AT525533A1 - Method and system for analyzing a blood sample - Google Patents
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Abstract
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Analyse einer Blutprobe, bei welchem in einem ersten Schritt ein Bild einer Blutprobe durch eine Kamera aufgenommen wird, und in einem zweiten Schritt das Bild durch einen Computer ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, vorgesehen, bei welchem, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, in einem dritten Schritt das Bild erneut ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden.According to the invention, a method for analyzing a blood sample is provided, in which, in a first step, an image of a blood sample is recorded by a camera and, in a second step, the image is evaluated by a computer, with the cells visible on the image being classified. in which, based on the classification carried out in the second step, the image is re-evaluated in a third step, with the cells visible on the image being reclassified.
Description
Zellen klassifiziert werden. Cells are classified.
Die Erfindung betrifft weiters ein System zur Analyse einer Blutprobe, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend eine Aufnahme für die Blutprobe, eine Kamera sowie einen mit der Kamera verbundenen Computer, der ausgebildet ist, um die von der Kamera empfangenen Bilder auszuwerten, wobei die auf dem The invention further relates to a system for analyzing a blood sample, in particular for carrying out a method according to the invention, comprising a receptacle for the blood sample, a camera and a computer connected to the camera, which is designed to evaluate the images received from the camera, the on the
Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden. Cells visible in the image are classified.
Bei der Analyse von Blutproben wird die Blutprobe eines Menschen oder eines Tiers hinsichtlich der Quantität und/oder der Qualität der enthaltenen Blutzellen untersucht. Aus einer solchen Untersuchung lassen sich weitreichende Rückschlüsse auf den Zustand sowie die Mikrozirkulation im Gewebe, den vorhandenen Immunschutz sowie allgemein den gesamten Gesundheitszustand des Körpers When analyzing blood samples, the blood sample from a human or an animal is examined with regard to the quantity and/or the quality of the blood cells it contains. From such an examination, far-reaching conclusions can be drawn about the condition and the microcirculation in the tissue, the existing immune protection and the overall health of the body in general
ziehen. pull.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Analyse einer Blutprobe bekannt, um die Zellzusammensetzung und die Zellmorphologie als Teil eines Blutbildes zu Several methods for analyzing a blood sample are known from the prior art in order to determine the cell composition and the cell morphology as part of a blood count
ermitteln. determine.
Die einfachste Möglichkeit ist die manuelle Analyse einer Blutprobe durch einen Arzt oder eine andere dazu ausgebildete Person mithilfe eines herkömmlichen The easiest way is for a doctor or other trained person to manually analyze a blood sample using a conventional
Mikroskops. Die Blutprobe wird auf einem Objektträger microscope. The blood sample is placed on a slide
des Nutzers abhängt. of the user depends.
Um diese Nachteile zu beseitigen, können Hämatologiegeräte eingesetzt werden, um automatische Blutanalysen durchführen zu können. Es existiert eine Vielzahl von verschiedenen Systemen, um die Blutzellen in einer Blutprobe zu zählen bzw. zu klassifizieren. Die meisten derartigen Vorrichtungen basieren auf der Messung der Änderung der mittleren elektrischen Leitfähigkeit zwischen zwei in einer Flüssigkeit angeordneten Elektroden, die jeweils in einer durch eine schmale Öffnung getrennten Kammer angeordnet sind (Coulter-Zähler). Die Öffnung ist geringfügig größer als die zu messenden Zellen bzw. Partikel. Durch eine bspw. durch einen Unterdruck erzeugte Strömung fließen die zu messenden Zellen bzw. Partikel von einer Kammer in die andere Kammer, sodass sich der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden verändert. Da die Änderung proportional zur Größe der Zelle bzw. des Partikels ist, kann sowohl die Anzahl als auch die Größe der Zellen bzw. In order to eliminate these disadvantages, hematology devices can be used to carry out automatic blood analyses. A variety of different systems exist for counting or classifying the blood cells in a blood sample. Most such devices are based on measuring the change in average electrical conductivity between two electrodes placed in a liquid, each placed in a chamber separated by a narrow opening (Coulter counter). The opening is slightly larger than the cells or particles to be measured. The cells or particles to be measured flow from one chamber into the other chamber by means of a flow generated, for example, by negative pressure, so that the electrical resistance between the two electrodes changes. Since the change is proportional to the size of the cell or particle, both the number and the size of the cells or
Partikel erfasst und ausgewertet werden. Particles are detected and evaluated.
Blutzellen ermittelt werden. blood cells are determined.
Bei heutigen Analysegeräten wird für die Erkennung und Zählung weißer Blutzellen die Durchflusszytometriemethode verwendet, bei welcher die Zellen an einer elektrischen Spannung oder einem Lichtstrahl vorbeigeführt werden. Das dabei entstehende Streulicht wird aufgefangen und ausgewertet. Dies ermöglicht es insbesondere, dass die einzelnen Arten weißer Blutzellen unterschieden und entsprechend gezählt werden können. Nachteilig bei dieser Methode ist allerdings, dass noch nicht ausgereifte Formen von Granulozyten (Promyelozyten, Myelozyten, Metamyelozyten und Bänder) nicht effektiv voneinander unterschieden und gezählt werden können. Weiters erlauben derartige Analysegeräte bei der Evaluierung der Leukozytenabstammung nicht die Erfassung von Änderungen im Zellkern und im Zytoplasma oder von pathologischer Granularität. Auch hier werden viele Parameter berechnet und geschätzt, wodurch Today's analyzers use the flow cytometry method to detect and count white blood cells, in which the cells are passed in front of an electrical voltage or a beam of light. The resulting scattered light is captured and evaluated. In particular, this enables the individual types of white blood cells to be distinguished and counted accordingly. The disadvantage of this method, however, is that immature forms of granulocytes (promyelocytes, myelocytes, metamyelocytes and ligaments) cannot be effectively distinguished from one another and counted. Furthermore, such analyzers do not allow for the detection of nuclear and cytoplasmic changes or pathological granularity in the evaluation of leukocyte lineage. Again, many parameters are calculated and estimated, which
eine hohe Fehleranfälligkeit gegeben ist. there is a high error rate.
Zuverlässigere automatische Analysegeräte basieren auf der automatischen Mikroskopie, bei welcher Bilder der Blutprobe durch eine Kamera und ein Mikroskop aufgenommen werden und More reliable automated analyzers are based on automated microscopy, in which images of the blood sample are taken through a camera and microscope and
diese Bilder anschließend basierend auf entsprechenden these images subsequently based on corresponding
Messungen. measurements.
Nachteilig bei derartigen bekannten Systemen ist es, dass einige pathologische Zellen einander optisch sehr ähnlich sind, und voneinander lediglich bspw. durch die Granulität oder andere unscheinbare Details unterschieden werden können. Auch wenn die verwendeten Algorithmen ausgebildet sind, um auch geringe Unterschiede zu erkennen, kommt es aufgrund der optischen Ähnlichkeiten oftmals zu Fehlbestimmungen bzw. Fehlklassifikationen und damit zu A disadvantage of such known systems is that some pathological cells are visually very similar to one another and can only be distinguished from one another, for example, by their granularity or other inconspicuous details. Even if the algorithms used are designed to also recognize small differences, the optical similarities often lead to incorrect determinations or incorrect classifications and thus to
einem falschen Analyseergebnis. an incorrect analysis result.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Analysezuverlässigkeit bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zu erhöhen und Fehlklassifikationen von Zellen zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Insbesondere soll ein einfaches, zuverlässiges und schnelles Verfahren zur It is therefore an object of the invention to increase the analysis reliability in a method of the type mentioned at the outset and to reduce or avoid misclassifications of cells. In particular, a simple, reliable and fast method for
Analyse einer Blutprobe bereitgestellt werden. Analysis of a blood sample are provided.
Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, in einem dritten Schritt das Bild erneut ausgewertet wird, wobei die According to the invention in a method of the type mentioned that, based on the classification carried out in the second step, in a third step, the image is re-evaluated, wherein the
auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden. cells shown in the image are reclassified.
Es ist also vorgesehen, dass zunächst ein Bild (ein Foto) einer Blutprobe aufgenommen wird. Das Bild kann die gesamte Blutprobe abbilden, oder, bevorzugt, einen Teilbereich der Blutprobe. Dieses Bild wird mithilfe eines ersten Algorithmus ausgewertet, wobei jede erkannte Zelle It is therefore provided that an image (photo) of a blood sample is first recorded. The image may depict the entire blood sample or, preferably, a portion of the blood sample. This image is evaluated using a first algorithm, each detected cell
insbesondere anhand ihrer Form, ihrer Größe, ihrer Farbe in particular by their shape, their size, their colour
damit dem Ergebnis der Blutanalyse im Vergleich zu einem thus the result of the blood analysis compared to a
verbessert wird. is improved.
Dies ist möglich, da der zweite mathematische Algorithmus speziell auf ein bestimmtes, im zweiten Schritt durch den ersten Algorithmus erkanntes Krankheitsbild zugeschnitten ist und daher in der Lage ist, auch kleinste optische This is possible because the second mathematical algorithm is specially tailored to a specific clinical picture recognized in the second step by the first algorithm and is therefore able to calculate even the smallest optical ones
Unterschiede zwischen den einzelnen Zellen zu erkennen. differences between the individual cells.
Die Klassifikation erfolgt bspw. dadurch, dass das Bild von einer Bilderfassung ausgewertet wird, wobei bspw. die Anzahl der Zellen, deren Farbe, Größe und Form ermittelt wird. Diese Werte können bspw. auf numerische Skalen übertragen und gespeichert werden. Anschließend wird anhand dieser ermittelten Werte mithilfe des ersten Algorithmus, der die ermittelten Werte weiterverarbeitet und bspw. gewichtet, bestimmt, welche Arten von Zellen auf dem Bild The classification is carried out, for example, by the image being evaluated by an image acquisition system, with the number of cells, their color, size and shape being determined, for example. These values can, for example, be transferred to numeric scales and stored. Based on these determined values, the first algorithm, which further processes the determined values and, for example, weights them, is then used to determine which types of cells are in the image
erkannt wurden. were recognized.
Bei der Reklassifikation werden die erkannten Zellen erneut untersucht, diesmal mithilfe eines anderen, zweiten During reclassification, the detected cells are examined again, this time using a different, second one
Algorithmus, und erneut Jeweils einer Zellart zugeordnet. Algorithm, and again assigned to a cell type.
Die Kamera kann Jede Vorrichtung sein, die ein Bild erfassen und dieses in Form von (elektronischen) Daten auf ein Speichermedium speichern kann, sodass es durch einen The camera can be any device that can capture an image and store it in the form of (electronic) data on a storage medium so that it can be viewed by a
Algorithmus ausgewertet werden kann. Algorithm can be evaluated.
Der Computer ist bevorzugt ein Digitalrechner und kann The computer is preferably a digital computer and can
bspw. als Arbeitsplatzrechner oder Tabletcomputer e.g. as a workstation computer or tablet computer
ausgebildet sein. be trained.
dritten Verfahrensschritt durchzuführen. carry out the third step of the process.
Bei der Klassifikation bzw. der Reklassifikation werden bspw. die roten Blutzellen und die Blutplättchen gemäß ihrer Größe, Farbe und Form klassifiziert sowie ihre Konzentration im Blut ermittelt. Je größer der Anteil morphologisch veränderter und zerstörter Blutzellen ist, desto ausgeprägter sind bzw. Gewebehypoxie und In the classification or reclassification, for example, the red blood cells and the blood platelets are classified according to their size, color and shape and their concentration in the blood is determined. The greater the proportion of morphologically altered and destroyed blood cells, the more pronounced are tissue hypoxia and
Mikrozirkulationsstörungen. microcirculation disorders.
Bei einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass die Reklassifizierung im dritten Verfahrensschritt lediglich hinsichtlich einer bestimmten Zellart durchgeführt wird, wobei bspw. lediglich die weißen Blutzellen reklassifiziert werden. Dies ermöglich insbesondere die Anwendung eines noch spezifischeren Algorithmus, der auf diese Zellart spzialisiert und entsprechend ausgebildet bzw. trainiert ist, und damit ein noch exakteres Ergebnis liefern kann. In a preferred embodiment, it is provided that the reclassification in the third method step is carried out only with regard to a specific cell type, with, for example, only the white blood cells being reclassified. In particular, this enables the use of an even more specific algorithm, which is specialized for this type of cell and is appropriately designed or trained, and can therefore deliver an even more precise result.
Alternativ werden alle Zellarten erneut klassifiziert. Alternatively, all cell types are reclassified.
Nach dem dritten Schritt wird das Ergebnis der Blutanalvse, also insbesondere die Anzahl der einzelnen erkannten Blutzellen, bevorzugt auf einem Datenträger gespeichert und/oder auf einer Ausgabeeinheit, bspw. einem Bildschirm, ausgegeben. Dies ermöglicht die Speicherung der Daten bspw. zur späteren Verwendung bzw. die Anzeige für einen Benutzer, um die entsprechenden Schlüsse aus den Daten zu After the third step, the result of the blood analysis, ie in particular the number of individual recognized blood cells, is preferably stored on a data carrier and/or output on an output unit, for example a screen. This enables the data to be stored, for example, for later use or to be displayed to a user in order to draw appropriate conclusions from the data
ziehen. pull.
eine schnelle und einfache Aktualisierung der Algorithmen. a quick and easy update of the algorithms.
Das Verfahren ist (teilweise) computerimplementiert, wobei insbesondere auf einem Datenträger die nötigen Algorithmen und anderen Programmteile zur Durchführung des Verfahrens The method is (partially) computer-implemented, with the necessary algorithms and other program parts for carrying out the method being stored in particular on a data carrier
gespeichert sind. are saved.
Vor dem ersten Verfahrensschritt wird die Blutprobe ggf. entsprechend aufbereitet, bspw. auf einen Träger aufgebracht und getrocknet und anschließend bspw. in eine Aufnahme einer Kamera-Mikroskop-Kombination gelegt, sodass von der Blutprobe durch die Kamera Bilder gemacht werden Before the first method step, the blood sample is optionally prepared accordingly, e.g. applied to a carrier and dried and then, e.g. placed in a recording of a camera-microscope combination, so that images of the blood sample are taken by the camera
können. can.
Weiße Blutzellen werden gemäß ihren jeweils charakterisierenden Eigenschaften in Größe, Farbe und Form unterschieden. Bspw. werden die weißen Blutzellen während White blood cells are classified according to their distinctive size, color, and shape. For example, the white blood cells during
der Analyse in die folgenden Gruppen eingeteilt: divided into the following groups in the analysis:
®° Basophile (Beteiligt an der Entwicklung von ®° Basophils (Involved in the development of
allergischen Reaktionen) allergic reactions)
® Eosinophile (Hauptaufgabe ist die Bekämpfung ® Eosinophils (main task is to combat
mehrzelliger Parasiten) multicellular parasite)
®° Segmentierte Neutrophilen (Größte Gruppe von ®° Segmented Neutrophils (Largest group of
Granulozyten) ®* Bandneutrophile (Junge, unreife Neutrophile) granulocytes) ®* ribbon neutrophils (young, immature neutrophils)
®° Lymphozyten (Stellen humorale Immunität und zelluläre Immunität bereit und regulieren die Aktivität anderer ®° Lymphocytes (Provide humoral immunity and cellular immunity and regulate the activity of others
Zelltypen) cell types)
an der Gesamtanzahl von Lymphozyten im Blut) in the total number of lymphocytes in the blood)
Neben diesen normalen Blutbestandteilen können auch pathologische Zellen im Blut enthalten sein, bspw. die In addition to these normal blood components, pathological cells can also be contained in the blood, e.g
folgenden: following:
®° Promyelozyten (myeloische Zellen, die Vorprodukte von Granulozyten während der Granulopoese, entwickelnd aus Myeloblasten in Myelozyten) ®° Promyelocytes (myeloid cells, the precursors of granulocytes during granulopoiesis, developing from myeloblasts into myelocytes)
° Myelozyten (Junge Zellen der Granulozitärreihe, kommen normalerweise im Knochenmark, aber nicht im peripheren ° Myelocytes (Young cells of the granulocytic series, usually found in the bone marrow but not in the peripheral ones
Blut vor) blood before)
ee Metamyelocytes (Myeloische Zellen, die die Granulopoese durchmachen und von Myelozyten abgeleitet sind) ee Metamyelocytes (Myeloid cells undergoing granulopoiesis and derived from myelocytes)
®° Blasten (Junge, unreife Zellen, die im Knochenmark produziert werden) ®° blasts (young, immature cells produced in the bone marrow)
° Plasmazellen (immunkompetente Zellen die Antikörper produzieren. Normalerweise beträgt ihr Anteil an den weißen Blutzellen nicht mehr als 0,5%) ° Plasma cells (immunocompetent cells that produce antibodies. Normally they make up no more than 0.5% of white blood cells)
ee Atypische Lymphozyten (die Anwesenheit dieser Zellen im Blut deutet auf eine akute Infektion und damit den Bedarf an einer Antikörpersynthese hin) ee Atypical lymphocytes (the presence of these cells in the blood indicates an acute infection and thus the need for antibody synthesis)
®° Reaktive Lymphozyten (zytotoxische Lymphozyten, die aufgrund der Stimulierung durch ein Antigen größer wurden) ®° Reactive lymphocytes (cytotoxic lymphocytes that have increased in size due to stimulation by an antigen)
® Prolymphozyten (Vorläuferzellen der Lymphopoese, der direkten Vorprodukte der Lymphozyten, die aus Lymphoblasten entstehen) ® Prolymphocytes (progenitor cells of lymphopoiesis, the direct precursors of lymphocytes, which arise from lymphoblasts)
Bevorzugt ist vorgesehen, dass im zweiten Schritt ein erstes neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird. Der im zweiten Schritt genutzte erste mathematische Algorithmus umfasst bzw. wird hierbei durch ein erstes (künstliches) neurales Netzwerk gebildet. Neurale Netzwerke haben eine hohe Effizienz, wenn komplexe Muster bei der Bildverarbeitung erkannt und klassifiziert werden müssen. Das erste neurale Netzwerk ist bevorzugt ausgebildet bzw. trainiert, um Blutproben jeder Art, insbesondere unauffällige, gesunde Blutproben mit allenfalls leichten Abweichungen von der Norm, wie bspw. reaktive Lymphozvytose oder eine leichte Linksverschiebung, gut analysieren zu können, insbesondere um alle möglichen Zellen zu erfassen und zu kategorisieren. Um dies zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste neurale Netzwerk mit einer Vielzahl von gesunden bzw. lediglich leicht von der Norm abweichenden Blutbildern trainiert ist. Durch dieses Training ist das erste neurale Netzwerk besser bei der Erkennung und Klassifizierung von gesunden, also zumindest im Wesentlichen der Norm entsprechenden Blutbildern, die keine bösartigen Zellen und ernste pathologische Zustände Provision is preferably made for a first neural network to be used for classification in the second step. The first mathematical algorithm used in the second step includes or is formed by a first (artificial) neural network. Neural networks are highly efficient when complex patterns need to be recognized and classified during image processing. The first neural network is preferably designed or trained to be able to analyze blood samples of all types, in particular normal, healthy blood samples with at most slight deviations from the norm, such as reactive lymphocytes or a slight left shift, in particular to be able to analyze all possible cells capture and categorize. In order to make this possible, it is preferably provided that the first neural network is trained with a large number of blood counts which are healthy or deviate only slightly from the norm. With this training, the first neural network is better at recognizing and classifying healthy, i.e. at least essentially normal, blood counts that do not contain malignant cells and serious pathological conditions
aufweisen. exhibit.
Weiters ist es bevorzugt vorgesehen, dass im dritten Schritt ein zweites neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird. Der im dritten Schritt eingesetzte mathematische Algorithmus umfasst bzw. wird hierbei durch ein zweites (künstliches) neurales Netzwerk gebildet, welches sich vom ersten mathematischen Algorithmus bzw. vom ersten neuralen Netzwerk unterscheidet und spezifisch für ein bestimmtes, im zweiten Schritt klassifiziertes Blutbild gedacht und ausgebildet ist. Das zweite neurale Netzwerk Furthermore, it is preferably provided that a second neural network is used for the classification in the third step. The mathematical algorithm used in the third step includes or is formed by a second (artificial) neural network, which differs from the first mathematical algorithm or from the first neural network and is specifically intended and designed for a specific blood count classified in the second step . The second neural network
ist also bevorzugt ausgebildet bzw. trainiert, um is therefore preferably trained or trained to
pathologische Zellen voneinander zu unterscheiden und entsprechend kategorisieren zu können. Um dies zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite neurale Netzwerk (ausschließlich) mit einer Vielzahl von kranken, also von der Norm abweichenden Blutbildern, insbesondere bösartigen Zellen, seltenen und/oder pathologischen Krankheitsbildern, trainiert ist. Durch dieses Training ist das zweite neurale Netzwerk besser bei der Erkennung, Unterscheidung und Klassifizierung von sehr unreifen, missgebildeten und deformierten Zellgruppen, da es eine hohe Sensitivität in Bezug auf geringe Abweichungen to distinguish pathological cells from each other and to be able to categorize them accordingly. In order to make this possible, it is preferably provided that the second neural network is trained (exclusively) with a large number of sick blood counts, ie blood counts that deviate from the norm, in particular malignant cells, rare and/or pathological clinical pictures. With this training, the second neural network is better at recognizing, distinguishing and classifying very immature, malformed and deformed cell groups, as it has a high sensitivity to small deviations
bei Kernen und Zytoplasmen unreifer Zellen aufweist. in nuclei and cytoplasm of immature cells.
Der erste Algorithmus ist also besser darin, unreife Zellen zu erkennen und normale Zellen zu klassifizieren, während der zweite Algorithmus besser darin ist, zwischen einzelnen unreifen Zellgruppen zu unterscheiden und diese zu Thus, the first algorithm is better at detecting immature cells and classifying normal cells, while the second algorithm is better at distinguishing between individual groups of immature cells and classifying them
klassifizieren. classify.
Das Training neuraler Netze beinhaltet das Schätzen der Parameter des neuralen Netzes, um eine möglichst genaue Klassifizierung der Blutzellen zu ermöglichen. Hierbei wird anhand von Trainingsdaten, also bereits klassifizierten Blutbildern, die dem neuralen Netz zugeführt werden, eine Anpassung der Parameter des neuralen Netzes erreicht, die Neural network training involves estimating the parameters of the neural network to enable the most accurate classification of blood cells possible. Here, an adjustment of the parameters of the neural network is achieved using training data, ie blood counts that have already been classified, which are supplied to the neural network
zu genaueren Ergebnissen führen. lead to more accurate results.
Falls lediglich der erste Algorithmus zur Klassifizierung verwendet wird, wird lediglich eine geringe Genauigkeit bei der Unterscheidung zwischen unreifen Zellgruppen erzielt, da der erste Algorithmus die feinen Details bei der Unterscheidung dieser Zellgruppen nicht (zuverlässig) If only the first algorithm is used for classification, only poor accuracy in discriminating between immature groups of cells is achieved, since the first algorithm does not (reliably) understand the fine details in distinguishing these groups of cells.
erkennt. Wird hingegen lediglich der zweite Algorithmus zur recognizes. If, on the other hand, only the second algorithm is used
Klassifizierung einer normalen Blutprobe herangezogen, so wird eine übersensible Analyse ausgegeben, die anfällig für classification of a normal blood sample will result in an overly sensitive analysis susceptible to
falschpositive Erkennungen und damit ebenfalls ungenau ist. false positive detections and is therefore also imprecise.
Bei einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, ein weiteres Bild eines anderen Teilbereichs der Blutprobe aufgenommen wird und dieses weitere Bild dem zweiten und dem dritten Schritt unterzogen wird. Hierbei ist bspw. vorgesehen, dass eine bestimmte vordefinierte Anzahl gewisser Blutteile, bspw. rote Blutzellen und/oder weiße Blutzellen erkannt und durch den ersten Algorithmus entsprechend klassifiziert werden muss, um eine aussagekräftige Analyse zu ermöglichen. Sollte die entsprechende Anzahl an Blutteilen im ersten Bild nicht vorhanden sein und dementsprechend nicht ausreichend Blutteile durch den ersten mathematischen Algorithmus klassifiziert sein, kann ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe durch die Kamera aufgenommen werden, bspw. in einem an das erste Bild angrenzenden Bereich der Blutprobe. Dieses weitere Bild wird, wie das erste Bild, ebenfalls gemäß dem zweiten Schritt und anschließend gg£. gemäß dem dritten Schritt untersucht und ausgewertet. Falls erneut zu wenige Blutteile erkannt und klassifiziert werden, kann ein weiteres, drittes Bild sowie ggf. weitere Bilder aufgenommen werden. Bevorzugt kann die Bildaufnahme weiterer Bilder durch eine mechanische Verschiebevorrichtung ermöglicht werden, die bevorzugt, bspw. über eine Steuerungseinheit, mit dem Computer verbunden ist und von diesem ggf. entsprechend angesteuert wird. Die einzelnen Bilder überlappen einander bevorzugt nicht und grenzen besonders bevorzugt direkt aneinander, um In a preferred embodiment, it is provided that, based on the classification carried out in the second step, a further image of another partial area of the blood sample is recorded and this further image is subjected to the second and the third step. It is provided here, for example, that a specific predefined number of certain blood parts, for example red blood cells and/or white blood cells, must be recognized and classified accordingly by the first algorithm in order to enable a meaningful analysis. If the corresponding number of blood parts is not present in the first image and accordingly not enough blood parts are classified by the first mathematical algorithm, another image of a different area of the blood sample can be recorded by the camera, e.g. in an area adjacent to the first image the blood sample. Like the first image, this further image is also processed according to the second step and then gg£. examined and evaluated according to the third step. If too few blood parts are recognized and classified again, a further, third image and possibly further images can be recorded. The recording of further images can preferably be made possible by a mechanical displacement device, which is preferably connected to the computer, for example via a control unit, and is optionally controlled accordingly by the computer. The individual images preferably do not overlap one another and particularly preferably border one another directly
eine möglichst genaue Analyse der Blutprobe zu ermöglichen. to enable the blood sample to be analyzed as accurately as possible.
Die Verschiebevorrichtung kann die Blutprobe relativ zur Kamera und/oder die Kamera relativ zur Blutprobe verschieben, um das Anfertigen eines Bildes von einen vom ersten Bild unabhängigen Aufnahmebereich der Blutprobe zu The displacement device can displace the blood sample relative to the camera and/or the camera relative to the blood sample in order to allow the creation of an image of a recording area of the blood sample that is independent of the first image
ermöglichen. make possible.
Erfindungsgemäß ist weiters ein System zur Analyse einer Blutprobe, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, umfassend eine Aufnahme für die Blutprobe, eine Kamera sowie einen mit der Kamera verbundenen Computer, der ausgebildet ist, um die von der Kamera empfangenen Bilder auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, wobei der Computer weiters ausgebildet ist, um das Bild, basierend auf der Klassifikation der Zellen, erneut auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen According to the invention, a system for analyzing a blood sample, in particular for carrying out a method according to the invention, is also provided, comprising a receptacle for the blood sample, a camera and a computer connected to the camera, which is designed to evaluate the images received from the camera, the cells visible on the image are classified, the computer being further designed to re-evaluate the image based on the classification of the cells, the cells visible on the image
reklassifiziert werden. be reclassified.
Hierbei ist bevorzugt weiters ein Mikroskop vorgesehen, um das Bild der Blutprobe zu vergrößern. Die Vergrößerung des Mikroskops ist bevorzugt verstellbar und besonders bevorzugt ist das Mikroskop mit dem Computer verbunden und kann ggf. von diesem angesteuert werden, um bspw. die A microscope is preferably also provided here in order to enlarge the image of the blood sample. The magnification of the microscope is preferably adjustable and the microscope is particularly preferably connected to the computer and can optionally be controlled by it, for example
Vergrößerung zu verändern. change magnification.
Weiters umfasst das System bevorzugt eine Verschiebevorrichtung, um die Aufnahme für die Blutprobe relativ zur Kamera zu bewegen, insbesondere translatorisch zu verschieben. Die Verschiebevorrichtung kann alternativ oder zusätzlich bevorzugt ausgebildet sein, um die Kamera relativ zur Blutprobe zu bewegen, insbesondere Furthermore, the system preferably includes a displacement device in order to move the receptacle for the blood sample relative to the camera, in particular to translate it. Alternatively or additionally, the displacement device can preferably be designed to move the camera relative to the blood sample, in particular
translatorisch zu verschieben. to move translationally.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems und Fig. 3 einige exemplarische The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. 1 shows a method according to the invention in a schematic representation, FIG. 2 shows a schematic representation of a system according to the invention, and FIG. 3 shows some examples
Bildauschnitte von Blutzellen. Image sections of blood cells.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch dargestellt. Bei 1 wird das Verfahren gestartet, nachdem eine zu untersuchende Blutprobe in einer Aufnahme eines Mikroskops gelegt wurde. Bei 2 wird nunmehr ein Bild eines Teils der Blutprobe mithilfe einer Kamera angefertigt (Schritt 1). Anschließend wird das Bild einem Computer zugeführt und durch diesen mithilfe eines ersten mathematischen Algorithmus, insbesondere eines ersten neuralen Netzes ausgewertet, wobei die auf dem Bild erkannten Zellen klassifiziert werden, bspw. in Abhängigkeit von Farbe, Größe und Form der einzelnen Zellen. Bei 3 wird festgestellt, ob eine erste Zellart (bspw. rote Blutzellen) in einer ausreichenden Menge auf dem Bild erkannt wurde. Falls nicht, wird zunächst die Klassifizierung des Bildes bei 4 abgeschlossen und der Aufnahmebereich der Kamera anschließend bei 5 verändert, sodass ein anderer Teilbereich der Blutprobe durch die Kamera erfasst werden kann, wodurch ein weiteres Bild erzeugt wird, welches ebenfalls analysiert und die erkannten Zellen klassifiziert werden. Dies wird solange fortgesetzt, bis bei 3 festgestellt wird, dass auf den bisher aufgenommenen Bildern nunmehr ausreichend Zellen einer Art (bspw. rote Blutzellen) erfasst und klassifiziert wurden. Anschließend wird bei 6 geprüft, ob eine zweite In Fig. 1 a method according to the invention is shown schematically. At 1 the method is started after a blood sample to be examined has been placed in a photograph of a microscope. At 2, an image of part of the blood sample is now made using a camera (step 1). The image is then fed to a computer and evaluated by it using a first mathematical algorithm, in particular a first neural network, with the cells recognized in the image being classified, for example depending on the color, size and shape of the individual cells. At 3 it is determined whether a first cell type (e.g. red blood cells) has been recognized in a sufficient quantity on the image. If not, the classification of the image is first completed at 4 and the recording area of the camera is then changed at 5 so that another partial area of the blood sample can be captured by the camera, creating another image that is also analyzed and the detected cells classified become. This is continued until it is determined at 3 that sufficient cells of one type (e.g. red blood cells) have now been recorded and classified on the images recorded up to now. It is then checked at 6 whether a second
Zellart (bspw. weiße Blutzellen) in einer ausreichenden Cell type (e.g. white blood cells) in a sufficient
Menge auf den bisher aufgenommenen Bildern erkannt wurde. Falls nicht, werden die erkannten Zellen bei 7 analysiert und bei 5 der Aufnahmebereich der Kamera verändert, um ein Bild eines anderen Teilbereiches der Blutprobe zu erhalten, welches ebenfalls erneut geprüft wird. Falls ausreichend Zellen der zweiten Zellart erkannt wurden, werden die klassifizierten Zellen hinsichtlich mehrere Kriterien bei quantity has been detected on the images taken so far. If not, the detected cells are analyzed at 7 and the field of view of the camera is changed at 5 in order to obtain an image of another partial area of the blood sample, which is also examined again. If sufficient cells of the second cell type have been identified, the classified cells are classified according to several criteria
8, 9, 10, 11 und 12 bspw. wie folgt überprüft: 8, 9, 10, 11 and 12, for example, checked as follows:
Bei 8: Anzahl Blasten und Promyelozyten größer als 9 At 8: number of blasts and promyelocytes greater than 9
Bei 9: Anzahl Lymphozyten, reaktive Lymphozyten, atypische Lymphozyten, große granuläre Lymphozyten und Plasmazellen größer als 0 und der Quotient aus reaktiven Lymphozyten, atypischen Lymphozyten, großen granulären Lymphozyten und Plasmazellen sowie Lymphozyten, reaktiven Lymphozyten, atypischen Lymphozyten, großen granulären Lymphozyten und Plasmazellen ist größer als 0,2 If 9: Number of lymphocytes, reactive lymphocytes, atypical lymphocytes, large granular lymphocytes and plasma cells is greater than 0 and the ratio of reactive lymphocytes, atypical lymphocytes, large granular lymphocytes and plasma cells to lymphocytes, reactive lymphocytes, atypical lymphocytes, large granular lymphocytes and plasma cells is greater than 0 greater than 0.2
Bei 10: Quotient aus gebänderten Neutrophilen und Leukozyten ist größer als 0,1 At 10: Banded neutrophils to leukocytes ratio is greater than 0.1
Bei 11: Quotient aus Myezolyten und Metamylezyten (IMGRA) und Leukozyten ist größer als 0,04 At 11: ratio of myezolytes and metamylocytes (IMGRA) to leukocytes is greater than 0.04
Bei 12: Quotient aus gebänderten Neutrophilen und Leukozyten ist größer als 0,07 und der Quotient aus Myezolyten und Metamylezyten (IMGRA) sowie Leukozyten ist größer als 0,02. At 12: Banded Neutrophils to White Cells Ratio is greater than 0.07 and Myezolytes to Metamylocytes (IMGRA) to White Cells Ratio is greater than 0.02.
Sollte keine der Bedingungen 8,9,10,11 oder 12 erfüllt sein, so wird die Blutprobe bei 13 als „normal“ eingestuft, die Ergebnisse werden bei 14 gespeichert und das Verfahren If none of the conditions 8,9,10,11 or 12 are met, the blood sample is classified as "normal" at 13, the results are stored at 14 and the procedure
bei 15 abgeschlossen. completed at 15.
Falls eine der Bedingungen 8,9,10,11 oder 12 erfüllt sein sollte, so wird die Blutprobe bei 16 als If one of the conditions 8,9,10,11 or 12 is met, the blood sample at 16 is considered as
„pathologisch“ eingestuft. Basierend darauf, welche der Bedingungen erfüllt ist, wird anschließend ein zweiter mathematischer Algorithmus ausgewählt, bspw. aus einer Datenbank, und die erkannten Zellen werden bei 17 erneut analysiert und klassifiziert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zellen bestmöglich gemäß dem Zustand der Blutprobe erkannt und zugeordnet werden, sodass Fehlklassifikationen möglichst vermieden bzw. verringert werden. Nach der Reklassifikation bei 17 wird das Ergebnis bei 14 classified as "pathological". Based on which of the conditions is met, a second mathematical algorithm is then selected, e.g. from a database, and the recognized cells are analyzed and classified at 17 again. This ensures that the cells are recognized and assigned in the best possible way according to the condition of the blood sample, so that incorrect classifications are avoided or reduced as far as possible. After reclassification at 17, the result becomes 14
gespeichert und das Verfahren bei 15 beendet. saved and the method ends at 15.
Die Zellen werden mithilfe der Klassifikation bzw. der The cells are classified using the classification or the
Reklassifikation bspw. wie folgt eingeteilt: Reclassification e.g. divided as follows:
Weiße Rote Blutzellen Plättchen White Red Blood Cells Platelets
Blutzellen blood cells
Basophile Größe Farbe Form Mikroplättchen Basophil Size Color Shape Microplatelets
Eosinophile Mikrozyten | Polychromie Poikilo Makro-Eosinophilic microcytes | polychromy poikilo macro
zyten plättchen Promyelo Makrozyten | Hypochromie Codo Normale zyten zyten Plättchen Myelozyten Normale Hyperchromie | Schisto Größe zyten Band Normochromie | Helm neutrophile zellen Segmentierte Sichel Neutrophile zellen Lymphozyten Sphero zyten cytes platelets Promyelo macrocytes | Hypochromia Codo Normal cytes cytes Platelets Myelocytes Normal hyperchromia | Schisto size cytes Band normochromia | Helm neutrophils Segmented sickle neutrophils Lymphocytes Spherocytes
Monozyten Ellipto zyten Plasmazellen Ovalo zyten Reaktive Tränen Lymphozyten Tropfen zellen Große Stomato granuläre zyten Lymphozyten Prolympho Acantho zyten zyten Atypische Echino Lymphozyten zyten Blasten Normale Form Monocytes Ellipto cells Plasma cells Ovalo cells Reactive tears Lymphocytes Droplet cells Large stomato granular cells Lymphocytes Prolympho acanthocytes cells Atypical echino lymphocytes cells Blasts Normal shape
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, welches zur Ausführung eines Verfahrens gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Das System umfasst ein Mikroskop 18, eine Kamera 19, eine Aufnahme 20 für eine Blutprobe, einen Computer 21, eine als Bildschirm ausgebildete Ausgabeeinheit 22, eine Steuerungseinheit 23 sowie eine Verschiebevorrichtung 24. Der Computer 21 steuert das Verfahren und empfängt von der Kamera 19 die Bilder der Blutproben, um diese anschließend auszuwerten und die erkannten Zellen zu klassifizieren sowie ggf. die entsprechenden Algorithmen auszuwählen und die Zellen zu reklassifizieren. Die Verschiebevorrichtung 24 ist ausgebildet, um je nach Bedarf die Aufnahme 20 relativ zur Kamera 19 bzw. die Kamera 19 relativ zur Aufnahme 20 in allen Raumrichtungen zu bewegen, um einerseits die FIG. 2 shows a system according to the invention, which is designed to carry out a method according to FIG. The system includes a microscope 18, a camera 19, a receptacle 20 for a blood sample, a computer 21, an output unit 22 designed as a screen, a control unit 23 and a displacement device 24. The computer 21 controls the method and receives the data from the camera 19 Images of the blood samples to subsequently evaluate them and classify the detected cells and, if necessary, select the appropriate algorithms and reclassify the cells. The displacement device 24 is designed to move the recording 20 relative to the camera 19 or the camera 19 relative to the recording 20 in all spatial directions as required, on the one hand
Erzeugung von Bildern mehrerer Teilbereiche der Blutprobe Generation of images of several partial areas of the blood sample
zu ermöglichen und andererseits die Fokussierung der Kamera 19 auf die Blutprobe zu verbessern. Das Ergebnis der Blutanalyse, insbesondere die Klassifizierung, kann auf der to allow and on the other hand to improve the focusing of the camera 19 on the blood sample. The result of the blood analysis, in particular the classification, can be found on the
Ausgabeeinheit 22 dargestellt werden. Output unit 22 are shown.
In Fig. 3 sind einige Bildauschnitte von Blutzellen exemplarisch dargestellt, die Jeweils große optische Ähnlichkeit miteinander aufweisen. In Fig. 3a sind Lymphozyten 25, Prolymphozyten 26 und atypische Lymphozyten 27 gezeigt. In Fig. 3b sind Monozyten 28, Blasten 29 und reaktive Lymphozyten 30 gezeigt. In Fig. 3c sind Promyelozyten 31, Myelozyten 32 und Metamyelozyten 33 gezeigt. In FIG. 3, some image sections of blood cells are shown as examples, each of which has great visual similarity to one another. Lymphocytes 25, prolymphocytes 26 and atypical lymphocytes 27 are shown in FIG. 3a. In Fig. 3b monocytes 28, blasts 29 and reactive lymphocytes 30 are shown. In Fig. 3c, promyelocytes 31, myelocytes 32 and metamyelocytes 33 are shown.
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