CN101583959A - 用于分析体液的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种分析含有难于被区分的颗粒的样品的方法和系统。所述系统和方法测定在所述样品中颗粒的被选择组的第一集体计数，处理所述样品的至少一部分以改变所述颗粒被选择组的子群，测定在所述样品的被处理部分中颗粒的任何被选择组的第二集体计数，以及从所述第一集体计数减去所述第二集体计数，以确定对于由所述样品的处理而被改变的颗粒子群的差异计数。所述方法和系统以测定在样品(如脊髓液)中红血球和白血球的浓度为例而被描述，使用自动颗粒识别技术，而不必试图区分和计数在相同的样品部分中共存的红血球/白血球。

Description

用于分析体液的方法和设备

相关申请

本申请要求于2005年2月17日提交的美国临时申请No.60/653,752的权益，其内容在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及用于分析在样品中的颗粒的方法和系统，并且更具体地说是用于标识和量化在样品中所述颗粒的方法和系统。

发明背景

用于处理在流体样品中颗粒的图象的方法和设备是众所周知的。例如，在美国专利Nos.4,338,024，4,393,466，4,667,335和4,612,614中描述了用于分析生物微粒的设备。上述的生物微粒分析设备可以自动地-即，没有人的干预-确定在流体样品中颗粒的特征，例如颜色、大小和亮度。此外，基于所述被确定的特征，这些设备可以将颗粒各自分类为许多类别之一并计算每种颗粒类型(即，颗粒类别)的浓度。该自动的样品分析和浓度测定工艺被称为自动颗粒识别(APR)。

所述分级和计算结果可以以在美国专利No.5,822,447中所公开方式而被显示。也就是，采取多个光学框，其中每个框是一部分样品的图像。优选地，所述框表示样品的不同部分。一个框由一个或多个影像的“片”构成，每个片含有至少一个颗粒影像。片识别可以根据美国专利申请公开2004/0136593而实施。基于它们所含有的影像，所述片被分类多个类别之一，并且所述类别通常以一个或多个在视觉上地可辨别的特征为特征。在一些实施方案中，如果一个片含有一个以上可辨别的颗粒影像，所述颗粒影像可以被独立地分类。在其它实施方案中，用更主要颗粒的影像来对所述片进行分类。在所述自动分类中可以使用神经网络技术；例如在美国专利申请公开2004/0126008中所公开的。在所述分级之后，每个颗粒类别的浓度被测定。

从框中取出的所述片可以被显示在图形用户界面上(例如，计算机监视器)，优选地是以被分级了的有序排列。在每个类别之内所述颗粒的数目，或者由此而来任何参数(例如，颗粒总数的百分比)可以被显示。所述APR工艺测定了基于该分类的每个颗粒类型(即，颗粒类别)的浓度(即，另外被称作计数，其是每单位体积所述样品的颗粒数目)。然后，操作员可以手动地检查所述APR分级结果并且校正任何误差。在所述手工检查过程中，操作员可以将被误分类的颗粒从一个类别中拖出并且将其添加到另一个类别中。

用于APR的一个应用是从脊髓液样品中对红血球(RBCs)和白血球(WBCs)(或者被称为lymphocytes)进行计数。问题是，对于一些APR系统，可能难以正确地对RBCs和WBCs进行区别和量化。需要有一个系统和方法用于改善颗粒的分类。

本发明概述

在此处公开了一种用于改善自动颗粒识别和分析准确度的方法和系统。

一种分析含有颗粒样品的方法，包括测定在所述样品中颗粒的一个被选择组的第一集体计数；处理所述样品的至少一部分以改变所述颗粒被选择组的子群；测定在所述样品被处理的部分中任何颗粒被选择组的第二集体计数；以及从所述第一集体计数减去所述第二集体计数，以确定对于由所述样品的处理而改变的颗粒子群的差异计数。

一种用于分析含有颗粒样品的装置，其包括：用于捕获样品被处理和未处理部分的影像并从所述捕获的影像建立电子影像的成像装置，其中在所述样品的被处理部分中所述样品颗粒的一个被选择组的子群被改变，和处理器。所述处理器适于：测定在所述样品的未处理部分中被选择组颗粒的第一集体计数，测定在所述样品被处理部分中任何被选择组颗粒的第二集体计数，以及从所述第一集体集体减去所述第二集体计数，以确定在所述样品的处理部分中被改变的颗粒子群的差异计数。

本发明的其它目的和特性将通过下面的说明、权利要求和附图而被清楚表述。

附图说明

图1是一种粒子分析器的示意图。

图2是显示颗粒分析的一个实施方案的方法步骤的流程图。

图3是显示颗粒分析的第二实施方案的方法步骤的流程图。

具体实施方式

在此处所描述的系统和方法增强了难于区分的颗粒的分级精确性，特别是适用于自动化颗粒分析器系统。如图1所示意性说明的，所述增强的系统和方法可以利用自动颗粒识别(APR)技术，其使用了具有成像系统2和处理器4的粒子分析器。

成像系统和处理器

成像系统2被用来产生含有感兴趣颗粒的样品的视野影像。成像系统2优选是公知的流动显微镜，例如在美国专利4,338,024、4,393,466、4,538,299和4,612,614中所描述的，其全部在此结合做为参考。这样的系统包括流动单元10、显微镜12和相机14，如图1所示。含有感兴趣的颗粒的样品流体通过流动单元10的检测区域，在此所述颗粒的影像通过流动显微镜12而变为可观察的。当所述颗粒流动通过所述流动单元10时，相机14(其优选是CCD相机)借助显微镜12捕获所述颗粒的连续视野影像，并且将它们转化为数字的颗粒影像。由相机14所取得的每个数字颗粒影像包括数千乃至数百万个单独的像素。优选使用光源16(例如频闪仪)照亮(通过前面和/或背面照明)所述流动单元10的检测区域。应当指出，在此处所描述的方法和系统还可以被用于分析非流动的样品流体(例如置于检测片之上的样品流体)。

处理器4可以是任何微处理器和/或计算机系统，或多个微处理器和/或计算机系统，其能够处理如下所述的数字颗粒影像。上述的处理器的例子包括但不局限于数据处理器、DSP(数字信号处理器)、微控制器、以及计算机系统处理器，其中的每一个可以是CISC和/或RISC型。所述处理器4处理所述数字颗粒影像以探测、分类、量化、和/或显示所述颗粒的影像，优选地使用在美国专利4,338,024、4,393,466、4,667,335及4,612,614、和5,822,44、以及美国专利申请公开2004/0136593和2004/0126008中的一些或全部所公开的技术，上述文献在此被结合以作为参考。

增强的粒子探测

如上所述的处理器4包括进一步的功能以进行如下所述和在图2中所述的方法，其增强了对难以被彼此识别的颗粒所作计数的精确性。如在本文中使用，“计数”或“计数”是指确定在已知体积的样品流体中或在单位体积的样品流体中所感兴趣的颗粒的数目。仅作为一个例子，该方法就在样品例如脊髓液中的红血球(RBCs)和白血球(WBCs)而被描述。但是，在其它流体样品中其它难以被辨别的颗粒可以按类似方式而被分类和计数，并且所述权利要求并不应当基于该例子而被限制在量化脊髓液样品中的RBCs和WBCs。

在步骤1中，所述样品中颗粒的被选择组(例如RBCs和WBCs)被集体地辨识，并且通过使所述样品的一部分经历常规的APR技术而被计数，得到第一计数值FC。该第一计数FC表示在存在于所述样品之中的所述被选择组中全部颗粒的总的颗粒计数(例如在所述样品中红血球和白血球总的计数)。在这个步骤，不必求得在所述颗粒的被选择组中不同的颗粒类型之间的差异(例如，在这时候不需要对RBCs和WBCs做单独的计数)。

在步骤2中，所述样品的一部分被处理，从而使来自所述被选择组颗粒的一个或多个颗粒类型的子群被改变(例如变化、碎裂、破坏、或从所述样品去掉)，从而使用于辨识被选择颗粒的组的APR技术不再对颗粒的所述子群进行辨认和计数。在样品中具有RBCs和WBCs情况下，所述样品被溶解试剂处理，其破坏了在所述样品中RBCs，仅仅留下来自所述被选择组颗粒的WBCs。用于集体地计数RBCs和WBCs的APR技术不再对所述破坏了的RBCs进行辨认和计数。

在步骤3中，在使用常规的APR技术而被处理的样品部分上进行第二计数，以辨识和计数留存于所述处理样品中颗粒的被选择组中的颗粒(例如WBCs)，得到第二计数值SC。该第二计数SC表示那些在最初的被选择组中存在并且留存在所述处理步骤2之后的样品中的颗粒的总的颗粒计数(例如仅指在所述样品中WBCs的总的计数)。在被选择组为RBCs和WBCs的情况下，在所述样品中没有RBCs留下而可能被错误地辨识为并包括在WBCs的计数内。这样，所述第二计数SC更准确地表示在最初的中WBCs的实际计数。在很多情况下，该WBC计数比在这两个类型的颗粒一起存在的分析样品中用APR技术区分所得结果要精确的多。

在步骤4中，从所述第一计数FC减去所述第二计数SC，得到差异计数DC，其准确地表示在所述样品中经过步骤2而被改变的颗粒的颗粒计数。在被选择组为RBCs和WBCs情况下，所述差异计数DC准确地表示在最初的样品中RBC的计数。

以上的技术，即集体地计数被选择颗粒的组、处理所述样品以改变这些颗粒的子群、计数在所述被选择颗粒组中剩余的颗粒、以及将所述两个计数结果相减，对于通过样品处理而被改变的颗粒以及对于留在所述样品处理之后的样品中的颗粒来说，都提供了远为精确的颗粒计数。进一步地，所使用的APR技术只需能够正确且集体地标识和计数在被选择颗粒的组中的颗粒，而不必使用那些设法辨别在所述被选择颗粒的组之内的颗粒的技术。当样品带有RBCs和WBCs时，可以实现对这两种类型颗粒的精确计数，而不需使用任何试图在这两种共存于所述样品中的颗粒之间进行辨别的APR技术。事实上，同样的APR处理可以被用于步骤1和3，其中都不需要在红血球或白血球之间作出辨别。这样，对于相比于通过APR识别技术而言更容易通过样品处理来进行区别的颗粒来说，用以上方法来对这些的颗粒进行辨别和计数是理想的。

以上的方法参照具有两个成分(RBCs和WBCs)的颗粒的被选择组而被描述。然而，其它难于辨别的颗粒可以按照类似方式而被分类和计数。而且，不仅所述颗粒类型可以与所述被选择组的颗粒类型数目不同，计数数目和处理步骤也是可以变化的，以得到更复杂的样品附加信息。例如，如果所述颗粒的被选择组具有5种成分，则可能有多个处理步骤(例如步骤2)来有区别地影响不同的颗粒成分，并继之以多个识别/计数步骤(例如步骤3)。此外，对来自相同的最初样品的不同部分可以使用所述方法的不同步骤(例如，被用作步骤2和3的样品部分与被用作步骤1的样品部分不同)，或者同样的部分可以被重复地用于多个步骤(例如，被用作步骤2和3的样品部分与被用作步骤1的样品部分相同)。

图3说明了以上所描述方法另一替代的实施方案，由此所述第二计数SC可以根据所述样品处理步骤的作用而被改性。在所述RBC和WBC例子中，对于某些样品来说用于破坏RBCs的溶解试剂也会损伤或改变一些WBCs，如此在图2的步骤3中造成了低计数。为了对这种情况进行补救，如图3所示，在图2的处理中增加了步骤3A。步骤3A涉及检测所述样品处理是如何影响意图留存在所述后处理样品中的颗粒的，以及从而调整所述第二计数SC。在带有RBCs和WBCs样品中，步骤3A涉及在步骤2的所述溶解处理前后对所述样品进行分析，以及量化有多少WBCs被损害到步骤3的APR计数技术不能适当地标识和计数其存在的程度。然后，步骤3A将通过把这个值(损害的WBCs)与所述第二计数值SC相加而得出结论。在步骤3中的分析可以由操作员和/或通过其它技术被手动地进行，并且被推广到同样类型样品所有的其它样品，其将通过本发明所涉及的处理而被同样地影响。

虽然在上文已经对本发明的实施方案进行了详细描述，但是应该理解，在此处所教导的基本发明构思的许多变形和/或修改也同样落在本发明的精神和范围之内。例如，图1中步骤1和3所述的APR技术可以不变或可以被改变。另外，所述样品不必总是，或曾经是流体形式的。

Claims (12)

1.一种分析含有颗粒的样品的方法，包含：

测定在所述样品中颗粒的被选择组的第一集体计数；

处理所述样品的至少一部分以改变所述颗粒被选择组的子群；

测定在所述样品的被处理部分中颗粒的任何被选择组的第二集体计数；以及

从所述第一集体计数减去所述第二集体计数，以确定对于由所述样品的处理改变的颗粒子群的差异计数。

2.权利要求1所述的方法，其中所述第一集体计数的测定包含：

建立所述样品的第一电子影像；并且

集体地辨识和计数在所述第一电子影像中颗粒被选择组的影像。

3.权利要求2所述的方法，其中所述第二集体计数的测定包含：

建立所述样品处理部分的第二电子影像；并且

集体地辨识和计数在所述第二电子影像中颗粒被选择组的影像。

4.权利要求3所述的方法，其中所述第一集体计数的测定还包括：

使所述样品的至少一部分通过流动单元；并且

在所述流动单元中用相机捕获所述样品的影像。

5.权利要求4所述的方法，其中所述第二集体计数的测定还包括：

使所述样品的被处理部分通过流动单元；并且

在所述流动单元中用相机捕获所述样品处理部分的影像。

6.权利要求1所述的方法，还包括：

测定在除所述颗粒被选择组的所述子群以外的颗粒被选择组上所述样品处理的效果，并且

调整所述第二集体计数以补偿所测定的样品处理的效果。

7.权利要求6所述的方法，其中所述第二集体计数的调整是在所述从第一集体计数减去第二集体计数之前进行的。

8.权利要求1所述的方法，其中：

所述颗粒的被选择组包含红血球和白血球；并且

所述颗粒被选择组的子群包含红血球。

9.权利要求8所述的方法，其中所述样品至少一部分的处理包含用溶解试剂处理所述样品。

10.权利要求9所述的方法，其中所述样品是脊髓液。

11.一种用于分析含有颗粒的样品的装置，包含：

用于捕获样品被处理和未处理部分的影像并从所述捕获的影像建立电子影像的成像装置，其中在所述样品的被处理部分中所述样品颗粒的被选择组的子群被改变；

处理器，其适于：

测定在所述样品的未处理部分中颗粒的被选择组的第一集体计数，

测定在所述样品被处理部分中颗粒的任何被选择组的第二集体计数，以及

从所述第一集体集体减去所述第二集体计数，以确定在所述样品的被处理部分中被改变的颗粒子群的差异计数。

12.权利要求11所述的装置，其中所述成像装置包含：

使所述样品可以经其通过的流动单元；和

用于捕获所述样品的被处理和未处理部分的影像的相机。

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