DE3642209A1 - Zellanalysensystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zellanalysenvor­ richtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Zellanalysensystem, das geeignet ist zur Beurteilung von Blutzellenbildern zur Unterscheidung zwischen normalen und anormalen Zellen, zur Klassifikation von Blutzellen wie auch zum Zählen von Blutzellen zum Zweck der diagno­ stischen Bestimmung von Blutkrankheiten wie Leukämie, An­ ämie o.ä.

Bei der bis jetzt bekannten Zellanalysenvorrichtung wird das Blutzellenbild mit Hilfe eines Mikroskops aufgenom­ men, welches mit einer TV-Kamera ausgerüstet ist, um Farb­ dichte-Informationen über das Blutzellenbild abzuleiten, um damit die charakteristischen Kenndaten wie Zellfläche, periphere Länge, Kernfläche und andere zu gewinnen. Auf der Grundlage dieser gewonnenen charakteristischen Daten wird eine Beziehung aufgestellt zwischen der Kernfläche einerseits und dem Verhältnis der quadrierten peripheren Kernlänge zur Kernfläche u.a., um die zu testenden Blut­ zellen zu beurteilen und zu klassifizieren.

Blut enthält verschiedene Komponenten wie weiße Blutzel­ len, rote Blutzellen, Blutplättchen u.a. Im Zusammenhang mit der Erfassung und Klassifikation von verschiedenarti­ gen Blutzellen sind für die jeweiligen Blutzellen ver­ schiedenartige wirksame Färbungsverfahren bekannt. Die Klassifikation der Blutzellen und die unterscheidende Identifikation von normalen und anormalen Zellen mit Hilfe von Geräten zur Zellanalyse werden ausgeführt nach dem Färben der Blutzellen mit den jeweiligen wirksamen Fär­ bungsverfahren. Für die Vielfalt der Blutzellen sind die nachfolgend aufgeführten Methoden als wirksame Färbungsver­ fahren bekannt. Zur Klassifikation von regulären weißen Blutzellen (sechs Arten) und roten Blutzellen (drei Arten) als auch für das Zählen von Blutplättchen wird das Verfah­ ren nach May-Grünwald-Giemsa angewandt. Andererseits wird für das Zählen von Retikulozyten ein supravitales Färbungs­ verfahren eingesetzt. Weiter wird für die Erfassung anor­ maler weißer Blutzellen, d.h. Blastzellen und unreifer Zellen, die bei Leukämie auftreten, ein Peroxidase-Fär­ bungsverfahren angewandt.

Bei der bis jetzt bekannten analytischen Untersuchung von Blutzellbildern wird eine Reihe von Proben hergestellt, die die vorstehend erwähnten Färbungsverfahren durchlau­ fen haben, wobei die Klassifikation der Blutzellen und die unterscheidende Bestimmung als reguläre oder anormale Zellen jeweils für die einzelnen angefärbten Proben durch­ geführt wird. Zum Beispiel werden die Zellbilder der supra­ vital gefärbten Probe nach der Klassifikation der weißen Blutzellen auf der Grundlage der mit dem May-Grünwald- Giemsa-Verfahren gefärbten Probe untersucht, indem man das analytische Verfahren wechselt. Dies gilt auch im Falle einer mit dem Peroxidase-Verfahren gefärbten Probe.

Durch die Analyse der Blutzellbilder unter Verwendung der Vielzahl der oben erwähnten gefärbten Proben kann ein anormales Verhältnis zwischen den sechs Arten der weißen Blutzellen erfaßt werden und es kann eine Erfassung von durch die Anwesenheit von unreifen Zellen und Blastzellen angedeuteter Anormalität, eine Beurteilung der regulären Blutzellen, eine Erfassung von verschwommenen oder unbestimmten Zellen, die u.U. durch Färbungsfehler oder durch körperliche Verletzungen entstanden sind und ande­ res bewerkstelligt werden.

Die Probe, von der sich als Ergebnis der wie vorstehend erwähnt durchgeführten Analyse ergeben hat, daß sie anor­ male und/oder unbestimmte Zellen enthält, wird nach dem mechanischen Entladen eine Sichtprüfung durch einen Labor­ mitarbeiter unterworfen, um eine Entscheidung darüber zu fällen, ob die Probe Hämopathie (Blutkrankheit) aufzeigt. In einem bereits bekannten Zellanalysensystem, wie es z.B. durch das System näher veranschaulicht wird, das be­ schrieben ist in dem US-Patent 38 51 972, erschienen am 3. Dezember 1974 unter der Bezeichnung "Automatic Method and System for Analysis and review of a plurality of stored slides", werden mit einem bestimmten Färbungsver­ fahren hergestellte Objektträger von Proben (nachfolgend kurz Probenträger genannt) der Zellanalyse unterworfen, wobei der Objektträger, auf dem eine unidentifizierbare oder anormale Zelle gefunden wurde, zusammen mit der Lage der Zelle gespeichert wird. Nach Beendigung des gesamten Analysenablaufes wird der betreffende Objektträger entla­ den und wieder in das Mikroskop gebracht, um die unidenti­ fizierbare Zelle visuell erneut zu untersuchen. Bei die­ sem bekannten Untersuchungssystem wird eine Anzahl von Objektträgern auf einmal automatisch analysiert und nach­ folgend wird eine Anzahl von Objektträgern, die erneut zu untersuchen sind, insgesamt einer Sichtprüfung mit dem Ziel unterworfen, die für die Untersuchung erforderliche Zeit zu vermindern.

In Verbindung mit dem bereits bekannten Zellanalysen­ system sollte erwähnt werden, daß die Anzahl von automa­ tisch analysierten Zellen für eine einzige Probe gewöhn­ lich etwa 100 pro Objektträger einer Probe beträgt. Des­ wegen nimmt die Untersuchungszeit in nicht hinnehmbarer Weise zu, wenn eine größere Anzahl von Zellen untersucht werden muß. Insbesondere in Untersuchungslabors wie in Kliniken, wo eine große Anzahl von Proben bearbeitet wer­ den muß, wird die Anzahl an zu analysierenden Zellen unter dem Gesichtspunkt der bei der Untersuchung zu erreichen­ den Wirtschaftlichkeit so ausgewählt, daß sie etwa 100 beträgt.

Es hat sich gezeigt, daß im allgemeinen ein Hauptteil der Probenträger, die täglich in einer Klinik untersucht wer­ den müssen, d.h. 90% oder mehr der von Normalpatienten erhaltenen Proben im wesentlichen einen Normalbefund zei­ gen, wenn sie vom Arzt oder einem Labormitarbeiter unter­ sucht werden. Jedoch enthalten auch diese Normalproben die unidentifizierbaren Zellen im Verhältnis von 1-2 : 100 Zellen aufgrund von Färbungsfehlern und/oder körperlichen Verletzungen. Unter diesen Umständen erfor­ dern 90% oder mehr der in den Zellanalysator eingebrach­ ten Proben die Sichtprüfung durch den Arzt, ergeben so einen großen Zeitbedarf für die Nachuntersuchung und bedeu­ ten ein großes Hindernis bei der Wirtschaftlichkeitsver­ besserung des Zellanalysensystems. Daneben kann das be­ reits bekannte Zellanalysensystem kaum eine zufriedenstel­ lende statistische Genauigkeit der Analyseergebnisse si­ cherstellen, weil die Zahl der automatisch zu analysieren­ den Zellen bei einer gefärbten Probe im allgemeinen etwa 100 pro Objektträger beträgt. Obwohl für klinische Unter­ suchungen im Falle von Normalproben keine Probleme entste­ hen, existiert folglich eine Möglichkeit, daß in einer Probe von einem Hämopathie-Patienten anormale Zellen über­ sehen werden. Somit muß die Nachuntersuchung durch Sicht­ prüfung durch einen Labormitarbeiter nicht notwendiger­ weise zu einem Untersuchungsergebnis führen, das eine hohe Zuverlässigkeit sicherstellt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zellanalysensystem zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Zuverlässigkeit bei Zelluntersuchungen bei vermindertem Arbeitsaufwand sicherstellt.

Im Hinblick auf die oben genannte und andere Aufgaben, die an späteren Stellen der Beschreibung deutlicher wer­ den sollen, liegt das Grundkonzept der vorliegenden Er­ findung darin, daß durch jeweils unterschiedliches Färben für ein und dieselbe Probe eine Vielzahl von Probenträ­ gern zu dem Zweck hergestellt wird, die Analysenergebnisse für jede der einzelnen Probenträger vergleichend zu unter­ suchen, um dadurch eine genaue Entscheidung selbst für solche Proben zu fällen, die durch Analyse eines einfach gefärbten Probenträgers nicht mit annehmbarer Genauigkeit untersucht werden können.

Gemäß einem allgemeinen Aspekt der Erfindung wird ein Zellanalysensystem zum automatischen Analysieren von für eine Anzahl von Proben hergestellten Probenträgern zur Verfügung gestellt, bei dem Sätze von Probenträgern je­ weils durch vorbestimmte, unterschiedliche Färbungsver­ fahren hergestellt werden, wobei das System aufweist eine Beschickungseinrichtung zum adressierbaren und auswertba­ ren Beschicken mit Probenträgern; eine Bilderzeugungsein­ richtung zum automatischen aufeinanderfolgenden Aufnehmen der Probenträger aus der Beschickungseinrichtung, um die Objektträger in das Gesichtsfeld eines Mikroskops einzu­ bringen, um dadurch von zumindest einer auf dem Proben­ träger enthaltenen Zelle, die durch das Mikroskop betrach­ tet wird, ein Bild zu erzeugen; eine Merkmalsauswerteein­ richtung, um morphologische Merkmale des Zellbildes als digitale Information auszuwerten, indem das von der Bild­ erzeugungseinrichtung erzeugte Zellbild analysiert wird; eine Speichereinrichtung zum Speichern der durch die Merkmalsauswerteeinrichtung erhaltenen digitalen Informa­ tion zusammen mit einem Signal, das eine Adresse des dazugehörigen Probenträgers in der Beschickungseinrichtung bezeichnet; und eine Einrichtung zum Auslesen der aus einem Satz von Probenträgern für jede der Proben abgeleite­ ten und in der Speichereinrichtung gespeicherten Informa­ tion, um dadurch die Probe bezüglich einer Vielzahl vorbe­ stimmter Kategorien auf der Grundlage einer umfassenden Beurteilung zu klassifizieren.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können Informationen oder Daten gleichzeitig aus einer Vielzahl von gefärbten Proben erhalten und gleichzeitig gemischt werden, wodurch die Anzahl der durch Sichtprüfung nachzuuntersuchenden Proben vermindert werden kann. Wie vorstehend beschrieben sind mehr als 90% der gewöhnlichen Proben, die die Blut­ zelluntersuchung durchlaufen, normal. Nichtsdestoweniger gibt es Blutzellen mit unbestimmtem Zellbild aufgrund von Färbungsfehlern oder Zellverletzungen. In diesem Fall wurde bis jetzt eine Nachuntersuchung durch Sichtprüfung bei den Proben durchgeführt, die diese Art von Zellen ent­ halten. In Gegensatz dazu erlaubt es die vorliegende Erfin­ dung, die lehrt, daß eine Probe durch unterschiedliche Arten von Färbungsverfahren zu färben ist, daß von der Probe eine Vielfalt von Daten abgeleitet wird, die gleich­ zeitig miteinander gemischt werden, um dadurch die unbe­ stimmten oder verschwommenen Normalzellen von den anorma­ len Zellen unterscheidend zu identifizieren. Infolgedes­ sen kann die Anzahl der Proben, die der Nachuntersuchung durch Sichtprüfung bei Einschluß der anormalen Zellen zu unterziehen sind, signifikant vermindert werden. Daneben kann der in den Daten enthaltene, aus der Untersuchung her­ rührende Irrtum unter Erhöhung der Datenzuverlässigkeit ver­ mindert werden, weil die auf die Primäranalyse folgende Sekundäranalyse unter schwereren Bedingungen (z.B. muß eine größere Anzahl an Zellen analysiert werden) durchge­ führt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeich­ nung; es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht eines Blockdiagramms einer allge­ meinen Anordnung eines Zellanalysensystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 2A und 2B Ansichten zur Erläuterung der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Zellanalysensystems in Flußdiagrammen;

Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrensab­ laufes zur Entscheidungsfindung über die mit dem erfindungsgemäßen Zellanalysensystem erhaltenen Analysenergebnisse in einem Flußdiagramm.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit einer beispielhaften Ausführungsform des Zellanalysensystems im Detail beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die bei­ gefügte Zeichnung, die davon ausgeht, daß das Zellanaly­ sensystem zur automatischen Analyse von Blutzellen in einer Klinik eingesetzt wird.

Jede der zahlreichen, zu analysierenden Blutproben wird mit unterschiedlichen vorbestimmten Färbungsverfahren vor­ behandelt und nach Art eines Sandwiches zwischen zwei Glasplatten gebracht, um mit einem Mikroskop betrachtet werden zu können, wobei eine entsprechende Anzahl von ge­ färbten Probenträgern hergestellt wird. Diese Probenträ­ ger werden bezüglich der angewandten Färbungsverfahren klassifiziert und die Objektträger unterschiedlicher Pro­ ben, die jedoch mit dem gleichen Färbungsverfahren herge­ stellt wurden, werden in eine gleiche Cassette 1 gebracht. Eine Cassette 1 kann z.B. 25 Objektträger-Tafeln enthalten. Entsprechend, wenn angenommen wird, daß die An­ zahl der zu analysierenden Proben 100 beträgt und daß jede Probe mit drei unterschiedlichen Färbungsverfahren behan­ delt wird, werden 100 Platten von Probenträgern mit jedem Färbungsverfahren behandelt, was bedeutet, daß sich die Gesamtanzahl an Probenträgern auf 300 beläuft, womit 12 Cassetten anfallen, von denen jede 25 mit dem gleichen Färbungsverfahren hergestellte Probenträger enthält. Diese Cassetten 1 werden in einen automatischen Probenbeschicker 3 in eine Vielzahl von Cassettenstationen eingesetzt oder eingebracht, die allgemein mit 30 (n) bezeichnet sind (da­ bei bedeutet n die Zahl zur Identifizierung der Station), wie in Fig. 1 gezeigt. Der automatische Probenbeschicker 3 ist mit einem Antriebsmechanismus 20 ausgerüstet, der gebildet wird durch eine Winkel- oder Rotationsantriebs­ vorrichtung 21 zum Rotieren des automatischen Beschickers entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, einer Vertikalantriebs­ einrichtung 22 zum vertikalen Antrieb des automatischen Beschickers, und einer Bestückungsantriebsvorrichtung 23 zum Betätigen eines Cassettenbestückers in einer Art, daß ein Probenträger aus einer Cassette entnommen wird, die sich an einer vorbestimmten Übertragungsposition befin­ det, um dabei auf einen X-Y-Objekttisch eines Mikroskops 8 bewegt zu werden, während der Objektträger nach der Be­ obachtung wieder an der ursprünglichen Position der Cas­ sette abgelegt wird. Die unterschiedlichen, oben erwähn­ ten Antriebsmechanismen können unabhängig voneinander be­ tätigt werden unter der Steuerung einer automatischen Be­ schickungssteuerungsschaltung 4. Weil solche automatischen Beschickungsmechanismen selbst bekannt sind, ist deren weitere Beschreibung nicht notwendig.

Jede Cassette ist mit einer Bezeichnung versehen, die das Färbungsverfahren anzeigt, den die darin enthaltenen Pro­ benträger unterzogen wurden, während jeder Probenträger mit einer Probenidentifikationsnummer versehen ist, die eine Identifikation der in dem Objektträger enthaltenen Probe erlaubt. Die Färbungsbezeichnung und die Proben­ identifikationsbezeichnung oder - nummer werden von einem Detektor 5 für die Färbungsbezeichnung bzw. einem Detek­ tor 7 für die Probenidentifikationsnummer erfaßt und die Erfassungsergebnisse in einem Speicher 15 gespeichert. Ein Mikrocomputer 13 zur Steuerung der Arbeitsschritte des Zellanalysesystems ist mit einem Speicher (ROM) 14 ausgerüstet zum Speichern der Programme zum Steuern der Arbeitsschritte des automatischen Beschickers 3, des X-Y- Objekttisches 9 und eines Druckers 17 gemäß dem analyti­ schen Arbeitsablauf, der vom Arzt empirisch für jedes der Färbungsverfahren und für jede der primären und sekundä­ ren analytischen Verfahren festgelegt wurde. Der Inhalt der Programme wird nachfolgend erläutert.

Es wird nun angenommen, daß der automatische Beschicker 3 so angeordnet ist, daß sich eine der Cassettenstationen, z.B. die Station 30 (0) bei einer Winkelposition gegen­ überliegend der Aufnahmeposition für die Probenträger und am oberen Ende innerhalb des Bereiches seiner vertikalen Bewegung befindet, so daß der Bestückungsmechanismus aus der Cassette den untersten der Probenträger aufnehmen kann, die in der Cassettenstation 30 (0) abgelegt sind. Beim Einschalten der automatischen Beschickungssteuerungs­ schaltung 4 durch den Mikrocomputer 13 wird ein Trigger­ signal auf die Steuerungsschaltung für den Bestückungsan­ trieb 23 angewandt, wodurch der Probenträger 2, der sich an der untersten Position innerhalb des Cassettensatzes an der Station 30 (0) befindet, auf den X-Y-Objekttisch des Mikroskops 8 überführt wird. Zu dieser Zeit wird die Identifikationsnummer der Cassettenstation, die sich an der Probenaufnahmeposition befindet, z.B. die Nummer (0) von dem Stationsnummerndetektor 24 gelesen, während die Identifikationsnummer des aufgenommenen Probenträgers von dem Objektträgernummerndetektor 6 erfaßt wird, wobei die sich ergebenden Signale, die repräsentativ sind für die erfaßten Identifikationsnummern in dem Speicher 15 gespeichert und auch zurückgeführt werden zu der automati­ schen Beschickungssteuerungsschaltung 4, um verwendet zu werden für das Steuern der Winkelposition und der verti­ kalen Position des automatischen Beschickers 3. Weiterhin wird während des Überführens des Probenträgers zu dem X-Y-Objekttisch die an dem Objektträger angebrachte Pro­ benidentifikationsnummer durch den Detektor 7 für die Probenidentifikationsnummer erfaßt, um anschließend in dem Speicher 15 gespeichert zu werden. In diesem Zusam­ menhang sollte erwähnt werden, daß die Stationsidentifi­ kationsnummer mit jeder beliebigen herkömmlichen Erfas­ sungseinrichtung erfaßt werden kann auf der Grundlage der Übereinstimmung zwischen der Winkelposition des automati­ schen Beschickers, der von der Rotationsantriebsvorrich­ tung angetrieben wird, und der Cassettenstation. Weiter können im Zusammenhang mit der Erfassung der Probeniden­ tifikationsnummern serielle Nummern (z.B. 0 bis 24) an allen Objektträgern angebracht werden in der Reihenfolge von der untersten zur obersten in jeder der Cassetten, wobei die Objektträgeridentifikationsnummer erfaßt werden kann auf der Grundlage einer entsprechenden Beziehung zwischen der vertikalen Position des von der vertikalen Antriebsvorrichtung angetriebenen automatischen Beschickers 3 und dem Objektträger, der sich in der Aufnahmeposition befindet. Zu diesem Zweck kann jede geeignete, für sich bekannte Erfassungseinrichtung eingesetzt werden.

Der X-Y-Objekttisch ist mit einer Mikroskopsteuerung 10 gekoppelt, die die Justierung des Mikroskop-Objekttisches, die Einstellung des Brennpunktes, die Schmierung und an­ dere Funktionen erledigen. Eine TV-Kamera 11 ist mit einer Linsensäule des Mikroskops 8 verbunden. Der Ausgang der TV-Kamera 11 ist verbunden mit einer Bilddatenabruf/- Merkmalsauswertungs-Schaltung 12 zum Abruf des Zellbildes als durch die A/D-Wandlung entstehendes Digitalbild und zum Auswerten von morphologischen Merkmalen der Zelle. Da der Aufbau der Bilddatenabruf/Merkmalsauswertungs-Schal­ tung 12 selbst bekannt ist, ist eine weitere Beschreibung nicht notwendig. Verbunden mit der Bilddatenabruf/Merkmals­ auswertungs-Schaltung 12 ist ein Steuerungsrechner (Mikro­ computer) 13, der zur Unterscheidung und Klassifikation von Zellen dient und eine Systemsteuerung verbunden. Der Steuerungsrechner 13 ist seinerseits verbunden mit einem Speicher 14 zum Speichern der durch die Analyse entstehen­ den Daten und der vielfältigen vorstehend erwähnten Pro­ gramme und mit einer Rechenschaltung 16, die zum Mischen und zum arithmetischen Verarbeiten der Daten dient. Der Speicher 14 und die Rechnerschaltung 16 sind ebenfalls mit­ einander verbunden. Weiterhin ist die Rechenschaltung 16 mit dem Drucker 17 zum Ausdrucken der Analysenergebnisse verbunden. Durch den Drucker 17 wird ein Ergebnisblatt, das die Analysenergebnisse darstellt, verfügbar gemacht.

Bezugnehmend auf das in Fig. 2A gezeigte Flußdiagramm soll nachfolgend die Arbeitsweise des Systems beschrieben werden. Bei Anwendung eines Startsignals aus dem Mikropro­ zessor 13 wird das ganze System in einen Status versetzt, in dem es arbeitsbereit ist, während der Mikrocomputer 13 initialisiert wird (Schritt 100). Genauer ausgedrückt, wenn man z.B. annimmt, daß die Untersuchung oder Prüfung beginnend mit dem Probenträger durchgeführt werden soll, der sich im untersten Fach der Cassettenstation Nr. (0) befindet, verursacht die erwähnte Initialisierung, daß sowohl die Cassettennummer n und die Objektträgernummer m, die vorbestimmten Bereichen des Speichers 14 zugewie­ sen sind. zu "0" gesetzt werden. Nachfolgend wird die au­ tomatische Beschickungssteuerungsschaltung 4 angeschaltet, um Antriebssignale an die Winkelantriebsvorrichtung 21 bzw. an die Vertikalantriebsvorrichtung 22 zu liefern, wo­ durch der automatische Beschicker 3 winkelmäßig und in verikaler Richtung zu einer Position angetrieben wird, die mit der Position fluchtet, wo der mit der Nr. m = "0" identifizierte Objektträger (der unterste Objektträger) innerhalb der Cassette der Identifikationsnummer n = "0" an der Station Nr. (0) aufgenommen werden kann (Schritt 101). Dann wird die Bestückungsantriebsvorrichtung 23 an­ geschaltet, um den an der Aufnahmeposition befindlichen, nachfolgend auf den X-Y-Objekttisch des Mikroskops zu pla­ zierender Probenträger aufzunehmen und ihn nachfolgend auf den X-Y-Objekttisch des Mikroskops zu plazieren. Da­ nach werden die Ausgangssignale des Objektträgernummern­ detektors 6, des Stationsnummerndetektors 24, des Detek­ tors 5 für die Färbungsbezeichnung und des Detektors 7 für die Probenidentifikationsnummer, die im Speicher 15 gespeichert sind, ausgelesen (Schritt 103), um die Fär­ bungsart zu identifizieren, mit der die Probe der ent­ sprechenden Cassette entwickelt wurde, auf der Basis des Signals des Detektors für die Färbungsbezeichnung (Schritt 104), woran sich die Auswahl des Programms anschließt, das im Speicher 14 gespeichert ist und dem vorher bestimmten Analysenverfahren für die Primäranalyse des Probenträgers der identifizierten Färbung (Schritt 105) entspricht, wo­ durch die Primäranalyse gemäß dem ausgewählten Programm ausgeführt wird (Schritt 106). Einzelheiten dieses Schrit­ tes 108 werden an späterer Stelle unter Bezugnahme auf Fig. 2B beschrieben. Nach Vervollständigung der Verarbei­ tung bei Schritt 106 schreitet das Verfahren zu einem Schritt 107, wo zur Probenidentifikationsnummer m "1" ad­ diert wird, woran sich ein Schritt 108 anschließt, wo darüber entschieden wird, ob m gleich oder größer ist als die Nummer der Objektträger, die in einer Cassette ent­ halten sind (25 im Falle der erläuterten Ausführungsform).

Wenn die Antwort des Entscheidungsschrittes 108 zustim­ mend ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt 109.

Andernfalls wird zu Schritt 101 zurückgesprungen, um die Primäranalyse für den nächsten Probenträger von derselben Cassette auszuführen. Andererseits wird in Schritt 109 die Objektträgeridentifikationsnummer m zu "0" gesetzt, während zur Cassettenidentifikationsnummer n "1" addiert wird, worauf sich Schritt 110 anschließt, wo die imkremen­ tierte Cassettenidentifikationsnummer n mit der Nummer der Cassettenstation verglichen wird (d.h. 12 im Falle der erläuterten Ausführungsform). Wenn n gleich oder grö­ ßer als 12 ist, schreitet das Verfahren zu Schritt 111 weiter. Anderenfalls wird zu Schritt 101 zurückgesprun­ gen, um die Primäranalyse für den untersten Probenträger der nächsten Cassette auszuführen. Wenn beim Schritt 110 n = 12, so bedeutet dies, daß die Primäranalyse für alle im automatischen Beschicker untergebrachten Probenträger abgeschlossen ist. Entsprechend wird n bei Schritt 111 auf "0" zurückgesetzt, gefolgt von einem Schritt 112, wo die Ergebnisse der bis dahin durchgeführten Analyse in den Speicher 14 geladen und geordnet werden. Zu den Ein­ zelheiten des Schrittes 112 werden an späterer Stelle un­ ter Bezugnahme auf Fig. 3 Beschreibungen gegeben.

Es wird nun die bei Schritt 106 durchgeführte Verarbei­ tung erläutert. Diese Verarbeitung wird durchgeführt ge­ mäß einem Programm, das gemäß dem Typ des Färbungsverfah­ rens ausgewählt wird. Wie vorstehend erwähnt, verfügt man bei den für die Untersuchung von Blutzellen eingesetzten Färbungsverfahren über die normalen Färbungsverfahren, die eingesetzt werden für die Identifikation von sechs Arten von normalen weißen Blutzellen und drei Arten von normalen roten Blutzellen, als auch für das Zählen von Plättchen, wie es durch die May-Grünwald-Giesma-Färbung veranschaulicht wird, über ein supravitales Färbungsver­ fahren, das beim Zählen von Retikulozyten angewandt wird, wie es durch die neue Methylenblau-Färbung veranschaulicht wird, und über ein spezielles Färbungsverfahren, das zur Untersuchung von Hämopathie wie z.B. Leukämie oder von anormalen weißen Blutzellen eingesetzt wird, wie es durch die Peroxidase-Färbung veranschaulicht wird. In diesem Zusammenhang sollte festgehalten werden, daß die Verfah­ ren zum Untersuchen oder Prüfen der Probenträger, die mit diesen Färbungsverfahren behandelt wurden, sich in Abhängigkeit von den Färbungsverfahren voneinander unter­ scheiden und daß das Untersuchungsverfahren der Probe, die mit demselben Färbungsverfahren behandelt wurde, sich zwischen der Primär- und der Sekundäranalyse unterschei­ det. Die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2B ge­ machte Beschreibung richtet sich auf das Verfahren, das bei der Primäranalyse von weißen Blutkörperchen für eine mit der May-Grünwald-Giesma-Färbung gefärbten Probe ver­ wendet wird, ein typisches der normalen Färbungsverfah­ ren.

Zuerst wird eine Mikroskopsteuerung 10 in Antwort auf ein vom Mikrocomputer ausgegebenes Signal eingeschaltet. Unter der Steuerung der Steuerung 10 wird der X-Y-Objekttisch des Mikroskops so angetrieben, daß das Gesichtsfeld des Mikroskops 8 den Probenträger entlang eines vorbestimmten Weges abscannt (Schritt 201). Der Weg für das Abscannen wird empirisch durch den Arzt bestimmt. Das Gesichtsfeld des Mikroskops 8 wird von der TV-Kamera 11 betrachtet, um mit Hilfe eines Monitors 40 für weiße Blutzellen zu über­ wachen, ob innerhalb des Gesichtsfeldes das Bild einer weißen Blutzelle sichtbar ist (Schritt 202). Bei der Er­ fassung der weißen Blutzelle erzeugt der Detektor 40 ein Signal, um das Scannen des X-Y-Objekttisches durch die Mikroskopsteuerung 10 zu unterbrechen (Schritt 203). Der Mikrocomputer 13 antwortet auf den Empfang dieses Detek­ tionssignals zum Einschalten der Bilddatenabruf/Merkmals­ auswertungs-Schaltung 12 zum Messen der physikalischen Größen, die die morphologischen Merkmale des Bildes der weißen Blutzelle treffen, wobei die gemessenen Größen in Digitalsignale umgewandelt werden, um nachfolgend in den Rechner 13 eingespeist zu werden (Schritt 204). Nach Be­ endigung der Messung wird der Probenträger in den automa­ tischen Beschicker zurückgeführt (Schritt 205). Das Pro­ gramm schreitet dann zu einem Schritt 206, wo zur Zahl p der erfaßten weißen Blutzellen (diese Anzahl wird anfäng­ lich auf "0" gesetzt) "1" addiert wird, gefolgt von einem Schritt 207, wo entschieden wird, ob die Zahl (Anzahl) von Untersuchungen an weißen Blutzellen (p+1) eine vor­ her gesetzte Zahl von weißen Blutzellen, z.B. "100" er­ reicht hat. Falls nicht, wird zu Schritt 201 zurückgesprun­ gen, um den Scannvorgang des X-Y-Objekttisches 9 des Mi­ kroskops 8 erneut zu starten. In der Zwischenzeit bestimmt der Computer 13 arithmetisch die morphologischen Merkmale der Zellen mit Hilfe der Recheneinheit 16 auf der Grund­ lage der von der Bilddatenabruf/Merkmalsauswertungs-Schal­ tung 12 erhaltenen physikalischen Größen, um die Klassi­ fikation und Identifikation der weißen Blutzellen durch­ zuführen, deren Ergebnisse dann im Speicher 14 zusammen mit der Probenidentifikationsnummer, der Cassettennummer, und der Objektträgernummer gespeichert werden.

Andererseits, wenn die Zahl (Anzahl) an Untersuchungen bei Schritt 207 "100" erreicht hat, schreitet das Verfah­ ren zu einem Schritt 208 weiter, wo die bis dahin erhal­ tenen Daten geordnet werden und es wird dann zu Schritt 107 zurückgesprungen (Schritt 209). Unter dem bei Schritt 207 empfangenen Befehl wartet der Computer 13 bis zur Be­ endigung der Rechenverarbeitung des letzten Bildes der weißen Blutzelle und ordnet alle Ergebnisse der Rechen­ operation für denselben Probenträger, um diese nachfol­ gend im Speicher 14 zu speichern. Die charakteristischen morphologischen Größen der weißen Blutzelle (oder der Zelle allgemein) können durch eine Anzahl von physikali­ schen Größen dargestellt werden z.B. Zellfläche, unklare Fläche, periphere Länge der Zelle, Ausmaß der Lichtabsorp­ tion von speziellen Wellenlängen durch Zellen, die Kerne u.ä. Diese Größen werden rechnerisch mit hoher Geschwin­ digkeit bestimmt und vergleichend verarbeitet unter Be­ zugnahme auf die Zellidentifikationsstandards, die im Speicher 14 programmiert und gespeichert sind, wobei die Zellen wie gefunden identifiziert und klassifiziert wer­ den in vorbestimmte Kategorien bekannter Zellen, wie lym­ phozyt, eosinophil, basophil, neutrophil, monozyt usw.

Diese Analyse schließt mit ein die Erfassung von sechs Arten von weißen Blutzellen und anderen, als auch das Zählen von Retikulozyten. Wenn gefunden wird, daß eine ge­ testete Blutzelle nicht unter einer der Kategorien be­ kannter Zellen klassifiziert werden kann mit Hilfe des Zellidentifikationsprogramms, wird die getestete Zelle in die Kategorie der unidentifizierbaren Zellen klassifi­ ziert. Die analytischen Verfahren für die einzelnen Zelle können durch den Arzt empirisch bestimmt werden. Weiter, weil die Bilddatenabruf/Merkmalsauswertungs-Schaltung im Bereich des Fachwissens des Durchschnittsfachmanns liegt, ist deren weitere Beschreibung nicht notwendig.

Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, speichert der Speicher 15 die Analysenergebnisse von 100 weißen Blutzellen, die zusammen mit der am dazugehörenden Pro­ benträger angebrachten Probenidentifikationsnummer geord­ net sind, die Objektträgeridentifikationsnummer und die Cassettenidentifikationsnummer an dem Niveau, an dem die Analyse für einen Objektträger beendet wurde. Wie vorste­ hend beschrieben, wurde eine Entscheidung darüber, ob ei­ ne getestete Probe normal oder anormal ist, bisher auf der Grundlage der Analysenergebnisse des Probenträgers gefällt, der durch ein Färbungsverfahren hergestellt wur­ de. Jedoch ergeben die Proben, die schwierig zu identifi­ zieren sind, mit nur den Daten, die von einem mit einem Färbungsverfahren hergestellten Objektträger erhalten wurden, eine beträchtliche Anzahl und der Labormitarbei­ ter ist gezwungen, diese Proben erneut durch Sichtprüfung zu untersuchen, was zeitaufwendige Arbeit erfordert. Im Gegensatz dazu wird gemäß der Lehre der vorliegenden Er­ findung eine Vielzahl von Probenträgern, die für eine Probe mit einer Vielzahl von jeweils unterschiedlichen Färbungsverfahren hergestellt werden, bereitgestellt und durch das oben in Verbindung mit Fig. 2A beschriebene Ver­ fahren analysiert, wodurch bei dem Schritt, der auf den letzten Schritt 111 folgt, die Analysenergebnisse, die für eine Vielzahl von für eine Probe hergestellten Objekt­ trägern durchgeführt werden (z.B. drei Probenträger, her­ gestellt mit unterschiedlichen Färbungen) erhalten und im Speicher 14 gespeichert werden können. Die so erhaltenen Daten werden dann einer umfassenden Entscheidung oder Be­ urteilung bei Schritt 112 unterzogen. Es wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 die bei Schritt 112 durchgeführte Verarbeitung beschrieben.

Zuerst werden die in dem Speicher gespeicherten Daten für jede der Proben (Schritt 301) in richtiger Reihenfolge ge­ ordnet. Unter der Annahme, daß für jede Probe drei Proben­ träger mit jeweils unterschiedlichen Färbungsverfahren her­ gestellt wurden, werden die von den drei Probenträgern für jede Probe erhaltenen Daten gesammelt und in dem Speicher in Reihenfolge gespeichert. Danach wird - auf der Grund­ lage der neu geordneten Daten - für jede Probe darüber ent­ schieden, in welche von vorbestimmten Kategorien, d.h. normal, anormal oder unbestimmt (unidentifizierbar) diese Probe bei Schritt 302 zu klassifizieren ist in Überein­ stimmung mit vorbestimmten Regeln, die durch den Labormit­ arbeiter empirisch festgelegt und im Speicher 14 gespei­ chert werden können. Nach Beendigung der Entscheidung für jede der Proben werden Listen der normalen Proben, anor­ malen Proben und unbestimmten Proben hergestellt (Schritte 303, 304 bzw. 305). Jede dieser Listen enthält die Objekt­ trägeridentifikationsnummern der Probenträger, die für jede Probe verwendet werden (drei Objektträger im Falle der erläuterten Ausführungsform), die Cassettenidentifi­ kationsnummer und die Meßdaten. Diese Listen können mit dem Drucker 17 nach Bedarf ausgedruckt werden. Für die unbestimmte Probe wird die Sekundäranalyse bei Schritt 306 durchgeführt.

Grundsätzlich wird die Sekundäranalyse gemäß ähnlichen Verfahren wie den in den Fig. 2A und 2B erläuterten durch­ geführt. Der Unterschied liegt einfach darin, daß das Programm so gestaltet ist, daß nur die Probenträger, die bei Schritt 305 aufgelistet werden, untersucht werden, und daß ein Programm für die sekundäre Untersuchung bei Schritt 105 ausgewählt wird. Das Programm für die Sekun­ däranalyse ist so aufgebaut, daß im Vergleich mit dem Programm für die Primäranalyse genauere Messungen bewerk­ stelligt werden können. Bei der Primäranalyse werden die morphologischen Kenndaten einer vorbestimmten Anzahl von Zellen, wie den weißen Blutzellen, durch das Scannen des Probenträgers im Mikroskop gemessen, wobei die für die einzelnen Zellen erhaltenen Meßergebnisse verglichen wer­ den mit den vorher erstellten Standards zur Klassifikati­ on und Identifikation, um damit zu bestimmen, zu welchen Kategorien die betrachteten Zellen gehören. In dem Stadi­ um, wo die Analyse für hundert weiße Blutzellen beendet ist, wird über die Normalität oder Anormalität oder Unbe­ stimmtheit entschieden in Abhängigkeit von dem Prozent­ satz an Zellen, die in die Kategorie für anormale Zellen klassifiziert wurden. Jedoch ist das Scannen bei der Pri­ märanalyse auf einen äußerst kleinen Teil der Probenträ­ ger beschränkt. Daneben können anormale Zellen in Abhän­ gigkeit vom Herstellungsverfahren der Probenträger ört­ lich falsch verteilt sein. Unter diesen Umständen kann bei der Sekundäranalyse das Scannen durch den X-Y-Objekt­ tisch im Mikroskop bevorzugt entlang des Weges durchge­ führt werden, der sich von dem bei der Primäranalyse ver­ wendeten Scannweg unterscheidet, und/oder die Anzahl der für einen Objektträger zu messenden Zellen kann im Ver­ gleich zu der der Primäranalyse erhöht werden, um damit die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Die so erhaltenen Ergeb­ nisse der Sekundäranalyse werden künstlich mit denen der Primäranalyse beurteilt, um die Normalität oder Anorma­ lität der betreffenden Probe zu bestimmen. Diese Entschei­ dung wird auch gefällt in Übereinstimmung mit einem Ent­ scheidungsprogramm, das unter Beachtung der Regeln er­ stellt wird, die von dem Labormitarbeiter empirisch auf­ gestellt wurden. Es bedarf keiner Erwähnung, daß die Probe, die durch die Primäranalyse als anormal bestimmt wurde, mit dem erfindungsgemäßen System leicht der Sekun­ däranalyse unterworfen werden kann, wenn der Arzt dies als notwendig erachtet.

Claims (4)

1. Zellanalysensystem zum automatischen Analysieren von für eine Anzahl von Proben hergestellten Objekt­ trägern, wobei Sätze von Probenträgern jeweils durch vorbestimmte unterschiedliche Färbungsverfah­ ren hergestellt werden, gekennzeichnet durch
eine Beschickungseinrichtung (1, 3, 30) zum adres­ sierbaren und auswertbarem Beschicken der Proben­ träger;
eine Bilderzeugungseinrichtung (21, 22, 23, 4, 11) zum automatischen aufeinanderfolgenden Aufnehmen der Probenträger aus der Beschickungseinrichtung zum Einführen der Objektträger in das Gesichtsfeld eines Mikroskops, um dadurch von zumindest einer Zelle, die in dem durch das Mikroskop betrachteten Objektträger enthalten ist, ein Bild herzustellen; eine Merkmalsauswerte-Einrichtung (12, 13) zum Aus­ werten von morphologischen Merkmalen des Zellbildes als Digitalinformation durch Analysieren des durch die Bilderzeugungseinrichtung hergestellten Zell­ bildes;
eine Speichereinrichtung (14) zum Speichern der durch die Merkmalsauswerteeinrichtung erhaltenen Digitalinformation zusammen mit einem Signal, das eine Adresse des dazugehörigen Probenträgers in der Beschickungseinrichtung bezeichnet; und eine Einrichtung (13) zum Auslesen der aus einem Satz von Probenträgern für jede der Proben abgelei­ teten und in der Speichereinrichtung gespeicherten Information, um dadurch die Probe bezüglich einer Vielzahl vorbestimmter Kategorien auf der Grundlage einer umfassenden Beurteilung zu klassifizieren.

2. Zellanalysensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Merkmalsauswerteeinrichtung mor­ phologische Merkmale für eine vorbestimmte Anzahl von gewünschten Zellen in jedem der Probenträger auswertet.

3. Zellanalysensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Kategorien die Notwendigkeit für eine genauere Analyse anzeigt, wobei die Proben­ träger, die zu den Proben gehören, die in eine Kate­ gorie klassifiziert wurden, einer Sekundäranalyse unterworfen werden.

4. Zellanalysensystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Sekundäranalyse die Merkmals­ auswerteeinrichtung (12, 13) eine Analyse für eine größere Anzahl von Zellen ausführt als die bei der Primäranalyse analysierte Anzahl von Zellen.