DE3043530A1

DE3043530A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von ausstrichen

Info

Publication number: DE3043530A1
Application number: DE19803043530
Authority: DE
Inventors: Hajime Tsuda Katsuda Matsushita; Yoshimasa Tabiko Katsuda Shimura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-18
Publication date: 1981-09-03
Also published as: US4362386A; JPS6411890B2; JPS5672845A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung und Analyse von Teilchen in Ausstrichen und insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatischen Erkennung und Analyse von Objekten in auf Objektträgern ausgestrichenen Testproben .

Nach der herkömmlichen Verfahrensweise zur Untersuchung beispielsweise von Blutzellen ist geläufig, daß eine entsprechend geschulte Person eine auf einem Objektträger ausgestrichene Blutprobe mit einem Lichtmikroskop visuell untersucht und zB weiße Blutkörperchen feststellt und sie aufgrund ihrer Form und Farbe durch Mustererkennung klassifiziert. Eine derartige visuelle

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Verfahrensweise ist allerdings für die damit befaßte Person sehr ermüdend, weshalb längere Arbeitszeiten bei solchen Untersuchungen nur unter Schwierigkeiten möglich sind und darüber hinaus nur eine kleine Anzahl von Proben untersucht werden kann. Zur Lösung dieses Problems wurde eine Vorrichtung entwickelt, die weiße Blutkörperchen automatisch klassifiziert. Eine Vorrichtung zur entsprechenden Untersuchung von auf einem Objektträger ausgestrichenem Blut nach mikroskopischer Untersuchung aufgrund der Gestalt bzw Anordnung von Blutkörperchen ist in der US-PS 4 175 859, der US-PS 3 827 804 und der Publikation J.W. Bacus et al., ΓΕΕΕ Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Vol. SMC-2, Nr. 4 (1972), S. 513, angegeben.

Zu untersuchende Blutausstriche zeigen üblicherweise je nach den Ausstrichbedingungen unterschiedliche Verteilungsdichten und Zustände der Blutkörperchen, wobei es schwierig ist, Proben mit gleichmäßiger Verteilung der Blutkörperchen herzustellen.

Insbesondere wenn die Proben durch Handausstrich oder mit einer automatischen Keilausstrichvorrichtung hergestellt sind, ändert sich die Konfiguration der Blutkörperchen auf dem Objektträger je nach Betrachtungsstelle. Wenn eine derartige Probe untersucht werden soll, betrachtet die damit befaßte Person die Probe jeweils durch ein Mikroskop und ermittelt einen Bereich mit geringerer Veränderung des Aussehens, bevor die Blutkörperchen in einer entsprechenden Vorrichtung automatisch klassifiziert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver-

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fahren sowie eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung eines zur Erkennung und Analyse von Objekten geeigneten Bereichs in Ausstrichen anzugeben, wobei zugleich die Genauigkeit der Erkennung der zu untersuchenden Objekte vergrößert und die Anzahl der verarbeiteten Testobjekte erhöht werden soll. Das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sollen ferner bei der aufeinanderfolgenden Untersuchung unterschiedlicher Proben die Untersuchung einer Fläche mit gleicher Verteilungsdichte der Teilchen bei den jeweiligen Proben ermöglichen.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Probe mit auf einem Objektträger ausgestrichenen Objekten bzw Teilchen längs einer vorgegebenen Richtung mikroskopisch untersucht. Bei derartigen Proben nimmt die Verteilungsdichte bzw die Konzentration der Objekte, beispielsweise von Blutkörperchen, in der Testprobe vom Startpunkt des Ausstrichs auf dem Objektträger zum Endpunkt hin allmählich ab.

Im folgenden wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, daß eine zu untersuchende Blutprobe zur Analyse der weißen Blutkörperchen auf dem Objektträger ausgestrichen ist. Die Mehrzahl der Blutkörperchen des auf dem Objektträger ausgestrichenen Bluts sind rote Blutkörperchen; die weißen Blutkörperchen, die untersucht werden sollen, liegen in einem Verhältnis von etwa 1 auf 1000 rote Blutkörperchen vor. Zur Klassifizierung von Blutkörperchen in Blutproben ist es ideal, wenn die roten Blutkörperchen in einem geeigneten Bereich dispers vorliegen. Im Realfall besitzt jedoch die erste Hälfte der Fläche vom Beginn des

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Ausstrichs eine hohe Verteilungsdichte, wobei die roten Blutkörperchen darin teilweise übereinander liegen oder dicht gepackt angeordnet sind, während die andere Hälfte der Ausstrichfläche eine bevorzugte Verteilungsdichte besitzt. Die Fläche der bevorzugten VerteiLungsdichte hängt von den Bedingungen, unter denen die Proben hergestellt sind, und den Eigenschaften des Blutes ab und ist folglich von Probe zu Probe unterschiedlich. Bei der Klassifizierung von Blut ist ferner wichtig, daß der Zustand der weißen Blutkörperchen unverändert aufrechterhalten bleibt. In den Bereichen, in denen die Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen hoch ist, liegen die weißen Blutkörperchen in durch die roten Blutkörperchen kollabierter Form vor, wobei sich Form und Anordnung ändern. Je nach den Trocknungsbedingungen nach dem Ausstreichen des Bluts schrumpfen die weißen Blutkörperchen in Bereichen mit hoher Dichte an Blutkörperchen, während im Bereich des Ausstrichendes, in dem die Dichte der Blutkörperchen niedrig ist, die Tendenz vorliegt, daß die weißen Blutkörperchen expandiert oder kollabiert sind.

Es ist daher wünschenswert, -automatisch einen Bereich vorzuwählen, der sich am besten zur Untersuchung eignet, wobei die obige Verteilung der Blutkörperchen in der Blutprobe, berücksichtigt wird. Dies gilt nicht nur für die oben lediglich beispielhaft genannten Proben mit Blutkörperchen, sondern ebenso auch für andere Zellproben wie etwa Proben von Krebszellen udgl.

Das Erfindungskonzept beruht auf der oben angegebenen Berücksichtigung der Objektverteilung in der zu untersuchenden Probe. Die Erfindung gibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung an, die eine Durchführung des jeweiligen

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ORIGINAL INSPECTED

Tests hinsichtlich des zu untersuchenden Objekts in einem optimalen Untersuchungsbereichs der Probe ermöglichen, wobei der optimale Untersuchungsbereich der Probe vor der eigentlichen Analyse ermittelt wird, beispielsweise bei Blutproben.

Erfindungsgemäß wird ein vorgegebener Bereich eines zu untersuchenden Ausstrichs auf einem Objektträger im Gesichtsfeld eines Mikroskops positioniert und der Objektträger von dieser Stellung aus längs der Ausstrichlinie auf dem Objektträger bewegt, beispielsweise von einem Bereich hoher Teilchendichte zu einem Bereich niederer Teilchendichte hin. Da der Objektträger bewegt wird, ändert sich der im Gesichtsfeld des Mikroskops erscheinende Bereich des Ausstrichs entsprechend. Die in jedem Bereich zu zählenden

Objekte, beispielsweise rote Blutkörperchen, werden zur Ermittlung der Teilchendichte längs der Bewegungsbereiche im Gesichtsfeld des Mikroskops von einem Detektor erfaßt. Aufgrund der Dichteinformation wird die optimale Testfläche auf dem Ausstrich ermittelt und in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht, was durch Vorabtastung erfolgt.

An die Vorabtastung kann sich erfindungsgemäß eine Objekterkennung anschließen. Hierbei wird der Objektträger gleichmäßig in X- und Y-Richtung bewegt, wobei die zu untersuchenden Objekte in der optimalen Testfläche erfaßt werden. Wenn ein Testobjekt, beispielsweise ein weißes Blutkörperchen, vom Detektor erfaßt wird, wird der Objektträger in dieser Stellung angehalten und eine Mustererkennung und Klassifizierung des Testobjekts durchgeführt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform;

Fig. 2: eine schematische perspektivische Darstellung des Antriebsmechanismus eines Tisches gemäß Fig. 1;

Fig. 3: eine Draufsicht auf einen Objektträger zur Erläuterung der Vorabtastung eines Ausstrichs;

Fig.4A bis 4D: Signalzustände von roten Blutkörperchen zugeordneten Signalen, die an verschiedenen Stellen aufgenommen wurden;

Fig.5A: ein Beispiel für ein Impulsverteilungsdiagramm/ aus dem die Anzahl der erhaltenen Impulse bei einer Blutprobe in Abhängigkeit von der Bewegung in X-Richtung hervorgeht;

Fig.5B: ein Beispiel für die Teilchendichte von roten Blutkörperchen einer Blutprobe in Abhängigkeit vom Ort in X-Richtung;

Fig. 6: ein Blockdiagramm einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform

und

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Fig. 7: ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 6 dargestellten Ausführ ungs form.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung bzw Analyse einer Blutprobe dargestellt. Das Lichtmikroskop J_ besitzt einen in X- und Y-Richtung beweglichen Tisch J2, der von einer Tischantriebsvorrichtung K) zur Ermittlung einer bestimmten, in das Gesichtsfeld des Lichtmikroskops J_ zu bringenden Fläche beliebig bewegt werden kann. Auf dem beweglichen Tisch 2^ ist eine Blutprobe 3_ befestigt, die, wie aus Fig. 3 hervorgeht, aus einem Objektträger J_£ und einem Ausstrich 15 des darauf ausgestrichenen zu untersuchenden Bluts besteht. Die längere Seite des rechteckigen Objektträgers _1_4. ist dabei der X-Achse zugeordnet, während die kürzere Seite der Y-Achse zugeordnet ist. Der Objektträger J_4 ist auf dem beweglichen Tisch 2_ so befestigt, daß seine längere Seite mit der X-Richtung und seine kürzere Seite mit der Y-Richtung zusammenfallen, längs deren der Tisch T₁ bewegt werden kann. Der Tisch 2, ist infolgedessen in Richtung der längeren und der kürzeren Seite des Objektträgers JH bewegbar.

In Fig. 2 ist die Tischantriebsvorrichtung 2Ό perspektivisch dargestellt. Auf einer Grundplatte 2Λ ist ein Schlitten ^2_ vorgesehen, der sich in Y-Richtung verschieben läßt; auf dem Schlitten 2^2 ist ein Schlitten 23_ angebracht, der in X-Richtung verschiebbar ist; auf dem Schlitten 22_ ist wiederum ein Schlitten 2A_ vorgesehen, der gleitend in Y-Richtung verschiebbar ist.

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Der Schlitten _22 ist mit einem Gewindeblock 29, der Schlitten 2A^ mit einem Gewindeblock _3O verbunden. Die Gewindeblöcke 2V_ bzw 30 stehen mit Schraubenspindeln 22 bzw ^8 in Eingriff. Der Schlitten 2^3_ besitzt Arme _31_, auf denen die Blutprobe befestigt wird. Die Schlitten ^2, 23. ^und .24 sowie die Arme 3_1 bilden den Tisch 2^.

Ein Impulsmotor J2J5 für die Y-Achse dreht die Schraubenspindel 2T_ zur Bewegung des Tischs 2_ in Y-Richtung, während ein Impulsmotor 2^_ die Schraubenspindel 2_8 zur Bewegung des Tischs J2 in X-Richtung dreht.

Das in Fig. 1 dargestellte Lichtmikroskop Λ_ ist ferner mit einem Detektor £ für Blutkörperchen ausgerüstet, der eine lineare Halbleiteranordnung umfaßt, die durch von einem Impulsgenerator 1_ erzeugte Impulssignale betrieben wird. Die betreffenden Kanäle der linearen Halbleiteranordnung umfassen eine Vielzahl in Reihe angeordneter Halbleitervorrichtungen zur photoelektrischen Umwandlung. Der Detektor £ für Blutkörperchen erfaßt zu zählende gefärbte Objekte, beispielsweise rote Blutkörperchen bei der vorliegenden Ausführungsform, in der Blutprobe j3·

Der Detektor £ für die Blutkörperchen ist mit einem Impulsverstärker 5^ zur Verstärkung der vom Detektor 4_ für die Blutkörperchen bei der Erfassung roter Blutkörperchen entstehenden Signale verbunden; daran schließt sich ein Diskriminator 6^ an, der aufgrund des verstärkten Detektorsignals erfaßter roter Blutkörperchen ein Gatesignal erzeugt, das eine Gateschaltung 8 aufnimmt.

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Der Impulsgenerator 1_ ist mit der Gateschaltung 8_ verbunden, die lediglich während der Zeitdauer des Detektorsignals bei der Erfassung roter Blutkörperchen Die

Impulse liefert./Impulse werden von einem Impulszähler 9_ gezählt, der mit einem Speicher j_O verbunden ist, der wiederum die Gesamtzahl der vom Impulszähler 9_ gezählten Impulse unter einer Adresse speichert, die einer Adresse auf der X-Achse auf der Blutprobe 3_ entspricht.

Eine Tischpositionssteuerung Y\_ steuert den Betrieb der Tischantriebsvorrichtung 2!O entsprechend den Instruktionen von einem Mikrocomputer j_3_. Ein Adressenzähler J_2 spezifiziert die Adressen des Speichers J_O entsprechend der abgefahrenen Fläche auf dem Ausstrich. Der Mikrocomputer _1_3 gibt einen optimalen Bereich für die Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen vor und mittelt ferner die im Speicher K> abgespeicherten Nachweisergebnisse und vergleicht den Mittelwert mit dem Optimalbereich für die Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen, um so eine optimale Testfläche auf der Blutprobe J3 zu ermitteln.

die

Im folgenden wird/ Vorabtastung bei der Ausführungsform von Fig. 1 näher erläutert.

Wenn die Blutprobe 2 ^mit einer (nicht dargestellten) automatischen Beschickungsvorrichtung auf dem beweglichen Tisch Tl_ befestigt ist, wird der Tisch 2_ in eine vorgegebene Position bewegt. Wenn das Gesichtsfeld des Lichtmikroskops J_ auf das Zentrum des Objektträgers J_4 gerichtet ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Bewegung des Tischs 2_ unterbrochen. Anschließend wird das Objektiv des Mikroskops zur automatischen Fokussierung auf und ab bewegt. Danach wird der Objektträger 14 linear längs der

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Ausstrichrichtung der Blutprobe bewegt. Hierdurch tastet das Gesichtsfeld des Mikroskops die Blutprobe nacheinander vom Bereich hoher Blutkörperchenkonzentration zum Bereich niederer Blutkörperchenkonzentration hin ab. Bei Blutproben, insbesondere solchen, die durch strenges Auftragen oder mit automatischen Ausstrichvorrichtungen vom Keiltyp hergestellt sind^^ie häufig ih Krankenhäusern verwendet werden,nimmt die Verteilungsdichto der Blutkörperchen, dh die Konzentration der Blutkörperchen, vom Startpunkt des Ausstrichs auf dem Objektträger zum Endpunkt hin allmählich ab. Die meisten Blutkörperchen sind rote Blutkörperchen; die weißen Blutkörperchen liegen in einem Mengenverhältnis von einem weißen Blutkörperchen auf etwa 1000 rote Blutkörperchen vor. Zur Klassifizierung von Blutkörperchen in Blutproben ist es ideal, wenn die roten Blutkörperchen in einem geeigneten Bereich dispers verteilt sind; im Realfall sind jedoch in der ersten Hälfte des Ausstrichs, beginnend mit dem Startpunkt, im Ausstrich übereinanderliegende oder zu nahe aneinander liegende rote Blutkörperchen vorhanden, weshalb dieser Bereich eine hohe Verteilungsdichte aufweist, während die zweite Hälfte des Ausstrichs eine bevorzugte Verteilungsdichte besitzt. Die Fläche mit bevorzugter Verteilungsdichte hängt von den Bedingungen, unter denen die Proben hergestellt sind, sowie den Eigenschaften des Bluts ab und ändert sich von Probe zu Probe. Zur Klassifizierung von Blutkörperchen ist es dabei von Bedeutung, daß die Konfiguration der Blutkörperchen, insbesondere der weißen, unverändert aufrechterhalten bleibt. Bei hoher Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen liegen die weißen Blutkörperchen in durch die roten Blutkörperchen kollabierter Form vor, wobei sich ihre Konfiguration entsprechend ändert.

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Die Bewegung des Tischs geschieht durch den Impulsmotor 2β_ für die X-Achse. Der Tisch 2_ wird dabei inkrementweise mit einer konstanten Verschiebung von 50 bis 500 ,um bewegt. Jedesmal, wenn das Gesichtsfeld des Mikroskops auf einen neuen Bereich des Ausstrichs gerichtet ist, werden die im Gesichtsfeld liegenden roten Blutkörperchen vom Detektor A_ erfaßt. Das den roten Blutkörperchen entsprechende Detektorsignal gelangt zum Verstärker 5_ und anschließend zum Diskriminator 6^ sowie danach als Gatesignal zur Gateschaltung J3.

im
Zum Betrieb der/Detektor A_ für die Blutkörperchen

verwendeten linearen Halbleiteranordnung werden andererseits die Impulse vom Impulsgenerator 7 zum Detektor £ geliefert. Die Impulse des Impulsgenerators 1_ werden ferner zur Gateschaltung J3 geliefert, so daß die Impulse vom Impulszähler 9_ lediglich während der Dauer des Detektorsignals für rote Blutkörperchen gezählt werden. Da die Anzahl der roten Blutkörperchen etwa proportional zur Dauer des vom Detektor A_ für die Blutkörperchen aufgenommenen Signals ist, entspricht die Gesamtzahl der vom Impulszähler 9_ gezählten Impulse der Anzahl der erfaßten roten Blutkörperchen, also ihrer Verteilungsdichte in den entsprechenden Gesichtsfeldern. Die Gesamtzahl der Impulse wird im Speicher J_0 unter der der Adresse der X-Achse entsprechenden Adresse gespeichert.

Auf diese Weise wird durch sequentielle Ansteuerung der Tischpositionssteuerung V\_ die Anzahl der der Zahl der roten Blutkörperchen/betreffenden Gesichtsfeld des Mikroskops entsprechenden Impulse unter den vom Adressenzähler J_2 spezifizierten Speicheradressen gespeichert, wobei das Gesichtsfeld jeweils um einen gleichbleibenden Betrag

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auf der X-Achse verschoben wird. Auf diese Weise wird der Tisch 2_ in X-Achsenrichtung linear bewegt, bis die Konzentration der roten Blutkörperchen im Blutausstrich im Gesichtsfeld des Mikroskops unter einen vorgegebenen Wert absinkt, wobei die roten Blutkörperchen erfaßt und die entsprechenden Zählergebnisse unter den den entsprechenden Gesichtsfeldadressen zugeordneten Adressen abgespeichert werden.

Die im Speicher _U) gespeicherten Ergebnisse der Objekterfassung werden vom Mikrocomputer JT3 gemittelt; der erhaltene Mittelwert wird mit einer optimalen Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen (Konzentration der roten Blutkörperchen) verglichen, die zuvor im Mikrocomputer JK3 gespeichert wurde. Aufgrund dieses Vergleichs wird die geeignetste Gesichtsfeldposition in der vermessenen Probe vom Mikrocomputer J_3 ausgewählt, um so die optimale Testfläche zu ermitteln. Der Mikrocomputer J_3 gibt daraufhin eine Startpoi?ition zur Beobachtung an, worauf die Tischpositionssteuerung Y\_ und die Tischantriebsvorrichtung ^O den Tisch 2_ so bewegen, daß die Startposition in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht wird.

Auf diese Weise ist die Vorabtastung abgeschlossen. Danach beginnt die Objekterkennung zur automatischen Klassifizierung beispielsweise der weißen Blutkörperchen. Bei der obigen Ausfuhrungsform werden die weißen Blutkörperchen bei der Objekterkennung erfaßt; es können jedoch auch die roten Blutkörperchen erfaßt werden.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Blutprobe dargestellt. Die Verteilung der roten Blutkörperchen

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auf dem Ausstrich _1J5 auf dem Objektträger J_4 ist in Y-Achsenrichtung mit Ausnahme der einander gegenüberliegenden Endbereiche im wesentlichen gleichmäßig; die Verteilungsdichte in X-Achsenrichtung ist allerdings nicht gleichmäßig, sondern nimmt vom Anfang ^ des Ausstrichs zu seinem Ende ^4 allmählich ab. Die Messung der roten Blutkörperchen erfolgt durch Abtastung des in Y-Richtung gesehen mittleren Bereichs des Ausstrichs JJ5 der Blutprobe in X-Richtung.

Die gestrichelte Linie ^5 in Fig. 3 bezeichnet den Bereich der Vorabtastung, deren Startpunkt 36_ im Zentrum des Objektträgers _1_4. liegt. Der Endpunkt 3J_ der Abtastung liegt im Bereich niederer Konzentration des Ausstrichs

Die lineare Halbleiteranordnung des Detektors _4 für die Blutkörperchen umfaßt eine Anzahl in Reihe in einer Richtung quer zur Ausstrichrichtung, dh in Y-Richtung, angeordneter photoelektrischer Vorrichtungen. Wenn die Blutkörperchen beispielsweise von einer linearen Anordnung mit 256 Kanälen erfaßt werden sollen und ein Mikroskop mit einer Vergrößerung des Objektivs von 100 Verwendung finden soll, beträgt die Anzahl der zu einer Zeit erfaßten roten Blutkörperchen 16 unter der Annahme, daß die Größe der roten Blutkörperchen etwa 8 ,um beträgt. Im Bereich einer hohen Verteilungsdichte der roten Blutkörperchen liegen diese übereinander oder stehen miteinander in Kontakt, wodurch die Entsprechung zwischen dem von der Erfassung der roten Blutkörperchen herrührenden Detektionssignal des Detektors £ für die Blutkörperchen und ihrer Anzahl verlorengeht.

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In Fig. 4A ist die Entsprechung zwischen einer linearen Halbleiteranordnung _4J_ und roten Blutkörperchen \6_ in Diagrammform dargestellt. Hierzu wird angenommen, daß das in Fig. 4Λ dargestellte Muster der roten Blutkörperchen J_6 ihrer in einem Gesichtsfeld des Mikroskops erfaßbaren Anzahl entspricht. Photoelektrische Vorrichtungen jl2, die den roten Blutkörperchen _1_6_ gegenüberliegen, liefern entsprechende Erfassungssignale. Als Resultat kann das vom Detektor 4 für die Blutkörperchen erzeugte Signal als Lichtabsorptionssignal dargestellt werden, wie aus Fig. 4B hervorgeht. Die Niveaulinie A3_ in Fig. 4B verdeutlicht die Schnittgrenze des Diskriminators ^. An die Gateschaltung j8 wird ein umgeformtes Signal angelegt, das aus Fig. 4C hervorgeht. In Fig. 4D ist ein entsprechendes Eingangssignal für den Impulszähler £ dargestellt.

Unter der Annahme, daß die Breite des Erfassungssignals für jedes rote Blutkörperchen etwa gleich ist, wird ein Signal mit doppelter Impulsbreite erzeugt, wenn zwei rote Blutkörperchen miteinander in Kontakt stehen. Dementsprechend kann davon ausgegangen werden, daß entsprechende Vielfache der Signalbreite eines einzelnen Blutkörperchens der Anzahl der erfaßten roten Blutkörperchen entsprechen. Diese theoretische Voraussetzung kann nicht auf Flächen angewandt werden, in denen übereinanderliegende rote Blutkörperchen vorkommen, ist jedoch praktisch anwendbar auf die optimale Testfläche, in der im wesentlichen keine derartige Überlappung von roten Blutkörperchen vorkommt. Aus den Fig. 4C und 4D geht eine Verfahrensweise zur Umwandlung der Signaldauer in ein Digitalsignal hervor. Die Summe der betreffenden Signaldauer entspricht der Summe Ση^ der

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entsprechenden Impulsanzahlen η., n₂f ... ·

In Fig. 5A ist die Abhängigkeit der Gesamtzahl der Impulse Σ η* , die der Anzahl der roten Blutkörperchen in Y-Achsenrichtung entspricht, von der Adresse der Probe in X-Achsenrichtung dargestellt. Die Messungen an den jeweiligen Meßpunkten 1, 2, 3 ... zeigen starke Streuung. Derartige Werte werden dementsprechend unter Bezug auf die X-Achse geglättet, wie aus Fig. '5B hervorgeht, worauf ein optimaler Bereich (x. - χ.) auf der X-Achse durch eine Fläche mit vorgegebener optimaler Dichte an roten Blubkörperchen zur Klassifizierung der Blutkörperchen ermittelt wird, dh ein Bereich zwischen der Ober grenze 5± und der Unter grenze 52.

Zu Beginn der Objekterkennung wird die der Obergrenze 5_1_ entsprechende X-Achsensteilung des Objektträgers ^i. in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht. Unter der Annahme, daß der Durchmesser des Gesichtsfelds des Mikroskops 200 ,um beträgt, werden im Speicher des Mikrocomputers V3_ Referenzwerte vorgegeben, die für die Obergrenze des optimalen Bereichs 1000 roten Blutkörperchen /für seine Untergrenze 50 roten Blutkörperchen entsprechen.

In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, bei der die Vorabtastung und die Objekterkennung automatisch erfolgen. In Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung angegeben. Der eingerahmte Block TO von Fig. 7 entspricht der Vorabtastung. In Fig. 6 sind zur Bezeichnung gleicher Vorrichtungen oder Baugruppen gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 verwendet.

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Bei der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung wird eine Fokussiereinrichtung 60 des Mikroskops Λ_ von einer Fokussiersteuerung 6Λ_ betätigt, die mit dem Mikrocomputer _1_3 in Verbindung steht und die Mikroskopröhre mit den Linsen auf und ab bewegt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, wird die Blutprobe 2 bei der Vorabtastung (Block 70) auf dem Tisch 2_ befestigt, der in Schritt 7Ί. in der Weise positioniert wird, daß das Zentrum der Blutprobe 3^ in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht wird. Anschließend wird in einem Schritt 72 automat Lsch auf das Zentrum fokussiert. Der Tisch 2, wird in Schritt JA jeweils schrittweise mit 50 ,um pro Schritt längs der Ausstrichrichtung des Ausstrichs bewegt, wobei die roten Blutkörperchen jedesmal dann, wenn der Tisch 2_ bei einem neuen Gesichtsfeld gestoppt wird, in einem Schritt JA gezählt werden. Solange der Zählwert N der roten Blutkörperchen nicht unter 10 pro Gesichtsfeld liegt, was der Stoppgrenze für den Tischvorschub im Mikrocomputer 13 entspricht, wird der schrittweise Vorschub in Schritt J75 fortgesetzt. Bei fortschreitendem Zählbetrieb werden die entsprechenden Zählergebnisse im Speicher gespeichert. Wenn der Zählwert N unter 10 fällt, was der Stoppgrenze für den Tisch unter der in Fig. 5B dargestellten üntergrenze entspricht, legt der Mikrocomputer fest, daß die spezifizierte Fläche abgetastet ist und die Bewegung des Tischs in einer Richtung unterbrochen wird. Der Tisch '!_ wird anschließend in einem Schritt _76 so bewegt, daß das Gesichtsfeld auf den Startpunkt der ausgewählten optimalen Testfläche gebracht wird. Auf diese Weise ist die Vorabtastung abgeschlossen; anschließend kann zur Objekterkennung übergegangen werden.

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Die Arbeitsweise bei der Objekterkennung wird im folgenden anhand der Fig. 6 und 7 erläutert.

Nach Abschluß der Vorabtastung wird das Signal vom Detektor 4_ für die Blutkörperchen auf einem Niveau abgeschnitten, das den Ausgang lediglich derjenigen Signale erlaubt, die den weißen Blutkörperchen entsprechen; das Ausgangssignal wird dem Mikrocomputer 13 zugeführt. Dieser Schnittschritt erfolgt durch einen (nicht dargestellten) Diskriminator. Bei der Objekterkennung werden die weißen Blutkörperchen ausfindig gemacht, während der Tisch 2_ i-ⁿ X-Richtung und in Y-Richtung abwechselnd von einem der Obergrenze der optimalen Fläche auf der Probe entsprechenden Punkt zu einem ihrer üntergrenze entsprechenden Punkt bewegt wird. Im Schritt 77 für den Meßbeginn wird die Bewegung des Tischs "λ_ in einem Schritt 7_8_ kontrolliert bzw gesteuert. Wenn im Verlauf der Bewegung in Schritt T9_ ein weißes Blutkörperchen erfaßt wird, gibt der Mikrocomputer J_3 aufgrund eines entsprechenden Signals vom Detektor j[ für die Blutkörperchen eine Instruktion an die Tischpositionssteuerung jM_, die den Tisch 2_ so bewegt, daß das weiße Blutkörperchen in die Mitte des Gesichtsfelds gebracht wird. Anschließend wird der Tisch 2_ gestoppt. Die FokussVersteuerung 6_1_ steuert den Impulsmotor der Fokussiereinrichtung 6K) augenblicklich aufgrund der Instruktion vom Mikrocomputer _1_3_ an, wobei in Schritt J30 fokussiert wird. Das Bildsignal von einer Fernsehkamera 6_2 wird von einer Schaltung 6^3 zur Ermittlung von Eigenschaften zur Gewinnung von zur Klassifizierung der Blutkörperchen erforderlichen Daten wie etwa Kernfläche, Kernumfangslänge, Kernkonzentration und zellflache (vgl die US-PS 4 175 859) verarbeitet. Wenn in

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Schritt 82_ ein weißes Blutkörperchen festgestellt wird, wird es aufgrund eines in einem Mikrocomputer 6>J5 gespeicherten Identifizierungsalgorithmus in einem Schritt 83 als eine der Blutkörperchenspecies klassifiziert. Wenn es sich nicht um ein weißes Blutkörperchen handelt, beginnt die Bewegung des Tischs .2, um ein weißes Blutkörperchen ausfindig zu machen. Der Vorgang der Erfassung weißer Blutkörperchen wird fortgesetzt, bis eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise 200 weißen Blutkörperchen erfaßt ist; wenn die Auswertung Ln Schritt Q4_ abgeschlossen ist, werden die Klassifizierungsergebnisse auf einem Bildschirm 6J5 einerKathodenstrahlröhre in Schritt J3f> dargestellt sowie in Schritt 8jS von einem Drucker _69_ in Form eines entsprechenden Ausdrucks ausgedruckt. Ein I/O-Interface 6β_ des Mikrocomputers 6J5 ist mit einer Bedienungstafel 6_7 zur Einstellung der Meßbedingungen, dem Bildschirm j[8 und dem Drucker J59_ verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet zusammengefaßt wie folgt:

Nach der Befestigung eines Objektträgers mit einem Ausstrich, beispielsweise einer Blutprobe, auf einem beweglichen Tisch eines Mikroskops, zB einem Kreuztisch, wird der Tisch bewegt, um das Gesichtsfeld des Mikroskops in die Mitte des Objektträgers zu bringen. Anschließend wird der Tisch in einer Richtung längs der Längsrichtung des Objektträgers bewegt. Das Gesichtsfeld des Mikroskops bewegt sich mit der Tischbewegung in der Weise, daß die Dichte der roten Blutkörperchen auf dem Ausstrich sequentiell längs der Länge des Objektträgers gemessen wird. Auf der Basis der Meßergebnisse ermittelt ein Computer

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eine optimale Testfläche auf dem Ausstrich zur Erkennung beispielsweise der weißen Blutkörperchen, worauf der Tisch aufgrund einer Instruktion vom Computer in die Startposition der optimalen Testfläche bewegt wird. Anschließend erfolgt der normale Tischvorschub zur Abtastung und zur Erfassung der weißen Blutkörperchen, wobei die erfaßten weißen Blutkörperchen automatisch klassifiziert werden.

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-Üb-

Leerseite

Claims

Ansprüche

(a) Positionieren eines auf einem beweglichen Tisch eines Mikroskops befestigten Objektträgers mit einem zu untersuchenden Ausstrich in eine vorgegebene Position, in der sich der Ausstrich auf dem Objektträger im Gesichtsfeld des Mikroskops befindet;

(b) Bewegen des Tischs längs des Ausstrichs aufgrund einer Instruktion von einer Steuereinheit in der Weise, daß unterschiedliche Bereiche des zu untersuchenden Ausstrichs längs der Länge des Ausstrichs hintereinander in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht werden;

(c) Erfassung der zu zählenden Objekte in der Testprobe nacheinander an den jeweiligen, mit der Bewegung des Tischs im Gesichtsfeld des Mikroskops erscheinenden Meßstellen mit einem Detektor zur Ermittlung der Verteilungsdichte der zu zählenden Objekte an den betreffenden Meßstellen;

(d) Vergleichen der Verteilungsdichten an den betreffenden Meßstellen mit einer vorgegebenen Verteilungsdich-

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te zur Ermittlung einer optimalen Testfläche auf dem zu untersuchenden Ausstrich

und

(e) Bewegen des Tischs aufgrund einer Instruktion von der Steuereinheit in der Weise, daß die optimale Testfläche in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht wird.
2. Verfahren zur Untersuchung von Ausstrichen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(a) Positionieren eines auf einem beweglichen Tisch eines Mikroskops befestigten Objektträgers mit einem zu untersuchenden Ausstrich in eine vorgegebene Position, in der sich der Ausstrich auf dem Objektträger im Gesichtsfeld des Mikroskops befindet;

(b) Bewegen des Tischs längs einer vorgegebenen Richtung aufgrund einer Instruktion von einer Steuereinheit in der Weise, daß unterschiedliche Bereiche des zu untersuchenden Ausstrichs längs der Länge des Ausstrichs hintereinander in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht werden;

(c) Erfassung der zu zählenden Objekte in der Testprobe nacheinander an den jeweiligen, mit der Bewegung des Tischs im Gesichtsfeld des Mikroskops erscheinenden Meßstellen mit einem Detektor zur Ermittlung der Verteilungsdichte der zu zählenden Objekte an den betreffenden Meßstellen;

(d) Vergleichen der Verteilungsdichten an den betreffenden Meßstellen mit einer vorgegebenen Verteilungsdich-

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te zur Ermittlung einer optimalen Testfläche auf dem zu untersuchenden Ausstrich;

(e) Bewegen des Tischs aufgrund einer Instruktion von der Steuereinheit in der Weise, daß die optimale Testfläche in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht wird;

(f) Bewegen des Tischs in der Weise, daß das Gesichtsfeld des Mikroskops die Probe in einer Richtung quer zur Länge des Ausstrichs in der optimalen Testfläche abtastet,

und

(g) Erfassung der Objekte mit der Abtastung des Gesichtsfelds des Mikroskops und Klassifizierung der erfaßten Objekte.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) zunächst ein Bereich des Ausstrichs mit einer hohen Verteilungsdichte der Objekte in das Gesichtsfeld des Mikroskops gebracht wird und die Meßstelle sequentiell zu einer Fläche mit niederer Verteilungsdichte der Objekte hin bewegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Testprobe ein Blutausstrich verwendet wird, der auf einem Objektträger in Richtung seiner längeren Seite aufgetragen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zu zählende Objekte rote Blutkörperchen und als zu erkennende Objekte weiße Blutkörperchen herangezogen werden.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) der Anzahl der erfaßten Objekte entsprechende Impulse gezählt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch

- ein Lichtmikroskop (1) mit einem beweglichen Tisch (2) zur Halterung eines Objektträgers (14), auf dem eine zu analysierende Testprobe (3) in einer vorgegebenen Richtung ausgestrichen ist,

- eine Einrichtung (21 bis 24, 27 bis 30) zur Bewegung des Tischs (2),

- eine Einrichtung (4, 9) zur Erfassung und Zählung der zu zählenden Objekte in innerhalb des Gesichtsfelds des Lichtmikroskops (1) positionierten Meßflächen,

- eine Speichereinrichtung (10) zur Speicherung der Zählwerte für die betreffenden Meßflächen in Entsprechung zur Bewegungsrichtung des Objektträgers (14)

und

- eine Steuereinrichtung 1*3) zur Instruktion der Einrichtung (21 bis 24, 27 bis 30) zur Bewegung des Tischs (2) in der Weise, daß der Objektträger (14) längs der Länge der Testprobe (3) bewegt wird, sowie zur Auswahl eines erwünschten Zählwerts unter den in der Speichereinrichtung (10) gespeicherten Zählwerten zur Steuerung der Bewegung des Tischs (2) in der Weise, daß eine aufgrund des ausgewählten Zählwerts ermittelte Startposition für die Objekterkennung in/Gesichtsfeld des Lichtmikroskops

(1) gebracht wird.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4, 9) zur Erfassung und Zählung einen photoelektrischen Wandler mit einer linearen Halbleiteranordnung umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich-

bis
net, daß die Einrichtung (21 24, 27 bis 30) zur Bewegung des Tischs (2) einen Motor (25, 26) zur Bewegung des Tischs (2) in Richtung der Länge des Ausstrichs sowie in Querrichtung dazu umfaßt.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch

- ein Lichtmikroskop (1) mit einem beweglichen Tisch (2) zur Halterung eines Objektträgers (14), auf dem eine zu analysierende Testprobe (3) in einer vorgegebenen Richtung ausgestrichen ist;

- eine Einrichtung (21 bis 24, 27 bis 30) zur Bewegung des Tischs (2);

- eine Einrichtung (13), die im Vorabtastbetrieb zur Erfassung von zu zählenden Objekten in innerhalb des Gesichtsfelds des Lichtmikroskops (1) positionierten Meßflächan sowie im Objekterkennungsbetrieb zur Erfassung zu erkennender Objekte betrieben werden kann;

- eine Einrichtung (4, 9) zur Zählung der Objekte in den betreffenden Meßflächen;

- eine Einrichtung (10) zur Speicherung der Zählwerte für die betreffenden Meßflächen in Entsprechung zur Bewegungsrichtung des Objektträgers (14);

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eine Steuereinrichtung (11, 13) zur Instruktion der Einrichtung (21 bis 24, 27 bis 30) zur Bewegung des Tischs (2) in der Weise, daß der Objektträger (14) längs der Länge der Testprobe (3) bewegt wird, sowie zur Auswahl eines erwünschten Zählwerts unter den in der Speichereinrichtung (10) gespeicherten Zählwerten zur Steuerung der Bewegung des Tischs (2) in der Weise, daß eine aufgrund des ausgewählten Zählwerts ermittelte Startposition für die Objekterkennung in das Gesichtsfeld des Lichtmikroskops (1) gebracht wird,

wobei die Steuereinrichtung ferner im Objekterkennungsbetrieb so arbeitet, daß sie die Bewegung des Tischs (2) aufgrund eines Erfassungssignals für das zu erkennende Objekt stoppt;

eine Einrichtung (65) zur Erkennung eines Bildmusters des zu erkennenden Objekts, während der Tisch (2) im Objekterkennungsbetrieb gestoppt ist,

eine Einrichtung (65) zur Klassifizierung der erkannten Objekte.

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