DE112007001907T5 - Verfahren für die Zellanalyse - Google Patents

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Alfred Böcking
Dietrich Meyer-Ebrecht
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/30Staining; Impregnating ; Fixation; Dehydration; Multistep processes for preparing samples of tissue, cell or nucleic acid material and the like for analysis
    • G01N1/31Apparatus therefor
    • G01N1/312Apparatus therefor for samples mounted on planar substrates
    • GPHYSICS
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Abstract

Verfahren für die Zellanalyse, in welchem die zu analysierenden Zellen haftend auf einen Objektträger gebracht und mit einem Färbemittel gefärbt werden,
in welchem ein erstes digitales Bild der auf den Objektträger gebrachten gefärbten Zellen aufgenommen und gespeichert wird,
in welchem dieselben Zellen auf demselben Objektträger nach der Aufnahme des ersten digitalen Bildes mit einem zweiten Färbemittel behandelt werden, das ihre optisch messbaren Eigenschaften ändert, und
in welchem ein zweites digitales Bild derselben auf den Objektträger gebrachten Zellen aufgenommen und gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen zunächst mit einem Färbemittel eines hochsensitiven Analyseverfahrens gefärbt wird und nachfolgend nur die Präparate mit positiven Befunden weiter verarbeitet werden.

Description

  • VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US provisorischen Patentanmeldung Nr.: 60/845,861, eingereicht am 20. September 2006, und der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 038 , eingereicht am 15. August 2006, wobei die Offenbarung von beiden hierin eingefügt ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Zellanalyse und insbesondere auf ein Verfahren der Zellanalyse, in welchem die zu analysierenden Zellen haftend auf einem Objektträger gebracht werden und mit einem ersten Färbemittel angefärbt werden, bei dem ein erstes digitales Bild der gefärbten, auf den Objektträger gebrachten Zellen aufgenommen und dann gespeichert wird, bei dem dieselben Zellen auf dem Objektträger mit einem zweiten Färbemittel behandelt werden nachdem das erste digitale Bild aufgenommen wurde, sodass sich ihre optisch messbaren Eigenschaften ändern, und bei dem dann ein zweites digitales Bild derselben auf den Objektträger gebrachten Zellen aufgenommen und dann gespeichert wird.
  • Das deutsche Patent Nr.: DE 101 28 552 offenbart ein derartiges analytisches Verfahren und eine Vorrichtung für die Durchführung derartiger Analysen. Diese Veröffentlichung beschreibt Verfahren und Vorrichtungen, in welchen die zu analysierenden Zellen haftend auf einen Objektträger gebracht werden und verschiedenen Behandlungen zum Zweck der Bestimmung verschiedener Zelleigenschaften unterzogen werden.
  • Diese Behandlungen enthalten insbesondere das „Färben" bzw. „Anfärben" der Zellen, bei dem die Zellen in Kontakt mit einer chemischen Substanz gebracht werden, die verschiedene chemische Reaktionen in Zellen gemäß ihren Eigenschaften auslöst, wobei sich die chemischen Reaktionen gewöhnlich in einer Änderung der optisch wahrnehmbaren Zelleigenschaften niederschlagen und das Transmissions-, Absorptions- und/oder Lumineszenzverhalten der Zellen ändern. Im einfachsten Fall ändern die Zellen ihre Farbe auf der Grundlage ihrer Eigenschaften, was es ermöglicht auf der Grundlage ihrer Farbe oder des Musters ihrer räumlichen Verteilung der Farbe, die Zellen in verschiedene Kategorien, wie etwa normal/anormal, einzuteilen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird hiermit hervorgehoben, dass obwohl diese Anmeldung ausschließlich von „Anfärben" mittels eines „Färbemittels" spricht, dass diese Begriffe hiernach sich auf alle Arten von Behandlungen der haftend auf einen Objektträger gebrachten Zellen beziehend zu verstehen sind, die das Emissions-, Transmissions-, und/oder Absorptionsverhalten der Zellen in Bezug auf elektromagnetische Wellen, insbesondere in Beziehung auf elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich ändern. „Färben" in diesem Sinn kann folglich ebenfalls bedeuten, dass die Zellen nicht einer chemischen sondern vielmehr einer physikalischen Behandlung, wie z. B. einer Bestrahlung oder einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden. Das hierin beschriebene Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, weil es eine Analyse von Körperzellen beschreibt, welche die Frühdiagnose von Krebs mit einem hohen Grad an Genauigkeit ermöglicht.
  • Es ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die Krebsdiagnose insbesondere für den Zweck der Krebsvorsorge, auf die Analyse von Zellproben anstelle von Gewebeproben (Histologie, obwohl heute das vorherrschende Werkzeug für die Routinediagnostik, die Eingriffe umfasst, die in einem Verlust an Blut resultieren) oder Organbildgebung (Röntgenstrahlen, Ultraschall usw.) zu stützen. Zellen sind die frühesten Manifestationen eines im Entstehen begriffenen Krebses. Je früher der Eingriff durchgeführt wird, desto größer sind die Chancen einer Heilung der Krankheit. Ferner werden Zellproben mittels eines Bürstenabstriches oder einer Feinnadelbiopsie genommen und bedingen keinen Blutverlust und wenig oder gar keinen Schmerz. Patienten akzeptieren daher die Untersuchungen und die Untersuchungskosten werden niedrig gehalten.
  • Ein hoher Grad an Genauigkeit ist insbesondere bei Einsatz in der Vorsorgediagnostik erforderlich. Die Falschnegativrate muss gering bleiben (hohe Sensitivität), sodass positive Befunde nicht übersehen und Proben nicht mit einem falschen Sicherheitsgefühl betrachtet werden. Jedoch muss die Falschpositivrate ebenfalls gering bleiben (hohe Spezifizität), da der Anteil von negativen Fällen in der Vorsorgephase stark vorherrschen wird und jeder falschpositive Befund zu kostenintensiven Nachfolgeuntersuchungen oder zu einer absolut unnötigen Therapie führt, wobei die rechtlichen Konsequenzen nicht erwähnt werden. Keines der routinemäßig eingesetzten cytopathologischen Diagnostikverfahren bietet zur gleichen Zeit eine hohe Sensitivität und Spezifität. Außerdem sind cytopathologische Analysen gewöhnlich zeitaufwändig, erfordern ein gut ausgebildetes Personal und sind daher kostspielig.
  • Das in DE 101 28 552 A1 beschriebene Verfahren hat viele Vorteile. Die Genauigkeit der Diagnose ist auf das erforderliche Maß durch die Fusion von zellspezifischen Eigenschaften erhöht, die in einer Reihe von analytischen Schritten gewonnen werden. Dies wird durch die ergänzenden Analysen erzielt, die an dem gleichen mikroskopischen Präparat mittels zwischenzeitlichen Entfärben und Neueinfärben und durch die Existenz von zu einzelnen Zellen zugeordneten Analysewerten durchgeführt werden.
  • Nichtsdestotrotz besteht ein Bedarf für ein Zellanalyseverfahren mit hoher Sensitivität und hoher Spezifizität. Die vorliegende Erfindung deckt diesen Bedarf.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein mikroskopisches Analyseverfahren für cytologische Präparate, in welchem ein gefärbtes Zellpräparat nach der Analyse entfernt wird, und dann nach Neueinfärbung von unterschiedlicher Natur nochmals analysiert wird. In diesem Verfahren müssen die einzelnen Zellen nach jedem Neueinfärben präzise zur Deckung gebracht werden. Die Analyseergegnisse gelten daher nicht pauschal für die Gesamtheit des Präparats, sondern können individuell den analysierten Zellen zugeordnet und in einen mehrdimensionalen zellspezifischen Merkmalsvektor fusioniert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • Die Organisation und die Art und Weise der Struktur und der Durchführung der Erfindung, zusammen mit anderen Aufgaben und Vorteilen davon, werden am Besten unter der Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten, nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen, gleiche Elemente bezeichnen, in denen:
  • 1 eine diagrammartige Ansicht der Vorrichtung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist.
  • 2 ein Diagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
  • 2a ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
  • 3 ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
  • 4 ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
  • 5 ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
  • 6 eine Tabelle der diagnostischen Signifikanz der Ergebnisse der Verfahren der Ausführungsformen der Erfindung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Während die Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, werden spezifischen Ausführungsformen in den Zeichnungen gezeigt und hierin ausführlich beschrieben, wobei zu verstehen ist, dass die vorliegende Offenbarung als beispielhaft für die Prinzipien der Erfindung anzusehen ist, und es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf das zu beschränken, was hierin veranschaulicht und beschrieben wird.
  • Die Verfahren der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden, wie in der 1 gezeigt, bevorzugt auf einem Mikroskopsystem 20 durchgeführt. Das System 20 enthält ein Mikroskop 22. In einigen Ausführungsformen ist das Mikroskop 22 bevorzugt ein Inversionsmikroskop bzw. Umkehrmikroskop. Das Mikroskop 22 umfasst eine Beleuchtungsquelle 23, bevorzugt für eine Beleuchtung im sichtbaren Gereicht.
  • Eine motorisierte Bühne 24 und eine Kamera 26 sind auf dem Mikroskop 22 befestigt. In anderen Ausführungsformen wird ein Lasergenerator 28 daneben angebracht und mit einer zentralen Steuerungseinheit 30 gekoppelt. Ein Computer 32, wie etwa ein PC oder ein ähnlicher Computer, und ein Monitor oder eine Anzeige 34 ist mit dem Mikroskopsystem 20 gekoppelt.
  • Für die praktische Verwendung in der Pathologie, insbesondere bei der Diagnose von Krebs, ist es zwingend erforderlich, dass die Funktionalität, die Verfahrensabläufe und die Anwenderfreundlichkeit des Analyseverfahrens nicht nur an die speziellen Erfordernisse dieser medizinischen Disziplin, sondern ebenfalls auf die speziellen Bedürfnisse der in diesem Gebiet beschäftigten Personen angepasst sind. Außerdem sollte, neben verschiedenen diagnostischen Vorteilen das Analyseverfahren wirtschaftlich bleiben, d. h. zeit- und kostensparend. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, wird man mit der Herausforderung einer weiteren Verfeinerung des für die praktische Verwendung beschriebenen Basisverfahrens konfrontiert.
  • Diese Herausforderung wird gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung gelöst, bei dem in einem derartigen Verfahren eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen unter Verwendung eines Färbemittels eines hochsensitiven Analyseverfahrens gefärbt wird und dann nur die Präparate mit positiven Befunden weiterverarbeitet werden, wie in dem Flussdiagramm in der 2 gezeigt.
  • Die Anwendung dieses Verfahrens für die Zellanalyse gliedert sich in eine Reihe von Schritten, wobei die Anzahl davon durch die in den einzelnen Schritten erhaltenden Analyseergebnisse bestimmen wird (Rekursivität): eine optimale Wirtschaftlichkeit des gesamten Analyseverfahrens wird erzielt, wenn eine Strategie einer schrittweisen Einengung der Analyse auf unsichere Befunde eingesetzt wird. Ein Präparat von Zellen wird auf einen Objektträger (Schritt 201) gebracht. In einem ersten Verfahrensschritt werden alle untersuchten Präparate einem hochsensitiven Analyseverfahren unterzogen (Schritt 203). Ein hoher Grad an Sensitivität wird im Allgemeinen durch Verringerung des Schwellenwertes erzielt. Dies minimiert das Risiko des Übersehens von positiven Befunden. Jedoch erhöht dies zwangsläufig die Anzahl von Falschpositiven (Fehlalarmen). Der Nutzen kann jedoch in der Tatsache gesehen werden, dass dieses Verfahren negative Befunde von allen weiteren Analysen eliminiert. Bevorzugt werden Zellen mit positiven Befunden (sowohl Richtig- als auch Falschpositive) ausgewählt (Schritt 205). Nur diese Zellen werden dem weiteren analytischen Schritt des Färbens mit einem Färbemittel eines hochspezifischen Analyseverfahrens unterzogen (Schritt 207). Zellen mit positiven Befunden werden dann ausgewählt (Schritt 209).
  • Nachfolgende Analysen (Schritt 211) erfolgen nur an verbleibenden Präparaten mit unsicheren Befunden unter Verwendung verschiedener Analyseverfahren, die, wenn notwendig, das Färben der Präparate und das Neueinfärben erfordern. Mit dem Voranschreiten des Analysevorgangs werden die Verfahren so gewählt, dass der Schwerpunkt von einer hohen Sensitivität auf Kosten der Spezifität, sich zunehmend zu Gunsten der Spezifität verschiebt. Die Analysenkette wird erst beendet, wenn alle verbleibenden Unsicherheiten ausgeräumt oder die Analysemöglichkeiten ausgeschöpft sind.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung, der einen erfinderischen Beitrag für die Erhöhung der Effizienz darstellt und unabhängig von der Strategie des schrittweisen Einengens wie vorher beschrieben ist, ist die Gewinnung einer Auswahl der zu analysierenden Zellen und die Konzentration von weiteren analytischen Schritten auf diese Auswahl. Die Zahl der zu analysierenden Zellen kann durch weitere Analysen nur der ausgewählten Zellen reduziert werden. Außerdem kann das Auswählen von Zellen eine Kontrollfunktion für weitere analytische Schritte zur Verfügung stellen. Wie in der 2a gezeigt, hat dieser Gesichtspunkt der Erfindung die Schritte des Aufbringens eines Präparats von Zellen auf einen Objektträger (Schritt 221), des Färbens der Zellen zur Verwendung eines hochsensitiven Analyseverfahrens (Schritt 223), des Auswählens von Objektträgern mit positiven Zellen und Speicherns der Koordinaten der positiven Zellen (Schritt 225), des Anfärbens ausgewählter Objektträger unter Verwendung hochspezifischer Analyseverfahren nur an vorher ausgewählten Zellen (Schritt 227) und des Auswählens von Objektträgern von positiven Zellen und Speicherna der Koordinaten dieser positiven Zellen (Schritt 229). Nachfolgende Analysen (Schritt 231) werden an verbleibenden Präparaten mit unsicherem Befund unter Verwendung verschiedener Analyseverfahren, die, wenn notwendig, das Entfärben und Neueinfärben der Präparate erfordert. Mit dem Fortschreiten des Analysevorgangs werden die Verfahren so ausgewählt, dass der Schwerpunkt von einer hohen Sensitivität auf Kosten der Spezifität sich zunehmend zu Gunsten der Spezifität verschiebt. Die Analysekette wird erst beendet, wenn verbleibende Unsicherheiten ausgeräumt oder die Analysemöglichkeiten ausgeschöpft sind.
  • In einer Reihe von aufeinanderfolgenden Analytiseschritten kann die Effizienz ansteigen und die Signifikanz der Ergebnisse kann erhöht werden, wenn eine Vorauswahl bereits, wie in 3 gezeigt, innerhalb der gesamten Kollektion der untersuchten Zellen erfolgt ist. In dieser Ausführungsform wird ein Voranalyseverfahren durchgeführt, z. B. einschließlich und nicht beschränkt auf die Verwendung eines sogenannten immunocytochemischen Markers (z. B. P16Ink4a oder L1-Virus-Capsid für den Nachweis von Gebärmutter- oder Gebärmutterhalskrebs), wie hiernach ausführlicher beschrieben wird.
  • Wie in der 3 gezeigt, wird ein hochsensitives Präparat von Zellen auf einen Objektträger aufgebracht (Schritt 301). Es werden Zellen vorausgewählt und ihre Koordinaten werden gespeichert (Schritt 303). Die Objektträger werden dann unter Verwendung eines spezifischeren Analyseverfahrens gefärbt (Schritt 305). Zellen mit positiven Befunden werden ausgewählt (Schritt 307). Nachfolgende Analysen (Schritt 309) werden nur an verbleibenden Präparaten mit unsicheren Befunden unter Verwendung verschiedener Analyseverfahren durchgeführt, die, wenn notwendig, das Entfärben und Neueinfärben der Präparate erfordern.
  • Hier können zellbezogenen Ergebnisse des entsprechenden vorhergehenden Analyseschritts herangezogen werden, wie etwa die Klassifizierung gemäß dem Zelltyp, das Ansprechen auf einen immunocytochemischen Marker, eine durch Segmentierung nachgewiesene auffällige Zellkernmorphologie oder eine auffällige Konzentration von benachbarten Zellen. Wenn gemäß diesem Verfahren, sogenannte „Interessenbereiche" („regions of interest"; ROIs) und/oder sogar einzelne Zellen identifiziert und ihre Koordinaten zu der Begleitinformation der zu speichernden Bilder hinzugefügt werden, können die weiteren Analysen auf die identifizierten Zellen konzentriert oder gar beschränkt werden. Diese Zellen können ebenfalls eine Steuerungsfunktion einnehmen, wie etwa die für bestimmte analytische Vorgänge notwendige Aufteilung in Analysezellen und Bezugszellen.
  • Die Zellauswahl und gegebenenfalls die Klassifikation können manuell unter visueller Kontrolle durchgeführt werden: Bilder werden an der gewünschten Mikroskopposition aufgenommen, wobei der Bediener z. B. einen Joystick oder einen Fußknopf bedient. Wenn notwendig, können einzelne Zellen mit der Hilfe eines interaktiven Elements, wie etwa einem Joystick oder einer Maus, einem Rollball oder einem Graphiktablett registriert werden. Alle diese Vorgänge können auf einem Computerbildschirm 34 durchgeführt werden, der ständig Informationen von der Kamera 26 erhält, oder auf welchem das aufgenommene oder nachfolgend digitalisierte Standbild angezeigt wird. Ein durch den verbundenen Computer 32 erzeugtes Bild kann in den Strahlengang des Mikroskops 22 integriert werden, wodurch die Position eines interaktiv positionierten Zeigers oder Fadenkreuzes dem optischen Mikroskopbild überlagert wird.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt für die Erhöhung der Effizienz der Anwendung des Zellanalyseverfahrens, der unabhängig von den vorher aufgelisteten Verfahrensschritten existiert, ist dass eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen einem automatischen Analyseschritt unterzogen wird. Zum Beispiel ist in dieser Ausführungsform der erste Analyseschritt 303 des Verfahrens der 3 automatisiert. Es ist hierbei vorteilhaft, wenn der automatische Analyseschritt als eine Voranalyse verwendet wird, um verdächtige Zellen anzuzeigen. In einer Ausführungsform ist die Verwendung von sogenannten immunocytochemischen Markern (z. B. P16Ink4a oder L1-Virus-Capsid für den Nachweis von Gebärmutter- oder Gebärmutterhalskrebs) in der Anfangsphase der Analyse signifikant. Da die Wirkung dieser Markersubstanzen die klare Markierung von Zellen beim leichtesten Verdacht einer malignen Transformation oder deren Vorstufe ist, kann die beabsichtigte Vorauswahl mit einem hohen Grad an Automatisierung durchgeführt werden. Insbesondere können derartige Marker-Demonstrationen automatisch mit digitalen Mikroskopen abgesucht werden (dies sind Vorrichtungen, in welchen die Vergrößerungsoptiken auf die Interaktion mit einer Digitalkamera optimiert sind und in welchen die Okulare für die direkte Betrachtung entfernt sein können).
  • Insbesondere wenn die Markereigenschaften eine ausgiebige Färbung des Zellkerns und/oder des Cytoplasmas im Fall einer positiven Reaktion einschließen, welches der Fall bei der Markersubstanz P16Ink4a ist, kann ein für die Dimensionen von herkömmlichen Mikroskopobjektträgern optimierter Linearscanner verwendet werden. Bei dieser Art von Scanner wird die zweidimensionale Sensoranordnung, das gewöhnliche Grundelement der Digitalkamera 26, durch eine hochauflösende lineare Sensoranordnung (Zeilensensor) ersetzt, welche in der Lage ist, die interessierende Präparatoberfläche mit einer einzig linearen Bewegung rechtwinklig zur Sensorachse abzutasten.
  • Anstelle eines einzeiligen Sensors kann auch ein mehrzeiliger Sensor oder eine Kombination von parallel zueinander angeordneten mehrzeiligen Sensoren eingesetzt werden, sodass der Fächer des durch das Präparat tretenden Lichts z. B. durch ein Prisma aufgespalten wird und über Filter für verschiedene Teile des Spektrums zu den einzelnen Sensorzeilen ausgelenkt wird, sodass gleichzeitig ein mehrkanaliges, z. B. ein spektral differenziertes Bild, aufgenommen wird.
  • Obwohl die mit Lichtmikroskopen erreichbare optische Auflösung technisch noch nicht mit den derzeit vorhandenen Zeilensensoren erreicht werden kann, vereinfacht die Reduktion auf eine kontinuierliche lineare Bewegung zwischen Optiken und Präparat anstelle einer zweidimensionalen Schrittbewegung beträchtlich die Mechaniken und beschleunigt das Abtasten.
  • Unabhängig von den verschiedenen Schritten für die Erhöhung der Effizienz, ist ein wesentlicher beabsichtigter Gesichtspunkt eine Verbesserung der Verfahrenstechnik. Dies wird durch einen weiteren Gesichtspunkt der Erfindung erzielt, wobei das erste digitale Bild und das zweite digitale Bild zur Deckung gebracht werden, in dem durch Zusammenführen bzw. Fusion lokaler Bilddaten ein Feinabgleich erzielt wird.
  • Wenn ein ausgewähltes Präparat einer nachfolgenden Analyse unterzogen wird, sollten nicht nur die in der vorhergehenden Analyse festgelegten Regionen wieder untersucht werden. Vielmehr sollten auch die in den vorhergehenden Untersuchungen identifizierten Zellen ebenfalls wieder untersucht werden, und sogar mit der Präzision der optischen Auflösung zur Deckung gebracht werden. Bei einer gewünschten Präzision der Ausrichtung in der Größenordnung einer halben Wellenlänge des Lichts, ist dies allein mechanisch unpraktikabel und extrem teuer.
  • Hier führt bei tolerierbarem finanziellem Aufwand die Interaktion zwischen mechanischen und digitalen Einstellungsmechanismen zu dem gewünschten Erfolg. Es ist bereits bekannt, dass durch eine computergesteuerte Bewegung des Mikroskoptisches 24 die erwünschte Position zunächst mit der mechanischen Toleranz des Tischpositionierungsmechanismus angesteuert werden kann. Das Verfahren sucht dann nach Entsprechungen in der Konstellation der Zellen oder Zellkerne zwischen dem aktuellen Kamerabild und dem in dem vorhergehenden Analyseschritt gespeicherten Bilden. Von dem linearen, ggf. winkelmäßigen Versatz zwischen den Bildern wird ein Verschiebungs- und wenn notwendig auch ein Rotationsvektor berechnet, mit welchem die Tischposition mechanisch korrigiert wird. Ein dritter Schritt schließt einen digitalen Feinabgleich unter Verwendung der bekannten Verfahren der digitalen Bildverarbeitung ein.
  • Ein derartiger Feinabgleich, welcher die Gleichmäßigkeit der Deckungsgleichheit des Bildes einer Zelle in verschiedenen Färbungen auf die Präzision der optischen Auflösung bringt, ist ein notwendiges Erfordernis, wenn über die Fusion von lokalen Bilddaten hinaus die Fusion lokaler Bilddaten für die Verbesserung von lokal vorbereitenden Bildanalyseverfahren genutzt werden soll. Die Segmentierungsverfahren, wie z. B. die Identifizierung des Verlaufs der Zellkernmembran oder die Beschreibung von Cytoplasmagrenzen, können davon profitieren.
  • Zum Beispiel ist die Zellkernmembran besser bei einer Feulgen-Färbung zu identifizieren, während die Cytoplasmamembrangrenze leichter in einer MGG- oder Papanicolaou-Färbung zu identifizieren ist. Außerdem kann die Analyse der Feinstrukturierung bestimmter Zellbereiche auf der Basis eines mehrdimensionalen Bildvektors aus den Bildpunktwerten der verschiedenen Färbungen aufschlussreichere Zusatzinformationen zu Verfügung stellen. Es ist folglich vorteilhaft, wenn die Feinstrukturierung bestimmter Zellbereiche auf der Basis eines mehrdimensionalen Bildvektors aus den Bildpunktwerten verschiedener Färbungen analysiert wird.
  • In einer speziellen Ausführungsform kann das Einstellungsverfahren hierarchisch über nacheinander aufgenommene Bildsätze vorgenommen werden, in dem das erste digitale Bild und das zweite digitale Bild zur Deckung gebracht werden, indem zunächst ein größerer Bereich, aufgenommen bei geringerer Auflösung, und dann ein kleinerer Bereich, aufgenommen bei einer höheren Auflösung, erfasst wird.
  • Es ist hierbei vorteilhaft, wenn Mikroskopobjektträger mit Gittern oder Markierungen, wie etwa eingravierten Linien, verwendet werden.
  • Ein spezielles Problem können Zellen sein, die sich während dem Entfärbe- und Neufärbeverfahren von ihrer ursprünglichen Position lösen und an einer anderen Position wieder abgelagert werden. Diese Zellen werden als „Schwimmer" bezeichnet. Als ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Zellen, die von ihrer ursprünglichen Position während eines Färbeverfahrens gelöst werden, durch Suchen sowohl nach fehlenden als auch überzähligen Objekten und Suche nach einem entsprechenden Objekt, erfasst werden. Gemäß der Erfindung können „Schwimmer" folglich durch Suchen sowohl nach fehlenden als auch überzähligen Objekten bei einer Untersuchung der Übereinstimmungen der Zell- oder Zellkernkonstellation, wie vorher erwähnt, erfasst werden. Wenn ein entsprechendes Objekt auf der Grundlage von morphologischen Merkmalen gefunden werden kann, können z. B. die diagnostisch relevanten Merkmale ebenfalls für diese Zellen fusioniert werden.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung stellt eine histologische Untersuchung zu Verfügung, in welcher der zu analysierende Gewebebereich festgelegt wird. Die Erfindung betrifft folglich eine Verbindung des Verfahrens mit der Histologie für den Zweck der Erlangung von präziseren histologischen Befunden. Eine nachfolgende cytologische Untersuchung folgt somit einer histologischen Untersuchung.
  • In diesem Fall ist die Abfolge allgemein wie folgt: eine Gewebeprobe wird in Formalin fixiert und dann in Parafin eingebettet. Von diesem Gewebeblock wird ein Dünnschnitt abgetragen, in welchem die Zellen unter dem Mikroskop z. B. nach HE-Färbung bewertet werden. Normalerweise werden ROIs (Interessenbereiche; „regions of interest") mit einem Stift auf der Abdeckplatte „umrandet". Diese im Allgemeinen sehr groben Abgrenzungen der ROIs werden auf die Oberfläche des Gewebes übertragen und mit einem Skalpell eingeschnitten. Ein Schnitt mit Abmessungen von etwa 50–70 μm Dicke wird dann entfernt, von welchem die ROIs als ein Ergebnis des vorher durchgeführten Einschneidens der ROI-Abgrenzungen abgelöst werden können. Die Zellen von diesem Abschnitt werden enzymatisch isoliert, die Zellkerne isoliert, auf einem Glasmikroskopobjektträger für cytologische Untersuchung aufgebracht und einer Zellkernanalyse z. B. nach einer Feulgen-Färbung unterzogen.
  • Bei einem derartigen Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Zellen klassifiziert werden. Die Ergebnisse einer nachfolgenden Zellkernanalyse sind besonders aufschlussreich, wenn das Kollektiv der auf diese Weise gesammelten Zellen als verdächtige Proben, insbesondere die von Unterbereichen des Gewebeabschnitts, die enger eingegrenzt werden können, sowohl normale Zellen als auch Bezugszellen klassifiziert werden kann.
  • Da die Ortsinformation im Zellisolierungsverfahren verloren geht, werden wenn notwendig erfindungsgemäß ebenfalls materialspezifische Zellkerneigenschaften, in einer Klassifizierung verwendet. Dies können morphologische Besonderheiten sein, für welche die Kriterien mittels einer Analyse signifikanter Kernformeigenschaften (Kernoberfläche, Ovalität, Nucleolengrößen, usw.) von interaktiv in dem histologischen Präparat ausgewählter Zellen etabliert, sodass Zellkerne von vergleichbarer Form automatisch in dem cytologischen Präparat angeordnet werden können.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die zu analysierenden Zellen aus dem cytologischen Präparat mit einem computergesteuerten Skalpell entfernt werden können. Das Nachfahren von markierten Abgrenzungen unter dem Mikroskop mit einem Skalpell, das für die Entfernung der vorher erwähnten ROIs erforderlich ist, kann ebenfalls computergestützt durch interaktive Eingabe von Abgrenzungen und den durch Computer gesteuerten Skalpell erfolgen. Auf diese Weise können die ROIs präziser abgegrenzt werden, was es ermöglicht, dass der Anteil der Zellkerne aus den diagnostisch relevanten Bereichen in dem resultierenden Material relativ erhöht wird.
  • Ein letzter Schritt eines Analyseverfahrens kann die – gegebenenfalls mechanische – Herauslösung von Einzelzellen für den Zweck der molekularbiologischen Analyse (z. B. einer DNA-Analyse mittels der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)) sein. Dies geschieht konventionell, indem die gewünschte Zelle, nachdem das Deckglas entfernt ist, von dem Mikroskopobjektträger mit einer Mikropräparationsnadel unter visueller mikroskopischer Kontrolle abgetrennt wird und dann die Zellen mit einem Kapillarröhrchen, das direkt über ihnen angeordnet ist, aufgesaugt werden.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird dieses Verfahren durch eine Zellanalysevorrichtung gestützt, die es erlaubt, die Zellen computergestützt automatisch anzusteuern. Die von den vorhergehenden Untersuchungen bekannte gewünschte Position wird hierbei verwendet.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung, welcher ebenfalls unabhängig von den vorgeschriebenen Maßnahmen erfinderisch ist, sieht vor, dass auf die an den Objektträger anhaftenden Zellen ein Material aufgebracht wird, dessen Adhäsionseigenschaften mit einem Laserstrahl erhöht werden, und dass die Koordinaten von vorher ausgewählten Zellen mit einem positionssteuerbaren Laser angesteuert werden.
  • Die Zeit und die Ausgaben für eine molekularbiologische Analyse von einer oder einigen wenigen Zellen sind allgemein nur für die Forschung berechtigt. Die Zeit und die Ausgaben können reduziert werden, wenn größere Kollektive von Zellen erhältlich sind. Erfindungsgemäß wird dies durch die folgenden Maßnahmen erzielt: wenn die zusammen zu platzierenden Zellen identifiziert und ihre Koordinaten markiert sind, wird das Deckglas entfernt. Ein Material, wie etwa z. B. eine Folie, deren Oberfläche adhäsiv wird, wenn sie einer moderaten Erwärmung unterzogen wird, wird dann auf das Präparat gegeben. Diese Adhäsivität bzw. Haftwirkung kann durch Beschichten des Films mit einen in bekannten Heißklebern verwendeten Material erzielt werden. Der Effekt kann ebenfalls in der Folie selbst liegen, wenn sie z. B. aus einem Material hergestellt wird, das in der Schmelzphase adhäsive Eigenschaften entwickelt.
  • Durch ein punktuelles Erwärmen mittels eines positionsgesteuerten Lasers bei den Koordinaten der vorher ausgewählten Zellen, kann dieser Effekt für die Anheftung der Zellen an die Folie verwendet werden. Nach diesem Schritt wird die Folie abgehoben und die damit abgehobenen Zellen werden entfernt und für die weitere Analyse eingesammelt. Die Folie kann für die maximale Absorption der Laserstrahlenergie und den kontinuierlichen Schutz der Zellen pigmentiert sein. Die Positionssteuerung des Laserstrahls kann durch Integrieren der Strahlführung in das Analysemikroskop realisiert werden.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist die Erhöhung der Gebrauchstauglichkeit und der Akzeptanz der neuen Verfahren durch ein verbessertes funktionelles Design des technischen Konzepts. Es sollte in Betracht gezogen werden, dass Pathologen sehr vielseitige Instrumente für ihre Arbeit benötigen. Die Verwendung eines Datenbank-basierten Arbeitsplatzsystems wird daher unabhängig von den vorher beschriebenen Gesichtspunkten der Erfindung vorgeschlagen.
  • Technisch ausgedrückt eröffnet die Anwendung der in der Erfindung beschriebenen Verfahren unter Nutzung aller beschriebenen Optionen und Modifikationen einen mehrdimensionalen Merkmalsraum, den der Pathologe in der Lage sein sollte fallabhängig zusammenzustellen. Dies erfordert digitale Arbeitsplatzsysteme, die gemäß der Verwendung ausgestattet sind und, wenn notwenig, durch eine zweckmäßige digitale Infrastruktur unterstützt werden.
  • Derartige Arbeitsplatzsysteme können geschlossene Vorrichtungen sein, die einen Arbeitsplatzrechner und ein digital steuerbares Mikroskop, ausgestattet mit einer Digitalkamera, umfassen. Sie können ebenfalls Komponenten eines Netzwerks von verteilten Arbeitsplatzsystemen sein. Diese können für Teilaufgaben des gesamten Analyseverfahrens, wie etwa Vorauswahl, Analyse mit oder ohne visuelle interaktive Kontrolle oder Bewertung der Analyseergebnisse und Erstellung der Befunde auf der Grundlage der konsolidierten Analyseergebnisse und begleitender Information spezialisiert sein. Die Arbeitsabläufe können durch vernetzte Zentralsysteme für die Organisation, die Ablaufsteuerung, die Archivierung von Bildern und Daten, die Buchhaltung, als auch die Kommunikation mit externen Systemen (zentrale Krankenhausinformationssysteme, PACS, Telemedizin-Netzwerke) unterstützt, und, wenn notwendig, im Sinne einer Arbeitsflussarchitektur gesteuert werden.
  • Die Architektur des Arbeitsplatzsystems ist datenbankbasiert, wobei die Datenbank als ein lokaler oder zentraler Netzwerkserver realisiert sein kann. Neben anderen Funktionen ermöglicht die Datenbank das Aufzeichnen aller aufgenommenen Bilder und ihrer Begleitinformationen. Diese enthalten primär die Identifikationsdaten der Präparate, die Koordinaten aller durchgeführten Aktionen an dem Präparat und in den Bildern, als auch alle Analysedaten, wie z. B. Konturen, Messwerte und Klassifizierung.
  • Die Analysefunktionen sind bevorzugt modular ausgelegt. Sie greifen auf ein gemeinsames Repositorium an Grundfunktionen, wie etwa Bildbearbeitungen, graphische Darstellungssobjekte, Interaktionselemente und I/O-Funktionen zu. Die Softwareplattform kann als ein spezialisiertes Betriebssystem verstanden werden, das auf einem Standartbetriebssystem basiert. Diese Architektur erlaubt zum einen den gleichmäßigen und kontinuierlichen Betrieb von verschiedenen Funktionsmodulen und zum anderen die Anzeige ihrer verschiedenen Analyseergebnisse.
  • Das Arbeitsplatzsystem bietet Möglichkeiten, Funktionsabläufe abhängig von der fallspezifischen Fragestellung festzulegen und die Ergebnisdarstellung jeweils zweckmäßig zu gestalten. Dies kann auf der Grundlage des verwendeten Materials (z. B. Gebärmutterhalsabstriche, Feinnadel-Aspirationsbiopsien der Prostata oder des Pankreas, Urin oder Bronchialsekret), der Art des zu verwendenden Analyseverfahrens (z. B. DNA-Bildcytometrie, Immunocytochemie, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), AgNOR-Analyse, Chromatinmusteranalyse), dem eingesetzten Färbungsverfahren (z. B. MGG, Papanicolaou, Pararosanilin, Thionin, AEC, Texasrot, Fluoreszein), den verwendeten Markern (z. B. p16, Ki67, BerEP4, L1-Kapsid, Chromosom-1), der zu analysierenden Zellkompartimente (z. B. Zellkern, Nucleoli, Cytoplasma), dem diagnostischen klinischen Ziel (z. B. Tumorart, gutartig/bösartig, Grad der Bösartigkeit, Lokalisation des Primärtumors, wenn Metastasen beteiligt sind), dem mikroskopischen Vorgang (z. B. Durchlicht, Dunkelfeld, Fluoreszenz), dem diagnostischen „Algorithmus" (z. B. Prozentsatz von positiven Zellen, Anzahl von AgNORs, DNA-Stammlinienploidie und Größer-9c-Rate, Anzahl von Zellen ohne Chromosom-1) und schließlich ausführbarer oder gewünschter Grad der Automation (z. B. visuell-interaktiv, computergestützt, halbautomatisch, vollautomatisch) basieren.
  • Die Ergebnisse können in der Form von numerischen Werten, Tabellen, Histogrammen oder Klassengruppierungen präsentiert werden. Die Steuerung des Verfahrensablaufs kann durch die Verwendung einer symbolischen Darstellung aller Vorgänge auf einem sogenannten „virtuellen Objektträger" (eine digitale Darstellung des mikroskopischen Objektträgers) vereinfacht werden.
  • Die Erfindung beschreibt eine Vielzahl von Maßnahmen, die den Prozess der Zellanalyse optimieren, wie in der 4 gezeigt, in welchen Zellen haftend auf einen Objektträger (Schritt 401) gebracht werden, die Zellen werden mit einem Färbemittel gefärbt (Schritt 403), ein erstes digitales Bild der auf den Objektträger gebrachten gefärbten Zellen wird genommen und das erste digitale Bild wird gespeichert (Schritt 405), die selben Zellen werden, nachdem das erste digitale Bild genommen ist, auf dem selben Objektträger mit einem zweiten Färbemittel behandelt (Schritt 407), das eine optisch messbare Eigenschaft der Zellen ändert, und ein zweites digitales Bild der auf den Objektträger gebrachten Zellen wird aufgenommen und gespeichert (Schritt 409). Die individuellen Maßnahmen sind unabhängig voneinander erfinderisch. Fachleute können eine Fülle von Neuerungen, deren praktische Anwendung leicht verständlich ist, aus der Beschreibung entnehmen. Daher verzichtet dieses Dokument darauf, eine Vielzahl von Ausführungsformen für die einzelnen Gesichtspunkte der Erfindung zu präsentieren.
  • Der Grundgedanke der Erfindung wird jedoch durch eine diagrammartig in der 5 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, die zur Diagnose eines malignen Mesothelioms oder eines metastasierenden Krebses bzw. Karzinoms unter Verwendung einer Sammlung von wenigen Zellen aus einem Körperhöhlenerguss dient.
  • Ein Beispiel für eine medizinische Aufgabenstellung, in welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden können, ist die Frühdiagnose von Rippenfellkrebs (malignes Mesotheliom) als auch bei der Differenzierung dieser Krankheit von einem metastasierenden Karzinom an Zellmaterial, das aus einem Körperhöhlenerguss gewonnen werden kann. Um einen besonders hohen Grad an diagnostischer Genauigkeit zu erzielen, können bis zu vier aufeinanderfolgende analytische Schritte eingesetzt werden, die jeweils auf der Behandlung von mikroskopischen Zellpräparaten mit unterschiedlichen Färbemitteln oder Markerdarstellungen basieren. Zunächst wird ein Zellenpräparat aus einem Körperhöhlenerguss genommen (Schritt 501). Es reichen gerade einmal 100 Zellen aus, in welchen eine geeignete Konstellation von Analyseergebnissen durch die im Folgenden beschriebene Analysekette gefunden wurden, um eine der vorher angegebenen Diagnosen zu geben, wie eine medizinische Studie bestätigt hat (Pomjanski N et al., Early Diagnosis of Mesothelioma in Serous Effusions Using AgNOR Analysis; ANALYTICAL AND QUANTITATIVE CYTOLOGY AND HISTOLOGY, 23 Nr. 2 (2001) pp 152–159) (die Offenbarung davon wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen).
  • Die Analyse des Zellmaterials beginnt mit einer Papanicolaou-Färbung, welche sowohl den Zellkern als auch das Cytoplasma färbt (Schritt 503). Diese Färbung ist besonders gut für die visuelle Bewertung der Zellmorphologie geeignet. In diesem analytischen Schritt wird das mikroskopische Präparat visuell untersucht. Auffällige Zellen werden registriert, d. h. wenn eine oder mehrere Zellen in einem Sichtfeld vorhanden sind, wird ein Interaktionselement, wie etwa ein Joystick 4 oder ein Fußknopf, aktiviert, durch welchen eine Koordinatenmessprozedur, und, wenn notwendig, eine Digitalbildgebung, ausgelöst werden (Schritt 505). Die Verwendung eines automatisierbaren morphometrischen Verfahrens für das Präscreenen auf morphologisch auffällige Zellen kann ebenfalls als eine Möglichkeit betrachtet werden (Schritt 507). Dieses Verfahren ist eine Sammlung von digitalen Bildanalyseverfahren, in welchen nach einer Zellkern- und/oder Cytoplasma-Segmentierung aus den Konturverläufen Maße abgeleitet werden, um die Form und strukturelle Eigenschaften zu charakterisieren. Eine automatische Klassifizierungsvorrichtung kann in Anspruch genommen werden, um die Zellen gemäß der Zellart zu klassifizieren und sie gemäß dem Grad ihrer Verdächtigkeit auf der Grundlage von morphometrischen Charakteristiken zu differenzieren (509). Präparate ohne verdächtige Merkmale werden nach diesem Schritt verworfen.
  • Nachdem das Deckglas abgehoben ist, wird das Präparat entfernt (Schritt 511) und dann mit einem immunocytochemischen Marker – Calretinin oder BerEP4 – präpariert (Schritt 513). Calretinin färbt nur mesotheliomale Zellen, während BerEP4 nur Zellen von epithelialer Herkunft färbt, folglich die meisten Krebszellen. Die vorher als morphologisch verdächtig markierten Zellen können nun auf ihre Markerpositivität untersucht werden (Schritt 515). Wenn notwendig, kann das gesamte Präparat auf markerpositive Zellen untersucht werden. Dieses Vorgehen kann automatisch erfolgen, weil markerpositive Zellen leicht von markernegativen Zellen unterschieden werden können. Die auf diese Weise markierten und identifizierten Zellen können individuell in den nachfolgenden analytischen Schritten angefahren werden. Im Fall von Markerpositivität von morphologisch verdächtigen Zellen, werden eine nachfolgende DNA-Cytometrie (Hinweis auf Polyploidisierung, 3. analytischer Schritt) als auch eine AgNOR-Analyse (Kriterium: mehr als 4,5 AgNORs pro Zellkern im Medium, 4. analytischer Schritt) durchgeführt (Schritt 517). Die nachfolgenden analytischen Schritte dienen der Bestätigung der vorläufigen Diagnose „malignes Mesotheliom" im Fall von Claretinin-Positivität (Pomjanski et al, 2001), während in dem Fall von BerEP4-Positivität von Zellen in dem Ergusssediment diese dazu dienen, die vorläufige Diagnose von metastasierenden Karzinomzellen (Motherby et al, 1999) zu bestätigen.
  • Nach erneutem Entfärben (Schritt 519) wird das Präparat mit einem Feulgen-Färbemittel präpariert (Schritt 521), das stöchiometrisch mit der DNA des Zellkerns reagiert. Dies dient dem Zweck der Bestimmung des DNA-Gehalts (Schritt 523) welcher einen Indikator für eine ggf. erfolgte oder sich entwickelnde Transformation der Zelle zu einer Tumorzelle darstellt. Zellen, die nach den Ergebnissen der bereits durchgeführten Analysen einer weiteren Klassifizierung bedürfen, werden automatisch unter dem Mikroskop angefahren, ihre Zellkerne werden segmentiert und eine integrale Messung der optischen Dichte wird innerhalb der lokalisierten Kontur durchgeführt. Nach verschiedenen bekannten Kalibrierungs- und Korrekturprozeduren wird der DNA-Gehalt der Zelle aus dieser Messung bestimmt.
  • Es kann notwendig sein, die in der vorherigen Analyse identifizierten verdächtigen Tumorzellen weiter zu differenzieren und zu typifizieren. Dabei kann die Analyse der AgNORs eine Rolle spielen. AgNORs sind Kernproteine, wobei ihre Anzahl, Größe und Anordnung Informationen über das Vorhandensein oder Aggressivität eines Tumors zur Verfügung stellen kann. Nach dem erneuten Entfärben (Schritt 525), wird das Präparat mit einer Silbersalzlösung behandelt (Schritt 527). Die silberbindenden AgNORs werden braun gefärbt. Innerhalb der Zellkerne der untersuchten Zellen wird nun eine Segmentierung der silbergefärbten AgNORs durchgeführt. Die Bewertung der Zellkontur, erhalten in dem vorhergehenden analytischen Schritt, hat eine unterstützenden Funktion, da diese Zellkontur nur schwach bei der vorliegenden Färbung sichtbar ist. Eine Segmentierung der Nucleoli innerhalb der Zellkontur, die vorteilhaft in der Feulgen-Färbung durchgeführt wird, ist hilfreich, weil die Detektion der Nucleoli-Konturen relevante zusätzliche Informationen für die Differenzierung der AgNORs zur Verfügung stellt. Nach der Identifizierung und Segmentierung der AgNORs (Schritt 529) wird die Oberfläche gemessen (Schritt 531). Es wird dann sichergestellt, ob ein AgNOR einzeln („Satellit") oder in einer Gruppe („Cluster") auftritt (Schritt 533). Dieser Analyseschritt wird ebenfalls automatisch durchgeführt.
  • Die diagnostische Bedeutung der Ergebnisse der abgelaufenen Analysekette wird in der in 6 dargestellten Tabelle zweckmäßig gezeigt.
  • Eine klare Diagnose von Mesotheliom oder Krebs kann nicht auf der Grundlage der Ergebnisse eines analytischen Schritts allein erfolgen. Wie auch in anderen Anwendungen mit einer an das diagnostische klinische Ziel angepassten Auswahl und Kombination von analytischen Verfahren, begründet dies einen diagnostischen Fortschritt, der durch die Verwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielt werden kann.
  • Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben werden, ist es verständlich, dass Fachleute verschiedene Modifikationen der Erfindung ohne Abweichen vom Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche entwerfen können.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung beschreibt ein Verfahren der Zellanalyse, in welchem die zu analysierenden Zellen haftend auf einem Objektträger gebracht werden und mit einem ersten Färbemittel angefärbt werden. Ein erstes digitales Bild der gefärbten, auf den Objektträger gebrachten Zellen wird dann aufgenommen und gespeichert. Nachdem das erste digitale Bild aufgenommen wurde, werden dieselben Zellen auf dem Objektträger mit einem zweiten Färbemittel in einer Weise behandelt, dass sich ihre optisch messbaren Eigenschaften ändern. Dann wird ein zweites digitales Bild der auf den Objektträger gebrachten Zellen aufgenommen und dann gespeichert. Erfindungsgemäß wird eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen zunächst mit einem Färbemittel eines hochsensitiven Analyseverfahrens gefärbt und dann nur die Präparate mit positiven Befunden weiterverarbeitet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • - Pomjanski et al, 2001 [0064]
    • - Motherby et al, 1999 [0064]

Claims (20)

  1. Verfahren für die Zellanalyse, in welchem die zu analysierenden Zellen haftend auf einen Objektträger gebracht und mit einem Färbemittel gefärbt werden, in welchem ein erstes digitales Bild der auf den Objektträger gebrachten gefärbten Zellen aufgenommen und gespeichert wird, in welchem dieselben Zellen auf demselben Objektträger nach der Aufnahme des ersten digitalen Bildes mit einem zweiten Färbemittel behandelt werden, das ihre optisch messbaren Eigenschaften ändert, und in welchem ein zweites digitales Bild derselben auf den Objektträger gebrachten Zellen aufgenommen und gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen zunächst mit einem Färbemittel eines hochsensitiven Analyseverfahrens gefärbt wird und nachfolgend nur die Präparate mit positiven Befunden weiter verarbeitet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparate mit positiven Befunden mit einem Färbemittel eines hochspezifischen Analyseverfahrens gefärbt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl an den zu analysierenden Zellen getroffen wird und weitere analytische Schritte auf diese Auswahl konzentriert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur ausgewählte Zellen weiter analysiert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Auswahl an Zellen eine Steuerungsfunktion für weitere Analyseschritte einnimmt.
  6. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Präparaten mit zu analysierenden Zellen einem automatischen Analyseschritt unterzogen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der automatische Analyseschritt als Voranalyse für die Anzeige verdächtiger Zellen verwendet wird.
  8. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Bild mit einem Linearscanner erzeugt wird.
  9. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste digitale Bild und das zweite digitale Bild zur Deckung gebracht werden, indem durch die Fusion lokaler Bilddaten ein Feinabgleich erzielt wird.
  10. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstrukturierung bestimmter Zellbereiche auf der Grundlage eines aus den Bildpunktwerten verschiedener Färbungen erzeugten mehrdimensionalen Bildvektors analysiert wird.
  11. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste digitale Bild und das zweite digitale Bild zur Deckung gebracht werden indem zunächst ein größerer Bereich bei geringer Auflösung erfasst wird und dann ein kleinerer Bereich bei höherer Auflösung erfasst wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Objektträger mit Gittern oder Markierungen verwendet werden.
  13. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zellen, die sich von ihrer Position während eines Färbevorgangs abgelöst haben durch Suchen nach fehlenden als auch überzähligen Objekten und Suchen nach einem korrespondierenden Paar erfasst werden.
  14. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine histologische Untersuchung, bei der das zu analysierende Gewebeareal festgelegt wird.
  15. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen klassifiziert werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Zellkerneigenschaften für die Klassifizierung verwendet werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierenden Zellen aus dem histologischen Präparat mittels eines computergestützten Skalpells geerntet werden.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle automatisch durch Computer angefahren wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material auf die haftend an einen Objektträger angebrachten Zellen gebracht wird, und dass die Adhäsionseigenschaften dieses Materials mit einem Laserstrahl erhöht, und dass die Koordinaten der vorher ausgewählten Zellen mit einem positionssteuerbaren Laser bestrahlt werden.
  20. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenbankbasiertes Arbeitsplatzsystem verwendet wird.
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