的另一解剖結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系。輸出可以被發(fā)送到分類器，分類器確定信號是否表示基因。其它類型的形態(tài)算法可以用于標(biāo)識組織的其它特征。輸出可以被發(fā)送到分類器。
[0042]可以通過包括本說明書中公開的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)等同物的數(shù)字電子電路、或計(jì)算機(jī)軟件、固件或硬件、或者它們中的一個(gè)或更多個(gè)的組合來實(shí)現(xiàn)本說明書中描述的主題內(nèi)容和操作的實(shí)施例。該說明書中所描述的主題內(nèi)容的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序，即在計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)上所編碼的計(jì)算機(jī)程序指令中的一個(gè)或更多個(gè)模塊，以用于由數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行或控制數(shù)據(jù)處理裝置的操作。
[0043]計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)可以是或可以包括于計(jì)算機(jī)可讀存儲設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲襯底、隨機(jī)或串行存取存儲器陣列或設(shè)備或它們中的一個(gè)或更多個(gè)的組合中。此外，雖然計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)不是所傳播的信號，但計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)可以是在人工地生成的傳播信號中所編碼的計(jì)算機(jī)程序指令的源或目的地。計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)也可以是或可以包括于一個(gè)或更多個(gè)分離的物理組件或介質(zhì)(例如多個(gè)CD、盤或其它存儲設(shè)備)中。該說明書中所描述的操作可以實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)處理裝置對一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲設(shè)備上所存儲的或從其它源接收到的數(shù)據(jù)所執(zhí)行的操作。
[0044]術(shù)語“編程處理器”涵蓋用于處理數(shù)據(jù)的所有種類的裝置、設(shè)備和機(jī)器，通過示例的方式包括可編程微處理器、計(jì)算機(jī)、片上系統(tǒng)或上述中的多個(gè)或上述的組合。裝置可以包括特定目的的邏輯電路(例如FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路))。除了硬件之外，裝置還可以包括創(chuàng)建用于所討論的計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行環(huán)境的代碼，例如構(gòu)成處理器固件、協(xié)議棧、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、跨平臺運(yùn)行時(shí)環(huán)境、虛擬機(jī)或它們中的一個(gè)或更多個(gè)的組合的代碼。裝置和執(zhí)行環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)各種不同的計(jì)算模型基礎(chǔ)架構(gòu)，諸如web服務(wù)、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)。
[0045]可以通過任何形式的編程語言(包括編譯或解釋語言、說明性或過程性語言)來寫計(jì)算機(jī)程序(也已知為程序、軟件、軟件應(yīng)用、腳本或代碼)，并且可以通過任何形式(包括作為單機(jī)程序或作為模塊、組件、子例程、對象或適合于在計(jì)算環(huán)境中使用的其它單元)來部署它。計(jì)算機(jī)程序可以但無需與文件系統(tǒng)中的文件對應(yīng)。程序可以存儲在保存其它程序或數(shù)據(jù)(例如標(biāo)記語言文檔中存儲的一個(gè)或更多個(gè)腳本)的文件的部分、專用于所討論的程序的單個(gè)文件、或多個(gè)協(xié)調(diào)的文件(例如存儲一個(gè)或更多個(gè)模塊、子程序、或代碼的部分的文件)中。計(jì)算機(jī)程序可以被部署為在位于一個(gè)地點(diǎn)或跨多個(gè)地點(diǎn)而分布并且通過通信網(wǎng)絡(luò)而互連的一臺計(jì)算機(jī)或多臺計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。
[0046]執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)或更多個(gè)可編程處理器可以執(zhí)行該說明中所描述的處理和邏輯流程，以通過操作輸入數(shù)據(jù)并且生成輸出來執(zhí)行動(dòng)作。處理和邏輯流也可以由特定目的的邏輯電路(例如FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路))執(zhí)行，并且裝置也可以實(shí)現(xiàn)為特定目的的邏輯電路。
[0047]通過示例的方式，適合于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的處理器包括通用和特定目的的微處理器這兩者、以及任何種類的數(shù)字計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)或更多個(gè)處理器。通常，處理器將從只讀存儲器或隨機(jī)存取存儲器或這兩者接收指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的必需組件是用于根據(jù)指令執(zhí)行動(dòng)作的處理器以及用于存儲指令和數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多個(gè)存儲器設(shè)備。通常，計(jì)算機(jī)也將包括用于存儲數(shù)據(jù)的一個(gè)或更多個(gè)大規(guī)模存儲設(shè)備(例如磁盤、磁光盤或光盤)，或可操作地耦接以從大規(guī)模存儲設(shè)備接收數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)傳遞至大規(guī)模存儲設(shè)備或進(jìn)行這兩者。然而，計(jì)算機(jī)無需具有這些設(shè)備。此外，僅舉幾個(gè)例子來說，計(jì)算機(jī)可以嵌入另一設(shè)備(例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)音頻或視頻播放器、游戲控制臺、全球定位系統(tǒng)(GPS )接收機(jī)或便攜式存儲設(shè)備(例如通用串行總線(USB)閃速驅(qū)動(dòng)器))。適合于存儲計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的設(shè)備包括所有形式的非易失性存儲器、介質(zhì)和存儲器設(shè)備，通過示例的方式包括示例半導(dǎo)體存儲器設(shè)備(例如EPROM、EEPROM和閃存儲器設(shè)備)；磁盤(例如內(nèi)部硬盤或可拆卸盤);磁光盤；以及⑶-ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲器可以由特定目的的邏輯電路補(bǔ)充或被合并到其中。
[0048]為了提供與用戶的交互，本說明書描述的主題內(nèi)容的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)在具有用于將信息顯示給用戶的顯示設(shè)備(例如IXD (液晶顯示器)、LED (發(fā)光二級管)顯示器或OLED(有機(jī)發(fā)光二級管)顯示器)以及用戶通過其可以將輸入提供給計(jì)算機(jī)的鍵盤和指點(diǎn)設(shè)備(例如鼠標(biāo)或軌跡球)的計(jì)算機(jī)上。在一些實(shí)現(xiàn)中，觸摸屏可以用于顯示信息并且從用戶接收輸入。其它種類的設(shè)備同樣可以用于提供與用戶的交互；例如，提供給用戶的反饋可以是任何形式的感覺反饋(例如視覺反饋、聽覺反饋、或觸覺反饋)；并且可以通過任何形式(包括聲學(xué)、話音或觸覺輸入)來接收來自用戶的輸入。此外，計(jì)算機(jī)可以通過將文檔發(fā)送到用戶所使用的設(shè)備并且從用戶所使用的設(shè)備接收文檔來與用戶進(jìn)行交互，例如，通過響應(yīng)于從web瀏覽器接收到的請求而將網(wǎng)頁發(fā)送到用戶的客戶機(jī)設(shè)備上的web瀏覽器。
[0049]可以在包括后端組件(例如，如數(shù)據(jù)服務(wù)器)或包括中間件組件(例如應(yīng)用服務(wù)器)或包括前端組件(例如具有用戶通過其可以與本說明書描述的主題內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行交互的圖形用戶接口或Web瀏覽器的客戶機(jī)計(jì)算機(jī))或一個(gè)或更多個(gè)這樣的后端、中間件、或前端組件的任何組合的計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)本說明書中描述的主題內(nèi)容的實(shí)施例。系統(tǒng)的組件可以通過任何形式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的介質(zhì)(例如通信網(wǎng)絡(luò))而互連。通信網(wǎng)絡(luò)的示例包括局域網(wǎng)(“LAN”)和廣域網(wǎng)(“WAN”)、因特網(wǎng)(例如互聯(lián)網(wǎng))以及點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(例如ad hoc點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò))。例如，圖1的網(wǎng)絡(luò)20可以包括一個(gè)或更多個(gè)局域網(wǎng)。
[0050]計(jì)算系統(tǒng)可以包括任何數(shù)量的客戶機(jī)和服務(wù)器。客戶機(jī)和服務(wù)器通常彼此遠(yuǎn)離，并且典型地通過通信網(wǎng)絡(luò)而交互?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器的關(guān)系借助在相應(yīng)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并且具有對彼此的客戶機(jī)-服務(wù)器關(guān)系的計(jì)算程序而產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，服務(wù)器將數(shù)據(jù)(例如HTML頁面)傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)設(shè)備(例如目的是將數(shù)據(jù)顯示給與客戶機(jī)設(shè)備交互的用戶并且從用戶接收用戶輸入)?？梢栽诜?wù)器處從客戶機(jī)設(shè)備接收在客戶機(jī)設(shè)備處所生成的數(shù)據(jù)(例如用戶交互的結(jié)果)。
[0051]圖6是用于分析標(biāo)本的方法的流程圖400。在402，選擇組織標(biāo)本的圖像中的候選特征?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或用戶來選擇候選特征。
[0052]在410，標(biāo)識信號。在HER2/染色體17比例分析中，第一原位雜交信號(例如斑點(diǎn))指示HER2基因，并且第二原位雜交信號(例如斑點(diǎn))指示染色體17?？梢詫@些不同的雜交信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0053]在412，估計(jì)各信號之間的關(guān)系。在特定實(shí)施例中，確定所計(jì)數(shù)的信號的比例?？梢怨烙?jì)各信號之間的其它類型的關(guān)系。
[0054]方法400可以重復(fù)任何次數(shù)，以估計(jì)任何想要的感興趣區(qū)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以基于包括圖像特性度量、形態(tài)度量或其組合等的度量來確定感興趣區(qū)。針對一個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)可以確定合計(jì)分?jǐn)?shù)、平均分?jǐn)?shù)或其它類型的分?jǐn)?shù)。至少部分地基于分?jǐn)?shù)，病理學(xué)家可以作出診斷。
[0055]圖7示出能夠通過評分來執(zhí)行組織制備的分析系統(tǒng)10。標(biāo)本處理裝置210可以對標(biāo)本執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)制備處理。制備處理可以包括但不限制于:對標(biāo)本進(jìn)行脫蠟，調(diào)理標(biāo)本(例如細(xì)胞調(diào)理)、對標(biāo)本進(jìn)行染色，執(zhí)行抗原修復(fù)，執(zhí)行免疫組化染色(包括標(biāo)定)或其它反應(yīng)，和/或執(zhí)行原位雜交(例如SISH、FISH等)染色(包括標(biāo)定)或其它反應(yīng)，以及其它用于制備用于顯微鏡、微觀分析、質(zhì)譜方法或其它分析方法的處理。
[0056]標(biāo)本可以包括組織樣本。組織的樣本可以是目標(biāo)可以出現(xiàn)于其中或出現(xiàn)于其上的任何液體、半固體或固體實(shí)物(或物質(zhì))。特別是，組織樣本可以是從生物組織獲得的生物樣本或組織樣本。組織可以是在有機(jī)體內(nèi)執(zhí)行相似功能的互連細(xì)胞的集合。在一些示例中，從動(dòng)物物體(諸如人體)獲得生物樣本。生物樣本可以是從任何活的有機(jī)體獲得、由任何活的有機(jī)體排泄或分泌的任何固體或流體樣本，活的有機(jī)體包括但不限制于單細(xì)胞有機(jī)體(諸如除了其它以外，還有細(xì)菌、酵母、原生動(dòng)物和阿米巴)、多細(xì)胞有機(jī)體(諸如植物或動(dòng)物，包括來自健康或明顯健康的人體或受待診斷或調(diào)查的狀況或疾病(例如癌癥)影響的人類患者的樣本)。例如，生物樣本可以是從例如血液、血漿、血清、尿、膽汁、腹水、唾液、腦脊液、水性或玻璃體液、或任何身體分泌物、漏出液、滲出液獲得的生物流體(例如從膿腫或任何其它感染或炎癥的位點(diǎn)獲得的流體)或從結(jié)合部(例如正常結(jié)合部或受疾病影響的結(jié)合部)獲得的流體。生物樣本也可以是從任何器官或組織(包括活檢或尸檢標(biāo)本，腫瘤腫瘤活檢)獲得的樣本，或可以包括任何細(xì)胞、組織或器官所調(diào)理的細(xì)胞(無論原代細(xì)胞還是培養(yǎng)細(xì)胞)或介質(zhì)。在一些示例中，生物樣本是核提取物。在特定示例中，樣本是質(zhì)量控制樣本，諸如所公開的細(xì)胞團(tuán)(cell pellet)切片樣本中的一個(gè)。在其它示例中，樣本是測試樣本。例如，測試樣本是從獲得自對象的生物樣本制備的細(xì)胞、組織或細(xì)胞團(tuán)切片。在示例中，對象是處于風(fēng)險(xiǎn)或已經(jīng)取得特定狀況或疾病的對象。在一些實(shí)施例中，標(biāo)本是乳腺組織。
[0057]處理裝置210可以將固定劑應(yīng)用到標(biāo)本。固定劑可以包括交聯(lián)劑(諸如醛類(例如甲醛、多聚甲醛和戊二醛)以及非醛類交聯(lián)劑)、氧化劑(例如金屬離子和絡(luò)合物，諸如四氧化鋨和鉻酸)、蛋白質(zhì)變性劑(例如醋酸、甲醇和乙醇)、未知機(jī)制的固定劑(例如氯化汞、丙酮和苦味酸)、組合試劑(例如Carnoy固定劑、Methacarn氏液、Bouin流體、B5固定劑、Rossman流體和Gendre流體)、微波以及雜類固定劑(例如排除量固定(excluded volumefixat1n)或蒸汽固定(vapor fixat1n))。
[0058]如果標(biāo)本是石蠟中所包埋的樣本，可以使用適當(dāng)?shù)?多種)脫蠟流體來對樣本進(jìn)行脫蠟。在廢物去除器去除(多種)脫蠟流體之后，任何數(shù)量的物質(zhì)可以連續(xù)地應(yīng)用到標(biāo)本。物質(zhì)可以用于預(yù)處理(例如蛋白質(zhì)交聯(lián)，暴露核酸等)、變性、雜交、清洗(例如轉(zhuǎn)潰膜清洗(stringency wash))、檢測(例如將可視或標(biāo)記分子鏈接到探針),放大(例如放大蛋白質(zhì)、基因等)、復(fù)染色或蓋片等。
[0059]標(biāo)本處理裝置210可以將寬范圍的物質(zhì)應(yīng)用于標(biāo)本。所述物質(zhì)包括但不限制于染色劑、探針、試劑、清洗劑和/或調(diào)理劑。物質(zhì)可以是流體(例如氣體、液體或氣體/液體混合物)等。流體可以是溶劑(例如極性溶劑、非極性溶劑等)或溶液(例如水性溶液或其它類型的溶液)等。試劑可以包括但不限制于染色劑、濕潤劑、抗體(例如單克隆抗體、多克隆抗體等)或抗原恢復(fù)流體(例如基于水性或非水性的抗原恢復(fù)溶液、抗原恢復(fù)緩沖液等)等。
[0060]探針可以是附接到可檢測的標(biāo)定或報(bào)告分子的隔離核酸或隔離合成寡核苷酸。標(biāo)定可以包括放射性同位素、酶底物、輔因素、配體、化學(xué)發(fā)光或熒光劑、半抗原和酶。例如，探針可以包括但不限制于半抗原標(biāo)定的特定結(jié)合部分(binding moiety)、DNA探針(例如DNP標(biāo)定的DNA探針)、硝基芳基染料(nitroaryl)化合物、二硝基苯酹、缺電子芳香化合物、探針雜交溶液或其它類型的ISH探針。ISH可以牽涉標(biāo)定的互補(bǔ)DNA或RNA鏈(即探針)，以將特定DNA或RNA序列定位在組織(原位)的部分或切片中，或者如果組織足夠小，則定位在整個(gè)組織中(完全安裝ISH)。
[0061]在一些實(shí)施例中，處理裝置210所應(yīng)用的雞尾酒測定包括不同的試劑。例如，一個(gè)雞尾酒測定包括ULTRAVIEW SISH檢測工具(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)(Ventana MedicalSystems)公司，物品編號780-001)、INFORM HER2 DNA探針(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號780-4332)、Rabbit反DNP抗體(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號780 -4335)、Rabbit反HER2 (4B5)抗體(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號800-2996)、ULTRAVIEW通用堿性磷酸酶紅色檢測工具(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號760-501)、銀清洗(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號780-002)和/或INFORM染色體17探針(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號780-4331)。另一雞尾酒測定是(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司)所銷售的INFORM HER2雙ISHDNA探針，其包括INFORM HER2雙ISH DNA探針雞尾酒(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號800-4422)、HybReady (文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號 780-4409)、ultraView SISH DNP檢測工具(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號800-098)、ultraView紅色I(xiàn)SH DIG檢測工具(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號800-505)、ultraView Siler Wash II(文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號780-003)和/或HER2雙ISH 3合I Xenograft Slides (文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司，物品編號783-4332)?？梢允褂闷渌u尾酒測定。雞尾酒測定可以用于定量檢測經(jīng)由包括胃-食道連接部的人類乳腺癌和胃癌的福爾馬林固定的、石蠟嵌入的組織標(biāo)本中的兩個(gè)彩色顯色I(xiàn)SH的HER2基因的放大，并且可以協(xié)助評估對其來說赫賽汀(曲妥珠單抗)可以是治療選項(xiàng)的患者。在再一其它協(xié)議中，雞尾酒測定是文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司銷售的VENTANAHER2 DNA 探針測定，物品編號 800-4422。題為 “MULTICOLOR CHROMOGENIC DETECT1N OFB1MAKERS”的美國專利申請N0.11/809, 024 (與美國專利公開N0.2008/299555對應(yīng))以及題為 “METHOD FOR CHROMOGENIC DETECT1N OF TWO OR MORE TARGET MOLECULES IN ASINGLE SAMPLE”的美國專利申請N0.11/809, 024 (與美國專利公開N0.2011/0136130對應(yīng))公開了物質(zhì)、協(xié)議和標(biāo)本處理技術(shù)，并且被通過對其整體進(jìn)行引用而合并到此。
[0062]標(biāo)本處理裝置210可以是自動(dòng)化裝置，諸如文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司銷售的BENCHMARK XT設(shè)備和SYMPHONY設(shè)備。文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司是公開用于執(zhí)行自動(dòng)化分析的系統(tǒng)和方法的很多美國專利的受讓人，包括美國專利N0.5，650，327、5，654，200、6，296，809,6, 352，861,6, 827，901 和 6，943，029 以及美國公開專利申請N0.20030211630 和20040052685，其中的每一個(gè)被通過對其整體進(jìn)行引用而合并到此。替換地，可以手動(dòng)地處理標(biāo)本。
[0063]在處理標(biāo)本之后，用戶可以將標(biāo)本承載載片運(yùn)送到成像裝置12。門13可以打開，以加載裝置12。輸入設(shè)備17 (圖解為控制面板)用于操作裝置12。成像裝置12可以是明視野成像器或其它類型的載片掃描儀。一種明視野成像器是文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司銷售的iScan Coreo ?明視野掃描儀。在自動(dòng)化實(shí)施例中，成像裝置12是如題為“IMAGING SYSTEMAND TECHNIQUES”的國際專利申請 N0.PCT/US2010/002772 (專利公開 N0.W0/2011/049608)中所公開的或題為“IMAGING SYSTEMS, CASSETTES, AND METHODS OF USING THE SAME”的2011年9月9日提交的美國專利申請N0.61/533，114中所公開的數(shù)字病理設(shè)備。國際專利申請N0.PCT/US2010/002772和美國專利申請N0.61/533，114被通過對其整體進(jìn)行引用而合并到此。在其它實(shí)施例中，成像裝置12包括耦接到顯微鏡的數(shù)字照相機(jī)。
[0064]用戶可以使用圖7的計(jì)算系統(tǒng)14來控制處理裝置210并且從數(shù)字化載片圖像的數(shù)據(jù)庫選擇圖像。用戶可以選擇一個(gè)或更多個(gè)感興趣區(qū)以用于分析。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14自動(dòng)地對每個(gè)感興趣區(qū)中的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，以確定是否充足數(shù)量的SISH信號和紅色I(xiàn)SH信號出現(xiàn)，以用于HER2/染色體17比例的足夠精確的估計(jì)。結(jié)果被顯示給用戶。如果用戶決定繼續(xù)分析任何特定感興趣區(qū)，則用戶具有這樣的選項(xiàng):或是選擇待包括在估計(jì)中的核的集合，或是使用算法來自動(dòng)地標(biāo)識候選核。用戶可以刪除通過使用算法所標(biāo)識的任何候選核。在一些實(shí)施例中，分析標(biāo)本的整個(gè)圖像以用于定性分析。可以針對標(biāo)本確定整體計(jì)數(shù)。用戶可以然后確定是否將分析聚焦在特定標(biāo)本區(qū)上。
[0065]針對SISH信號和紅色I(xiàn)SH信號檢查所選擇的核中的每一個(gè)。針對每個(gè)核估計(jì)SISH對于紅色I(xiàn)SH的比例。組合所選擇的核中所發(fā)現(xiàn)的SISH信號和紅色I(xiàn)SH信號，以形成用于整個(gè)感興趣區(qū)的HER2/染色體17比例。用戶可以接受作為用于該樣本的官方注釋的結(jié)果。替換地，用戶可以丟棄結(jié)果并且基于例如核的不同集合或新的感興趣區(qū)等而重新開始處理。貫穿處理，結(jié)果以數(shù)字或圖像形式顯示給用戶。基于結(jié)果，用戶可以介入或繼續(xù)。除了這種互動(dòng)的或用戶輔助的方法以外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14還可以自動(dòng)地分析每個(gè)區(qū)而無需任何人員介入。用戶可以基于分析來控制標(biāo)本處理裝置210的操作以改進(jìn)后續(xù)標(biāo)本處理。
[0066]本說明書中所提及的和/或申請數(shù)據(jù)表單中所列出的所有美國專利、美國專利申請公開、美國專利申請、外國專利、外國專利申請和非專利公開被通過對其整體進(jìn)行引用而合并到此。如果需要的話則可以修改實(shí)施例的各方面，以采用各個(gè)專利、申請和公開的構(gòu)思來提供再進(jìn)一步的實(shí)施例。
[0067]根據(jù)前述將領(lǐng)會(huì)，雖然為了圖解說明的目的而在此已經(jīng)描述了本發(fā)明特定實(shí)施例，但在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以作出各種修改。相應(yīng)地，除了由所附權(quán)利要求來限制之外本發(fā)明不受限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測組織樣本中的基因的表達(dá)水平的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，包括: 存儲器，用于存儲程序指令序列；以及 可編程處理器，其被配置為:執(zhí)行所述指令，以便: 接收組織樣本的彩色圖像； 基于細(xì)胞核的形態(tài)來標(biāo)識所述彩色圖像中被不同地染色的所述細(xì)胞核的基因和染色體；以及 確定所標(biāo)識的所述基因與所述染色體的比例，以確定所述組織樣本中的所述基因的表達(dá)水平。
2.如權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，其中，所述彩色圖像包括至少一個(gè)斑點(diǎn)，其中，所述處理器被編程為:通過估計(jì)斑點(diǎn)尺寸、斑點(diǎn)形狀、斑點(diǎn)定向、多個(gè)斑點(diǎn)之間的空間關(guān)系、以及至少一個(gè)斑點(diǎn)與所述組織樣本中的另一解剖結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系中的至少一個(gè)來標(biāo)識所述基因和所述染色體。
3.如權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為:通過將細(xì)胞的圖像從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換為L*a*b色彩空間來增強(qiáng)所述組織樣本的所述彩色圖像中的所述基因和所述染色體的色彩，并且針對增強(qiáng)的彩色圖像中的每個(gè)像素計(jì)算L、a、b的線性組 入口 ο
4.如權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為:通過利用多個(gè)高斯差分濾波器來對增強(qiáng)的彩色圖像進(jìn)行濾波而產(chǎn)生可能表示基因和染色體的斑點(diǎn)蒙片。
5.如權(quán)利要求4所述的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，其中，所述處理器被編程為:通過憑借計(jì)算斑點(diǎn)和/或所述像素的度量并且將所述度量供給至分類器來分析所述斑點(diǎn)的區(qū)內(nèi)的所述細(xì)胞的所述彩色圖像中的所述像素而確定所述斑點(diǎn)表示基因還是染色體，所述分類器被訓(xùn)練為基于所確定的度量中的一個(gè)或更多個(gè)來分離基因與染色體。
6.一種用于檢測組織樣本中的基因表達(dá)的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，包括: 存儲器，用于存儲所述組織樣本的圖像；以及 處理器，其被配置為:執(zhí)行指令序列以分析所述組織樣本的圖像，以便確定用于所述組織樣本的被染色區(qū)域的多個(gè)度量并且將所述度量供給至分類器，所述分類器標(biāo)識所述被染色區(qū)域表示細(xì)胞中的基因還是染色體；對所檢測到的基因和染色體的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且計(jì)算所檢測到的基因?qū)θ旧w對于所檢測到的染色體的數(shù)量的比例，以確定基因是否為過表達(dá)的。
7.一種用于組織標(biāo)本的自動(dòng)化評分的方法，包括: a)從所述組織標(biāo)本的數(shù)字圖像選擇用于定量分析的所述組織標(biāo)本中的候選核； b)借助于計(jì)算機(jī)自動(dòng)地對來自所述數(shù)字圖像的第一原位雜交信號和第二原位雜交信號進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及 c)估計(jì)所述第一信號與所述第二信號的計(jì)數(shù)的比例，并且報(bào)告所述比例。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一原位雜交信號包括銀色原位雜交信號，并且其中，所述第二原位雜交信號包括紅色原位雜交信號。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，自動(dòng)地選擇所述核。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述組織標(biāo)本包括乳腺癌標(biāo)本，并且其中，所述方法還包括步驟:d)放大所述組織標(biāo)本中出現(xiàn)的HER2基因。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，對所述數(shù)字圖像中的第一視場執(zhí)行步驟a)至C)，并且其中，所述方法還包括:針對所述數(shù)字圖像的第二視場重復(fù)步驟a)至C)。
12.一種用于組織標(biāo)本的自動(dòng)化評分的方法，包括: a)將第一原位雜交探針和第二原位雜交探針應(yīng)用于所述組織標(biāo)本； b)隨后獲得所述組織標(biāo)本的數(shù)字圖像； c)在所述數(shù)字圖像中選擇視場； d)在所述視場內(nèi)，選擇用于定量分析的候選核； e)自動(dòng)地在所述候選核中對來自所述第一原位雜交探針的第一信號以及來自所述第二原位雜交探針的第二信號進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及 f)估計(jì)所述第一信號與所述第二信號的計(jì)數(shù)的比例。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括:針對所述數(shù)字圖像中的第二視場，重復(fù)步驟d)、e)和 f)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述組織標(biāo)本包括乳腺癌標(biāo)本，并且其中，所述方法還包括步驟:g)報(bào)告所述比例。
15.如權(quán)利要求12所述 的方法，其中，自動(dòng)地執(zhí)行步驟C)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，自動(dòng)地執(zhí)行步驟d)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括:g)顯示所述視場和所述比例的圖像。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟c)包括:分析來自所述第一原位雜交探針和所述第二原位雜交探針的信號的色彩平衡，并且如果所述色彩平衡滿足預(yù)定準(zhǔn)則，則選擇所述視場。
19.一種細(xì)胞分析器，包括: 存儲器，用于存儲程序指令序列以及已經(jīng)被染色從而基因和染色體在圖像中不同地顯現(xiàn)的組織樣本的所述圖像； 一個(gè)或更多個(gè)處理器，其被配置為:執(zhí)行所述指令，以便增強(qiáng)所述圖像中的被染色的基因和染色體的外觀，對所增強(qiáng)的圖像進(jìn)行濾波以檢測可能表示所述圖像中的基因和染色體的區(qū)，測量用于可能表示所述圖像中的基因和染色體的所述區(qū)的多個(gè)度量，并且將所述度量應(yīng)用于分類器，所述分類器確定所述區(qū)表示基因還是染色體； 其中，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器進(jìn)一步被配置為:對所述圖像中的所確定的基因和染色體進(jìn)行計(jì)數(shù)，以確定所述組織樣本中的基因表達(dá)水平。
【文檔編號】G06K9/00GK104081412SQ201380007711
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】P.巴姆福特, S.楚卡, J.F.馬丁, A.薩卡爾, O.塞特爾, E.蘇朱, H.瓦蘭高恩卡爾 申請人:文塔納醫(yī)療系統(tǒng)公司