ES2921435T3 - Métodos y sistemas para la evaluación de tinciones histológicas - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación incluye métodos para evaluar una muestra histológicamente teñida basada en una firma de color determinada de una región de interés de la muestra. Dichas evaluaciones se pueden realizar para una variedad de propósitos, incluidos, entre otros, evaluar la calidad de la mancha histológica, como parte de la identificación de una o más características biológicamente relevantes de la imagen, como parte de diferenciar una característica de la imagen de otras características de La imagen, que identifica un área anómala de la muestra manchada, clasifica las celdas de la muestra, etc. También se proporcionan sistemas configurados para realizar los métodos divulgados e instrucciones de almacenamiento mediano legibles por computadora para realizar pasos de los métodos divulgados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Métodos y sistemas para la evaluación de tinciones histológicas
Referencia cruzada
Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de patente de los Estados Unidos núm. 62/269,543 presentada el 18 de diciembre de 2015.
Introducción
La evaluación de especímenes teñidos histológicamente, incluida la evaluación de la calidad de dichos especímenes, es típicamente una tarea muy subjetiva. La metodología usada en el campo se estableció con base en el examen visual del espécimen bajo el microscopio por una persona capacitada en un momento en que aún no se disponía de microscopía óptica digital. La metodología actualmente aplicada se basa en la percepción humana de la coloración en diferentes tipos de células y compartimentos intracelulares, e incluye la distinción de varios matices e intensidades de colores. Por ejemplo, para los granulocitos de neutrófilos, una coloración celular deseada se describe como "núcleo de azul oscuro a púrpura, citoplasma de rosa pálido a casi incoloro, gránulos pequeños de rojo a lavanda". Se usan criterios de tipo similares (que se proporcionan más abajo) para todos los tipos de células. Esta descripción no solo es subjetiva en esencia, sino que la metodología depende en gran medida de las propiedades espectrales y la intensidad de la fuente de luz usada para la iluminación del espécimen en el microscopio. La coloración per se del mismo espécimen observado en el microscopio con iluminación de lámpara halógena parece diferente cuando se observa en un microscopio con iluminación LED (diodo emisor de luz). Cuando lo realiza un observador humano, no hay forma de volver a calibrar el patrón de coloración en imágenes creadas en microscopios mediante el uso de diferentes fuentes de iluminación.
Para mantener la coherencia del análisis del espécimen, por ejemplo, en el diagnóstico, es extremadamente importante mantener la calidad y la reproducibilidad de los patrones de coloración generados en los especímenes histológicos teñidos, dado que las anomalías en la biología celular a menudo se deciden en función de la apariencia de la coloración. Por ejemplo, la granulación tóxica se refiere a los cambios en las células de granulocitos que se observan en el examen del frotis de sangre periférica de pacientes con afecciones inflamatorias. Se encuentran comúnmente en pacientes con sepsis. La granulación tóxica se observa como gránulos gruesos de color violeta oscuro que se encuentran en los granulocitos, particularmente en los neutrófilos. Si la composición de la tinción no se formula correctamente o la tinción no se usa correctamente, puede crear condiciones en las células en las que los gránulos neutrofílicos normales tiendan a teñirse en exceso y aparecer como gránulos tóxicos.
A pesar de la existencia de muchos métodos analíticos para determinar los componentes de la tinción y su cantidad relativa, pureza, pH y otras propiedades fisicoquímicas de los reactivos involucrados, estas propiedades no son útiles para determinar su calidad final y usabilidad, principalmente porque estas características están relacionadas con el producto teñido final y no sólo la calidad de los reactivos individuales usados. Factores como la combinación de reactivos y métodos de tinción usados, así como también la variabilidad de los especímenes, influyen en gran medida en la calidad de la tinción obtenida y la usabilidad. Las agencias de certificación, tal como la Comisión de Tinciones Biológicas, continúan basando las certificaciones de tinciones en evaluaciones subjetivas de especímenes teñidos realizadas por personas expertas. Además, los procesos de fabricación de tinciones o instrumentos que usan especímenes teñidos requieren métodos analíticos estandarizados que puedan medir objetivamente su calidad y usabilidad.
Como se mencionó, más abajo se muestra un ejemplo de una guía de puntuación usada por especialistas médicos para evaluar la calidad de las tinciones (tomado de, Brown, Hematology Principles and Procedures, 6ta edición, 1993. Lea y Febiger, Philadelphia, pág. 102-105; Carr y Rodak, Clinical Hematology Atlas, 3ra edición, 2009. Saunders Elsevier):
"Calidad de la tinción:
Para revisión de portaobjetos y diferencias de manuales, responda la pregunta en la línea "¿Calidad de la tinción aceptable?" mediante el uso de la lista desplegable de opciones. Responda "Sí" si las células teñidas aparecen de acuerdo con lo siguiente:
• Eritrocitos: formas discoides bicóncavas de color rosa a rojo anaranjado (generalmente)
• Linfocitos: núcleo violeta oscuro con citoplasma de color azul medio
• Monocitos: núcleo lobulado, de color púrpura medio con citoplasma azul claro
• Neutrófilos; núcleo de color azul oscuro a púrpura (3 o más lóbulos), citoplasma de color rosa pálido a casi incoloro, gránulos pequeños de color rojo a lavanda
• Eosinófilos: gránulos de color rojo brillante o naranja rojizo en el citoplasma de color rosa pálido, núcleo azul a azul-púrpura (multilobulado)
• Basófilos: gránulos de color púrpura intenso y negro violeta en citoplasma azul pálido o neutro, núcleo azul oscuro a púrpura (a menudo bilobulado)
• Plaquetas: gránulos azul violeta-púrpura claramente delimitados en un citoplasma azul claro.
La guía anterior demuestra claramente la naturaleza subjetiva de las evaluaciones convencionales de la calidad de las tinciones. El documento US2010/007727 A1 se relaciona con el uso de varias relaciones de color RGB en la clasificación de color de muestras histológicas teñidas.
Resumen
Los siguientes aspectos de un método no forman parte del objeto reivindicado.
Los aspectos de la presente descripción incluyen un método para evaluar un espécimen teñido histológicamente, comprendiendo el método: obtener una imagen digital a color del espécimen; definir en la imagen una región de interés (ROI) basada en una característica biológica del espécimen; separar la imagen digital a color en canales de color individuales; determinar un color distintivo para la ROI, en donde el color distintivo comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre la ROI en uno o más de los canales de color individuales; y comparar el color distintivo determinado con un color distintivo de referencia que es específica de la característica biológica y la tinción histológica para evaluar el espécimen teñido histológicamente.
En otros aspectos, el método incluye que la separación de imágenes se realice después de definir la ROI. En algunos aspectos, uno o más parámetros de color incluyen la intensidad media de un canal de color individual. En algunos aspectos, el color distintivo incluye un coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un primer canal de color con el valor de intensidad media para un segundo canal de color.
En otros aspectos, el método incluye que el color distintivo incluya un primer coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un primer canal de color y el valor de intensidad media para un segundo canal de color, y un segundo coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un tercer canal de color a la intensidad media para el primer o el segundo canal de color.
En otros aspectos, el método incluye que el color distintivo incluya un tercer coeficiente de color calculado al determinar la relación del primer coeficiente de color al segundo coeficiente de color.
En otros aspectos, el método incluye que la ROI incluya una célula o una porción de la misma, una pluralidad de células, el citoplasma de una célula o una porción del mismo o el núcleo de una célula o una porción del mismo.
En algunos aspectos, el color distintivo de referencia puede derivarse de un espécimen teñido histológicamente de referencia. En otros aspectos, el color distintivo de referencia incluye un valor umbral. En otros aspectos, la evaluación incluye establecer si el color distintivo determinado está dentro de un intervalo predeterminado y, cuando está dentro del intervalo, el espécimen se procesa más. En otros aspectos, la evaluación incluye establecer si el color distintivo determinado está fuera de un intervalo predeterminado y, cuando está fuera del intervalo, el espécimen no se procesa más.
En otros aspectos, el método incluye que la evaluación es una evaluación de la calidad de la tinción histológica, la evaluación se usa para identificar la r O i como una característica de la imagen, la evaluación se usa para diferenciar la ROI de otras características de la imagen.
En otros aspectos, el método incluye la cuantificación de ROI adicionales de la imagen que tiene un color distintivo sustancialmente similar.
En algunos aspectos, el método incluye que el espécimen histológico se tiña con una tinción de Romanowsky.
En otros aspectos, el color distintivo incluye un coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un canal de color rojo al valor de intensidad media para un canal de color verde, y/o un coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un canal de color azul al valor de intensidad media para un canal de color rojo. En algunos aspectos, el color distintivo incluye un primer coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un canal de color rojo y el valor de intensidad media para un canal de color verde, y un segundo coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un canal de color azul al valor de intensidad media para un canal de color rojo.
En otros aspectos, el método incluye que el color distintivo incluya un tercer coeficiente de color calculado al determinar la relación del primer coeficiente de color al segundo coeficiente de color.
En otros aspectos, el espécimen histológico se deriva de una muestra biológica que incluye, por ejemplo, una muestra de sangre, una muestra de fluido corporal o una muestra de tejido. En algunos aspectos, la característica biológica es
una célula, en donde la célula incluye, por ejemplo, un eritrocito, un mastocito, un megacariocito, un basófilo, un neutrófilo, un eosinófilo, un macrófago, una célula NK, una célula T, una célula B o un progenitor de células sanguíneas.
En algunos aspectos, el método incluye una calibración de la fuente de iluminación usada para obtener la imagen digital a color, en donde la calibración comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre una ROI definido en un portaobjetos en blanco.
Los aspectos de la presente descripción incluyen un método para evaluar la calidad de un espécimen teñido histológicamente, comprendiendo el método: obtener una imagen digital a color del espécimen; definir en la imagen una región de interés (ROI) basada en una característica biológica del espécimen; determinar un color distintivo para la ROI, en donde el color distintivo comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre la ROI; y comparar el color distintivo determinado con un color distintivo de referencia que es específica de la característica biológica y la tinción histológica para evaluar la calidad del espécimen teñido histológicamente.
En otros aspectos, el método incluye que uno o más parámetros de color comprendan densidad óptica, matiz, luminosidad y/o saturación. En algunos aspectos, el método incluye separar la imagen digital a color en canales de color individuales, que incluye, por ejemplo, que la separación se realice después de definir la ROI.
En otros aspectos, uno o más parámetros de color incluyen la intensidad media de un canal de color individual. En algunos aspectos, el color distintivo comprende dos o más parámetros de color que incluyen, por ejemplo, densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación y/o intensidad media de un canal de color individual.
En otros aspectos, el color distintivo comprende tres o más parámetros de color que incluyen, por ejemplo, densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación y/o intensidad media de un canal de color individual.
En otros aspectos, la ROI incluye una célula o una porción de la misma, una pluralidad de células, el citoplasma de una célula o una porción del mismo y/o el núcleo de una célula o una porción del mismo.
En otros aspectos, el color distintivo incluye un vector de color de la tinción citoplasmática (CSCV). En algunos aspectos, el CSCV se determina en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación:
en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo. En otros aspectos, la CSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pC sovrgb = cos-1(azulmedia/CSCVrgb) o la ecuación:
Ocscvrgb = (eos 1 (Medía , (Media , -o jo )2 + ( Mediarás )
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el vector de color de la tinción citoplasmática se determina en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación:
, en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la CSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pCSCVhsl = cos-1(luminosidadmedia/CSCVhsl) o la ecuación:
^CSCVfrsi
—
(cO S
(
MediClmatiz)) ^
(
MedÍ(lmmtzÍ^
"t" (
MedU1 maturación
E
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el color distintivo comprende un vector de color de tinción nuclear (NSCV). En algunos aspectos, el vector de color de tinción nuclear se determina en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación:
NSCVrgb - yj(MedíGrajo )2 + {MediCherdt ) 2 + ( Mediaazui)¿
, en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la NSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación: pN scvrgb = cos-1(azulmedia/NSCVrgb) o la ecuación:
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el vector de color de la tinción nuclear se determina en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación:
N S C V frs l — -y/ (M e d if lm a t t i)2 + ( M e d ia ¡aniración )2 ( Mediciluminosidad E
, en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la NSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pN sovhsl = cos-1(luminosidadmedia/CSCVhsl) o la ecuación:
0 NSCVfrai — (eos 1 A/F ci¡Qntatizj) y j ( A 'lc d / Cima!:: ""h ( A/F ( í /'(1 saturación )^
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el color distintivo comprende la relación de un vector de color de tinción citoplasmática a un vector de color de tinción nuclear.
En otros aspectos, el color distintivo de referencia se deriva de un espécimen teñido histológicamente de referencia. En algunos aspectos, el color distintivo de referencia comprende un valor umbral.
En otros aspectos, la evaluación comprende establecer si el color distintivo determinado está dentro de un intervalo de calidad predeterminado y, cuando está dentro del intervalo, el espécimen se procesa adicionalmente. En algunos aspectos, la evaluación comprende establecer si el color distintivo determinado está fuera de un intervalo de calidad predeterminado y, cuando está fuera del intervalo, el espécimen no se procesa más.
En otros aspectos, el método incluye que el espécimen histológico se tiña con una tinción de Romanowsky. En algunos aspectos, el espécimen histológico se deriva de una muestra biológica que incluye, por ejemplo, una muestra de sangre, una muestra de fluido corporal o una muestra de tejido. En algunos aspectos, la característica biológica es una célula que incluye, por ejemplo, un eritrocito, un mastocito, un megacariocito, un basófilo, un neutrófilo, un eosinófilo, un macrófago, una célula NK, una célula T, una célula B o un progenitor de células sanguíneas.
Los aspectos de la presente descripción incluyen un método para identificar un área anómala de un espécimen hematológico frotis, comprendiendo el método: obtener una imagen digital a color del espécimen; definir en la imagen una región de interés (ROI) que abarca al menos una porción de la longitud del frotis; cuantificar una pluralidad de parámetros de color a lo largo de un eje de la ROI y registrar la posición de cada valor a lo largo del eje; comparar cada uno de los parámetros de color de la pluralidad para identificar un valor anómalo; e identificar un área anómala del frotis en base a la posición registrada correspondiente al valor anómalo.
En algunos aspectos, el eje está en una orientación seleccionada del grupo que consiste en: paralelo a la dirección del frotis, perpendicular a la dirección del frotis y en un ángulo de 45° con la dirección del frotis.
En otros aspectos, la ROI abarca al menos una porción de la longitud del área de examen del frotis que incluye, por ejemplo, al menos la mitad de la longitud del área de examen del frotis o al menos el 90 % de la longitud del área de examen del frotis.
En otros aspectos, el método incluye separar la imagen digital a color en canales de color individuales, que incluye, por ejemplo, que la separación se realice después de definir la ROI.
En otros aspectos, la pluralidad de parámetros de color comprende la intensidad media de un canal de color individual. En algunos aspectos, los coeficientes de color se calculan para cada uno de la pluralidad de parámetros de color y la etapa de comparación incluye comparar cada uno de los coeficientes de color calculados para identificar el valor anómalo. Los aspectos de la presente descripción incluyen un sistema para evaluar un espécimen teñido histológicamente de conformidad con la reivindicación 1.
En algunos aspectos, el sistema comprende una única memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y se configura para recibir la imagen digital a color. En otros aspectos, el sistema comprende una primera memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y una segunda memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes configurado para recibir la imagen digital a color.
En otros aspectos, el sistema comprende además un sistema de señales para informar del resultado de la evaluación.
En otros aspectos, uno o más parámetros de color comprenden la intensidad media de un canal de color individual. En algunos aspectos, el color distintivo comprende un coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un primer canal de color y el valor de intensidad media para un segundo canal de color. El color distintivo comprende un primer coeficiente de color calculado determinando la relación del valor de intensidad media de un primer canal de color y el valor de intensidad media de un segundo canal de color y un segundo coeficiente de color calculado determinando la relación del valor de intensidad media de un tercer canal de color a la intensidad media del primer o segundo canal de color. El color distintivo comprende además un tercer coeficiente de color calculado al determinar la relación del primer coeficiente de color al segundo coeficiente de color.
En otros aspectos, la pluralidad de colores distintivos de referencia se deriva de especímenes teñidos histológicamente de referencia.
En otros aspectos, el sistema evalúa si el color distintivo determinado está dentro de un intervalo predeterminado y, cuando está dentro del intervalo, el espécimen se libera para su posterior procesamiento. En otros aspectos, el sistema evalúa si el color distintivo determinado está fuera de un intervalo predeterminado y, cuando está fuera del intervalo, el espécimen se retiene para evitar un procesamiento posterior.
En otros aspectos, el sistema evalúa la calidad de la tinción histológica. En algunos aspectos, el circuito de procesamiento de imágenes se configura además para identificar la ROI en base a la evaluación y/o para diferenciar la ROI de otras características de la imagen en base a la evaluación.
Los siguientes aspectos de un sistema no forman parte del objeto reivindicado. Los aspectos de la presente descripción incluyen un sistema para evaluar la calidad de un espécimen teñido histológicamente, comprendiendo el sistema: un microscopio; una cámara digital a color adjunta al microscopio y configurada para obtener una imagen digital a color del espécimen; una biblioteca que comprende una pluralidad de colores distintivos de calidad de referencia específicas para características biológicas de especímenes de referencia teñidos histológicamente; circuitos de procesamiento de imágenes configurados para: i) definir en la imagen digital a color una región de interés (ROI) basada en una característica biológica del espécimen; ii) determinar un color distintivo para la ROI, en donde el color distintivo comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre la ROI; y iii) comparar el color distintivo determinado con una o más colores distintivos de calidad de referencia de la pluralidad de colores distintivos de calidad de referencia de la biblioteca para evaluar la calidad del espécimen teñido histológicamente.
En algunos aspectos, el sistema comprende una única memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y se configura para recibir la imagen digital a color. En otros aspectos, el sistema comprende una primera memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y una segunda memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes configurado para recibir la imagen digital a color.
En otros aspectos, el sistema comprende además un sistema de señales para informar del resultado de la evaluación.
En otros aspectos, el circuito de procesamiento de imágenes se configura además para separar la imagen digital a color en canales de color individuales. En algunos aspectos, uno o más parámetros de color comprenden la densidad óptica, el matiz, la luminosidad, la saturación y/o la intensidad media de un canal de color individual.
En otros aspectos, el color distintivo comprende dos o más parámetros de color seleccionados del grupo que consiste en: densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación y la intensidad media de un canal de color individual. En algunos aspectos, el color distintivo comprende tres o más parámetros de color seleccionados del grupo que consiste en: densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación e intensidad media de un canal de color individual.
En otros aspectos, el color distintivo comprende un vector de color de tinción citoplasmática (CSCV). En algunos aspectos, el CSCV se determina en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación:
, en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la CSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pc s o v rg b = cos-1(azulmedia/CSCVrgb) o la ecuación:
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el vector de color de la tinción citoplasmática se determina en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación:
, en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la CSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pc s c v h s l = cos-1(luminosidadmedia/CSCVhsl) o la ecuación:
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el color distintivo comprende un vector de color de tinción nuclear (NSCV). En algunos aspectos, el vector de color de la tinción nuclear n se determina en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación: NSCVrgb =
V ÍM e d iü r o jo ^2 + ( M ediüverde . ) 2 + (M e d ia a z u l) 2
, en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la NSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pNSCVrgb = cos-1(azulmedia/NSCVrgb) o la ecuación:
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el vector de color de la tinción nuclear se determina en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación: NSCVhsl =
, en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo. En algunos aspectos, la NSCV comprende uno o más componentes direccionales calculados de acuerdo con la ecuación:
pNSCVhsl = cos-1(luminosidadmedia/NSCVhsl) o la ecuación:
o una de sus combinaciones.
En otros aspectos, el color distintivo comprende la relación entre un vector de color de tinción citoplasmática y un vector de color de tinción nuclear. En algunos aspectos, la pluralidad de colores distintivos de calidad de referencia se deriva de especímenes teñidos histológicamente de referencia de calidad conocida.
En otros aspectos, el sistema evalúa si el color distintivo determinado está dentro de un intervalo predeterminado y, cuando está dentro del intervalo, el espécimen se identifica como de calidad adecuada y se libera para su posterior procesamiento. En algunos aspectos, el sistema evalúa si el color distintivo determinado está fuera de un intervalo predeterminado y, cuando está fuera del intervalo, el espécimen se identifica como de calidad inadecuada y se retiene para evitar un procesamiento posterior.
Los siguientes aspectos de un medio legible por ordenador no transitorio no forman parte del objeto reivindicado.
Los aspectos de la presente descripción incluyen un medio legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones que, cuando se ejecutan mediante un dispositivo informático, hacen que el dispositivo informático realice las etapas de: definir en una imagen digital a color de un espécimen teñido histológicamente una región de interés ( ROI) basado en una característica biológica del espécimen; determinar un color distintivo para la ROI, en donde el color distintivo comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre la ROI; y comparar el color distintivo determinado con un color distintivo de referencia que es específico de la característica biológica y la tinción histológica para evaluar el espécimen teñido histológicamente.
Los aspectos de la presente descripción incluyen un medio legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones que, cuando se ejecutan por un dispositivo informático, hacen que el dispositivo informático realice las etapas de: definir en una imagen digital una región de interés (ROI) que abarca al menos un porción de la longitud del frotis; cuantificar una pluralidad de parámetros de color a lo largo de un eje de la ROI y registrar la posición de cada valor a lo largo del eje; comparar cada uno de los parámetros de color de la pluralidad para identificar un valor anómalo; e identificar un área anómala del frotis en base a la posición registrada correspondiente al valor anómalo.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 representa ejemplos de espectros de absorción para dos tipos de tinciones de Romanowsky.
La Figura 2 representa un ejemplo de una respuesta espectral para una cámara CCD a color.
Las Figuras 3A y 3B representan una máscara diana de color con colores bien definidos (Figura 3A) y una tabla que ilustra el conjunto de características de color calculadas para la máscara diana (Figura 3B).
Las Figuras 4A y 4B representan la evaluación de la coloración de los eosinófilos a partir de imágenes de frotis teñidos con Wright-Giemsa.
Las Figuras 5A y 5B representan la evaluación de la coloración de los eritrocitos en una imagen de un frotis teñido con Wright-Giemsa.
La Figura 6 proporciona los espectros de absorbancia de dos formulaciones diferentes de la tinción de Wright-Giemsa usadas para teñir frotis de sangre con el mismo protocolo de tinción.
La Figura 7 proporciona imágenes de células basófilas (del mismo espécimen de sangre) adquiridas en portaobjetos teñidos con formulaciones ligeramente diferentes de tinción de Wright-Giemsa, (izquierda) formulación de tinción 1 y (derecha) formulación de tinción 2.
La Figura 8 proporciona un diagrama de flujo que representa el entrenamiento informático y la evaluación de especímenes de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.
La Figura 9 proporciona un diagrama de dispersión de valores distintivos de RGB recopilados de linfocitos teñidos débilmente y teñidos profundamente de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.
Definiciones
El término "evaluar" incluye cualquier forma de medición e incluye determinar si un elemento está presente o no. Los términos "determinar", "medir", "valorar", "evaluar" y "ensayar" son usados indistintamente e incluyen determinaciones cuantitativas y cualitativas. Puede evaluarse de forma relativa o absoluta. "Evaluar la identidad de" incluye determinar la identidad más probable de un compuesto, formulación, sustancia, tipo de célula, compartimento celular, estructura subcelular o característica morfológica celular particular, y/o determinar si un compuesto, formulación, sustancia, tipo de célula, compartimento celular, estructura subcelular o característica morfológica celular predicha está presente o ausente. "Evaluar la calidad de" incluye hacer una evaluación cualitativa o cuantitativa de la calidad, por ejemplo, a través de la comparación de un valor determinado con una referencia o estándar de calidad conocido.
El término "histología" e "histológico" como se usa en la presente descripción generalmente se refiere al análisis microscópico de la anatomía celular y/o morfología de células que se obtienen de un organismo pluricelular que incluye, pero no se limita a, plantas y animales. Como tal, una "tinción histológica" se refiere a una tinción usada en el análisis de la anatomía y/o morfología celular y un "analizador de histología" se refiere a un instrumento que analiza la anatomía y/o morfología de células que se obtienen de un animal pluricelular. Como se usa en la presente descripción, un analizador de histología generalmente se referirá a un instrumento que usa una o más tinciones histológicas para hacer una evaluación histológica.
El término "citología" y "citológico" como se usa en la presente descripción generalmente se refiere a una subclase de histología que incluye el análisis microscópico de células individuales, células disociadas, células sueltas, conglomerados de células, etc. Las células de una muestra citológica pueden ser células en u obtenidas de uno o más fluidos corporales. Como tal, una "tinción citológica" se refiere a una tinción usada en el análisis de células individuales, células disociadas, células sueltas, conglomerados de células, etc. y un "analizador de citología" se refiere a un instrumento que analiza la anatomía y/o morfología de células individuales, células disociadas, células sueltas, conglomerados de células, etc. Como se usa en la presente descripción, un analizador de citología generalmente se referirá a un instrumento que usa una o más tinciones citológicas para hacer una evaluación citológica.
El término "fluido corporal" como se usa en la presente descripción generalmente se refiere a fluidos derivados de una "muestra biológica" que abarca una variedad de tipos de muestras que se obtienen de un individuo o una población de individuos y puede usarse en un ensayo de diagnóstico, de monitoreo o de cribado. La definición abarca la sangre y otras muestras líquidas de origen biológico. La definición también incluye muestras que se manipulan de cualquier forma después de su obtención, tal como por mezcla o agrupación de muestras individuales, tratamiento con reactivos, solubilización o enriquecimiento de ciertos componentes, tales como las células nucleadas, células no nucleadas, patógenos, etc.
El término "muestra biológica" abarca una muestra clínica y también incluye células en cultivo, sobrenadantes de células, lisados de células, suero, plasma, fluido biológico y muestras de tejido. El término "muestra biológica" incluye orina, saliva, fluido cefalorraquídeo, fluido intersticial, fluido ocular, fluido sinovial, fracciones de sangre tales como plasma y suero, y similares.
El término "entrada", como se usa en la presente descripción, se usa para referirse a cualquier forma de ingresar información en un ordenador, tal como, por ejemplo, a través del uso de una interfaz del usuario. Por ejemplo, en ciertos casos, la entrada puede implicar la selección de un espectro de referencia o una característica espectral o una biblioteca de la misma que ya está presente en un sistema informático. En otros casos, la entrada puede implicar agregar un espectro o una característica espectral a un sistema informático, por ejemplo, mediante la medición del espectro de una muestra en un dispositivo capaz de interactuar con un ordenador. La entrada también puede realizarse mediante el uso de una interfaz del usuario.
Como se usa en la presente descripción, el término "ejecutar" se usa para referirse a una acción que un usuario realiza para iniciar un programa.
Los términos "control", "ensayo de control", "muestra de control" y similares, se refieren a una muestra, prueba u otra porción de un procedimiento experimental o procedimiento de diagnóstico o diseño experimental para los que se conoce un resultado esperado con gran certeza, por ejemplo, con el fin de indicar si los resultados obtenidos de las muestras experimentales asociadas son fiables, indicar con qué grado de confianza los resultados experimentales asociados indican un resultado verdadero y/o para permitir la calibración de los resultados experimentales. Por ejemplo, en algunos casos, un control puede ser un ensayo de "control negativo" de manera que se excluya un componente esencial del ensayo de manera que un experimentador pueda tener una gran certeza de que el ensayo de control negativo no producirá un resultado positivo. En algunos casos, un control puede ser un "control positivo" de manera que todos los componentes de un ensayo particular se caractericen y se conozcan, cuando se combinen, para producir un resultado particular en el ensayo que se realiza, de manera que un experimentador pueda tener una gran certeza de que el ensayo de control positivo no producirá un resultado positivo. Los controles también pueden incluir muestras "en blanco", muestras "estándar" (por ejemplo, muestras "estándar de oro"), muestras validadas, etc.
Descripción detallada
La presente descripción incluye métodos para evaluar un espécimen teñido histológicamente en base a un color distintivo determinado de una región de interés del espécimen. Dichas evaluaciones pueden realizarse para una variedad de propósitos que incluyen, pero no se limitan a, evaluar la calidad de la tinción histológica, como parte de la identificación de una o más características biológicamente relevantes de la imagen, como parte de la diferenciación de una característica de la imagen de otras características de la imagen, al identificar un área anómala del espécimen teñido, al clasificar las células del espécimen, etc. También se proporcionan sistemas configurados para realizar los métodos descritos e instrucciones de almacenamiento en un medio legible por un ordenador para realizar las etapas de los métodos descritos.
Antes de que la presente invención se describa con mayor detalle, debe entenderse que esta invención no se limita a las modalidades particulares descritas, ya que pueden, por supuesto, variar. También debe entenderse que la terminología usada en la presente descripción tiene el propósito de describir las modalidades particulares, y no pretende ser limitante, dado que el alcance de la presente invención se limitará solo mediante las modalidades adjuntas.
Cuando se proporciona un intervalo de valores, se entiende que cada valor del intervalo, hasta la décima parte de la unidad del límite inferior, a menos que el contexto lo dicte claramente de cualquier otra manera, entre el límite superior e inferior de ese intervalo y cualquier otro valor del intervalo o que se declare en ese intervalo establecido, se abarca
dentro de la invención. Los límites superior e inferior de estos intervalos más pequeños pueden incluirse independientemente en los intervalos más pequeños y también se abarcan dentro de la invención, sujeto a cualquier límite específicamente excluido en el intervalo establecido. Cuando el intervalo establecido incluye uno o ambos límites, los intervalos que excluyen cualquiera o ambos de estos límites incluidos también se incluyen en la invención.
Ciertos intervalos se presentan en la presente descripción con valores numéricos precedidos por el término "aproximadamente". El término "aproximadamente" se usa en la presente descripción para proporcionar soporte literal para el número exacto que precede, así como también un número que está cerca de o aproximadamente al número que el término precede. Para determinar si un número está cerca de o aproximadamente a un número específicamente recitado, el número que está cerca o aproximadamente no recitado puede ser un número que, en el contexto en donde se presenta, proporciona el equivalente sustancial del número específicamente recitado.
A menos que se especifique de cualquier otra manera, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente descripción tienen el mismo significado que el que se conoce comúnmente por los expertos en la técnica a la que pertenece esta invención. Si bien los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente descripción pueden usarse, además, en la práctica o prueba de la presente invención, los materiales y métodos ilustrativos representativos se describen ahora.
La mención de cualquier publicación es por su descripción anterior a la fecha de presentación y no deben considerarse una admisión de que la presente invención no tiene derecho a anteceder tal publicación en virtud de la invención anterior. Adicionalmente, las fechas de publicación proporcionadas pueden ser diferentes de las fechas de publicación reales, por lo que es posible que deban confirmarse independientemente.
Se observa que, como se usa en la presente descripción y en las modalidades adjuntas, las formas singulares "un", "una", y "el/la" incluyen los referentes plurales a menos que el contexto lo dicte claramente de cualquier otra manera. Se observa además que las modalidades pueden redactarse para excluir cualquier elemento opcional. Como tal, esta declaración pretende servir como base antecedente para el uso de tal terminología exclusiva como "únicamente", "solamente" y similares en relación con la mención de los elementos de la modalidad, o el uso de una limitación "negativa".
Como será evidente para aquellos expertos en la técnica con la lectura de esta descripción, cada una de las modalidades individuales que se describen e ilustran en la presente descripción tienen componentes y características distintas que fácilmente pueden separarse de, o combinarse con las características de cualquiera de otras muchas modalidades. Cualquier método mencionado puede realizarse para los eventos citados o en cualquier otro orden lo cual es lógicamente posible.
Métodos
La presente descripción incluye métodos para evaluar un espécimen teñido histológicamente a partir de una imagen digital a color del espécimen mediante el uso de un color distintivo determinado a partir de la imagen. Los aspectos de la descripción incluyen la obtención de una imagen digital a color del espécimen teñido histológicamente y la definición de una región de interés (ROI) de la que se extraen uno o más parámetros de color y se usan para determinar un color distintivo.
El término "color distintivo", como se usa en la presente descripción, se refiere a un parámetro de color característico (y su valor) o combinación de parámetros de color (con los valores correspondientes) que es representativo de una ROI. El número de parámetros de color que componen un color distintivo variará en dependencia de varios factores, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, la ROI particular del que se derivan los parámetros de color, el tipo de parámetros de color, el tipo de tinción histológica, el tipo de espécimen histológico, etc. Como tal, la cantidad de parámetros de color que componen un color distintivo puede variar entre 1 y 10 o más, que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, 1 a 10, 1 a 9, 1 a 8, 1 a 7, 1 a 6, 1 a 5, 1 a 4, 1 a 3, 2 a 10, 3 a 10, 4 a 10, 5 a 10, 6 a 10, 7 a 10, 8 a 10, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10 o más, etc. Cualquier parámetro de color individual o combinación de parámetros de color puede encontrar uso en un color distintivo siempre que el color distintivo resultante sea representativo de la ROI y suficiente para permitir una evaluación como se describe en la presente descripción.
En una modalidad, uno o más parámetros de color de un color distintivo pueden basarse en colores complementarios. El término "colores complementarios", como se usa en la presente descripción, generalmente se refiere a colores directamente opuestos entre sí en el espectro de colores que, cuando se combinan en las proporciones correctas, producen luz blanca o un valor de escala de grises. Por ejemplo, la absorción de luz de 420-430 nm hace que una sustancia sea amarilla, y la absorción de luz de 500-520 nm hace que una sustancia sea roja. El verde es único en el sentido de que puede crearse por absorción cerca de 400 nm, así como también por absorción cerca de 800 nm.
La luz violeta, que generalmente oscila de aproximadamente 400 nm a 430 nm, es complementaria de la luz amarilla. La luz azul, que generalmente oscila de aproximadamente 430 nm a 480 nm, es complementaria de la luz naranja. La luz verde, que generalmente oscila de aproximadamente 480 nm a 560 nm, es complementaria de la luz roja. La luz amarilla, que generalmente oscila de aproximadamente 560 nm a 590 nm, es complementaria de la luz violeta. La luz
naranja, que generalmente oscila de aproximadamente 590 nm a 630 nm, es complementaria de la luz azul. La luz roja, que generalmente oscila de aproximadamente 630 nm a 750 nm, es complementaria de la luz verde. Como se entenderá fácilmente, debido a la naturaleza espectral del color, los límites de longitud de onda entre diferentes colores varían y, por lo tanto, en algunos casos, las longitudes de onda que definen un color particular pueden variar de las descritas anteriormente.
Los complementos de color se basan en la absorbancia de la luz en una o más longitudes de onda particulares. Por ejemplo, cuando la luz blanca pasa a través de una sustancia que absorbe luz en la longitud de onda X, la luz transmitida se empobrece en el color de la longitud de onda X, de manera que el color complementario a la longitud de onda X es dominante y la luz transmitida adquiere el matiz de la longitud de onda del color complementario a la longitud de onda X.
Los componentes de tinte de las tinciones histológicas absorben luz en uno o más intervalos de longitud de onda particulares (es decir, bandas de absorbancia) que dan como resultado el color del tinte. Los espectros de absorbancia de las formulaciones de tinciones histológicas son más complejos que la simple suma de las absorbancias de los componentes del tinte porque cada componente, incluidos los componentes que tiñen y los que no tiñen de la formulación, interactúa para influir en la absorbancia del (de los) otro(s) tinte(s) de la formulación. Además, cuando se aplica a un espécimen, los componentes de una formulación de tinción histológica interactúan aún más con los componentes del espécimen, que incluyen, por ejemplo, los componentes celulares, donde tales interacciones pueden ser específicas para componentes celulares particulares (por ejemplo, citoplasma, núcleo, etc.). Las absorbancias resultantes de estas interacciones, recopiladas como colores en una imagen digital a color, pueden usarse como aspectos de un color distintivo.
En algunos casos, puede derivarse un color distintivo para una tinción o grupo de tinciones en particular donde los parámetros del color distintivo se basan en la complementariedad de color de los tintes de la tinción o grupo de tinciones en particular. Por ejemplo, en algunos casos, un color distintivo derivado de las tinciones de Romanowsky se basa en la complementariedad de color de los tintes de tinción de Romanowsky, que incluyen, pero no se limitan a, eosina y azul celeste/azul de metileno.
En algunos casos, un color distintivo para una tinción de Romanowsky puede incluir, pero no se limita a, un parámetro de color de matiz rojo (por ejemplo, un valor de coeficiente rojo), un parámetro de color de matiz azul (por ejemplo, un valor de coeficiente azul), un valor de equilibrio azul-rojo (por ejemplo, un valor de coeficiente azul dividido por un valor de coeficiente rojo), y sus combinaciones.
En otros casos, un color distintivo para un espécimen teñido histológicamente puede incluir, pero no se limita a, uno o más parámetros de color de matiz que incluye, pero no se limita a, un parámetro de color de matiz púrpura, un parámetro de color de matiz lavanda, un parámetro de color de matiz morado oscuro, un parámetro de color de matiz azul claro, un parámetro de color de matiz azul grisáceo, un parámetro de color de matiz turquesa, un parámetro de color de matiz verde, un parámetro de color de matiz amarillo, un parámetro de color de matiz rojo intenso, un parámetro de color de matiz frambuesa, un parámetro de color de matiz rosa, y sus combinaciones.
En algunos casos, un color distintivo para un espécimen teñido histológicamente puede incluir uno o más parámetros de color de intensidad de color media que incluye, pero no se limitan a, valores medios para rojo, valores medios para verde, valores medios para azul y sus combinaciones.
En algunos casos, un color distintivo para un espécimen teñido histológicamente puede incluir una o más características de un color y/o canal de color de una imagen digital, incluida la densidad óptica, el matiz, la luminosidad, la saturación, etc., que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, una o más características del rojo y/o el canal rojo de una imagen digital (por ejemplo, que incluye la densidad óptica del rojo, el matiz rojo, la luminosidad del rojo, la saturación del rojo, etc.), una o más características del verde y/o el canal verde de una imagen digital (por ejemplo, que incluye la densidad óptica del verde, el matiz verde, la luminosidad verde, la saturación verde, etc.), una o más características del azul y/o el canal azul de una imagen digital (por ejemplo, que incluye la densidad óptica del azul, el matiz azul, la luminosidad azul, la saturación azul, etc.).
En algunos casos, un color distintivo para un espécimen teñido histológicamente puede incluir una o más relaciones de parámetros de color. Por ejemplo, en algunos casos, un color distintivo puede incluir la relación de dos intensidades medias de dos canales de color diferentes, que incluyen, pero no se limitan a, la relación entre la intensidad del canal rojo y la intensidad del canal azul, la relación de la intensidad del canal azul y la intensidad del canal verde, la relación entre la intensidad del canal rojo y la intensidad del canal azul, etc.
En algunos casos, un color distintivo para un espécimen teñido histológicamente puede incluir uno o más vectores de parámetros de color que caracterizan los colores de una ROI particular. Por ejemplo, en algunos casos, un color distintivo incluye uno o más vectores de color de tinción nuclear, uno o más vectores de color de tinción citoplasmática, etc.
Como se describió anteriormente, varios parámetros de color pueden encontrar uso en un color distintivo útil para realizar una evaluación de un espécimen teñido histológicamente que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, los parámetros de color descritos en la presente descripción.
Parámetros de color
Los presentes métodos incluyen la cuantificación de uno o más parámetros de color para usar en la determinación de un color distintivo que puede usarse para hacer una evaluación de un espécimen teñido histológicamente. Cualquier parámetro de color apropiado que pueda derivarse de una imagen digital a color puede encontrar uso en los métodos en cuestión, siempre que el parámetro de color pueda usarse como, o como parte de, un color distintivo suficiente para realizar las evaluaciones como se describió en la presente descripción. Como tal, variarán los parámetros de color reales, por ejemplo, como el color distintivo de maquillaje.
En algunos casos, un parámetro de color puede cuantificarse a partir de un canal de color de la imagen digital. Por ejemplo, en algunos casos, una imagen digital a color puede dividirse en sus componentes de canales y un parámetro de color puede cuantificarse para uno o más de los canales de color individuales, que incluyen, pero no se limitan a, dos o más de los canales de color individuales, tres o más de los canales de color individuales, etc. Cualquier medida estadística conveniente y apropiada del canal de color individual puede resultar útil para derivar un parámetro de color, que incluye, pero no se limitan a, la intensidad media, la intensidad mediana, etc., donde la medida estadística puede calcularse sobre todo el histograma de intensidad del canal o una parte del mismo que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, la porción del intervalo dinámico.
En algunos casos, un parámetro de color puede cuantificarse a partir de una característica o peculiaridad del color de la imagen digital. Por ejemplo, en algunos casos, un parámetro de color puede ser la densidad óptica, el matiz, la luminosidad, la saturación y similares. Además, un parámetro de color puede incluir cuando el parámetro de color se calcula a partir de dos o más características de color que incluyen, pero no se limitan a, dos o más de la densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación, etc., tres o más de la densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación, etc., cuatro o más de la densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación, etc. Cualquier medida estadística conveniente y apropiada de la(s) característica(s) del color puede resultar útil para derivar un parámetro de color, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, la media, la mediana, etc., donde la medida estadística puede calcularse sobre todo el histograma de intensidad o porciones del mismo que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, la parte del intervalo dinámico.
En algunos casos, un parámetro de color puede cuantificarse a partir de dos o más parámetros de color cuantificados. Por ejemplo, en algunos casos, un parámetro de color puede cuantificarse a partir de dos medidas estadísticas (por ejemplo, media, mediana, etc.) de dos canales de color diferentes, que incluyen, pero no se limitan a, cuantificar a partir de medidas estadísticas de los canales rojo y verde, cuantificar a partir de medidas estadísticas de los canales rojo y azul, cuantificar a partir de dos medidas estadísticas de los canales azul y verde, etc.
Un parámetro de color que se cuantifica a partir de dos o más parámetros de color cuantificados incluye un coeficiente de color, donde el coeficiente de color se calcula a partir de la relación entre la intensidad media de un primer canal y la intensidad media de un segundo canal. Por ejemplo, en algunos casos, se calcula un coeficiente rojo, donde el coeficiente rojo es el cociente de la intensidad media del canal rojo y la intensidad media del canal verde. En algunos casos, se calcula un coeficiente azul, donde el coeficiente azul es el cociente de la intensidad media del canal azul y la intensidad media del canal rojo.
En algunos casos, un parámetro de color que puede cuantificarse a partir de dos o más parámetros de color cuantificados incluye una relación de color, donde una relación de color puede ser una relación de color simple (por ejemplo, la relación entre las intensidades del canal rojo y las intensidades del canal verde, etc.) o una relación de color secundaria (por ejemplo, donde una relación se deriva de la relación de dos relaciones simples calculadas). Un parámetro de color es un equilibrio de color, donde el equilibrio de color se calcula a partir del cociente de un primer coeficiente de color y un segundo coeficiente de color. En algunos casos, un parámetro de color puede ser el equilibrio azul-rojo calculado, donde el equilibrio azul-rojo se calcula a partir del cociente del coeficiente azul y el coeficiente rojo.
En algunos casos, un parámetro de color que puede cuantificarse a partir de estadísticas de canales de color individuales incluye, pero no se limita a, un vector de color de ROI, donde un vector de color de ROI se calcula como la raíz cuadrada de la suma de todos los cuadrados de las intensidades medias del canal de cada canal. La ROI de un vector de color de ROI puede ser cualquier ROI útil y apropiada que incluye, pero no se limitan a, una ROI definida por una característica biológica de una o más células del espécimen, que incluye, pero no se limita a, una célula, un núcleo, un citoplasma, etc. En algunos casos, un vector de color de ROI es un vector de color de tinción nuclear (NSCV) o un vector de color de tinción del citoplasma (CSCV). En algunos casos, un parámetro de color puede incluir la relación de dos vectores de color de ROI.
En algunos casos, un CSCV puede determinarse en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación:
CSCVrqb — yj(Mediar 0jo)2 + ( Medmver/j e)2 + ( Mediaaz¡,i )2
en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo.
En algunos casos, un CSCV puede determinarse en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación:
CSCVhsl
2 ( MediClmatizj^ “t" ( AíediQsatwación ) C Media luminosidad )^
en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo.
En algunos casos, un NSCV puede determinarse en función de los canales de color rojo, verde y azul y se calcula de acuerdo con la ecuación:
en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo.
En algunos casos, puede determinarse un NSCV en función de los valores de matiz, saturación y luminosidad y se calcula de acuerdo con la ecuación:
en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo.
Cualquier combinación de parámetros de color cuantificados y/o parámetros de color de orden superior calculados a partir de otros parámetros de color puede resultar útil para obtener un color distintivo como se describió en la presente descripción. Las combinaciones de parámetros de color variarán en dependencia de varios factores, que incluyen, pero no se limitan a, la tinción histológica usada, el espécimen, el propósito de la evaluación y la ROI de la imagen.
Región(es) de interés (ROI)
Los métodos instantáneos incluyen la derivación de parámetros de color a partir de imágenes digitales donde los parámetros de color derivados pueden pertenecer a una o más regiones de interés (ROI) de la imagen del espécimen. Las ROI de la imagen pueden ser cualquier colección o píxeles útiles para derivar parámetros de color para usar en los métodos que se describen en la presente descripción. Puede definirse un único ROI o múltiples ROI para una imagen en particular y, por ejemplo, una ROI puede incluir la imagen completa o esencialmente la imagen completa del espécimen o una porción del mismo, por ejemplo, de acuerdo con lo definido por alguna característica biológica de la imagen (por ejemplo, las células de la imagen).
Las ROI útiles para calcular parámetros de color incluyen, pero no se limitan a, las ROI de células que incluyen una o más células o una o más porciones de una célula de la imagen digital. En consecuencia, los parámetros de color derivados pueden pertenecer a una célula como un todo o a varias porciones celulares, que incluyen, entre otras, porciones celulares definidas por una unidad estructural de una célula o porciones celulares definidas por otros criterios, que incluyen criterios no estructurales.
Las unidades estructurales de una célula para las que puede derivarse un parámetro de color o puede usarse para definir una porción celular de la célula incluyen cualquier componente subcelular de la célula que se pueda resolver mediante microscopía, que incluyen aquellos que se puedan resolver con la ayuda de tinción histológica, que incluyen, pero no se limitan a, el núcleo de la célula, la membrana nuclear de la célula, el nucléolo de la célula, el citoplasma de la célula, la cromatina de la célula, la heterocromatina de la célula, la eucromatina de la célula, la membrana plasmática de la célula, los cilios de una célula, los gránulos de la célula, las mitocondrias de la célula, el Golgi de la célula, el retículo endoplásmico de la célula, los microtúbulos de la célula, los filamentos intermedios de la célula y similares.
Los criterios no estructurales, tal como se hace referencia en la presente descripción, se refieren a los criterios usados para definir una porción celular que no se basa en un componente estructural subyacente de la célula y/o no se correlaciona con un componente estructural subyacente de la célula. Por ejemplo, en algunos casos, un criterio no
estructural puede basarse o derivarse de una o más posiciones o medidas calculadas de la célula, que incluyen, pero no se limitan a, el centro de la célula (por ejemplo, el centroide de la célula), el perímetro de la célula, etc. En algunos casos, el criterio no estructural puede ser la posición o medida calculada de la célula. En otros casos, el criterio no estructural puede basarse en la posición o medida calculada de la célula que incluye, por ejemplo, uno o más círculos dentro de la célula (por ejemplo, calculado a partir del centroide de la célula), uno o más anillos dentro de la célula (por ejemplo, calculado a partir del centroide de la célula), uno o más semicírculos dentro de la célula (por ejemplo, calculado a partir del centroide de la célula), uno o más sectores de la célula (por ejemplo, sectores circulares o aproximación de los mismos, calculado a partir del centroide de la célula), uno o más segmentos de la célula (por ejemplo, segmentos circulares, o aproximación de los mismos, calculados a partir del centroide de la célula), y similares.
Como se entenderá fácilmente, las unidades estructurales y las unidades no estructurales de una célula, que incluyen las combinaciones de diferentes unidades estructurales, diferentes unidades no estructurales y combinaciones de unidades estructurales y unidades no estructurales, que pueden usarse para definir una porción celular pueden, en algunos casos, también usarse para definir una ROI como se describió en la presente descripción.
En algunos casos, una porción de un componente subcelular (por ejemplo, una porción del citoplasma, una porción del núcleo, una porción de la célula, etc.) puede usarse para definir una ROI como se describió en la presente descripción, que incluye, por ejemplo, donde la porción del componente subcelular es un porcentaje de una estructura celular que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 100 %, etc., del componente subcelular.
En algunos casos, los parámetros de color pueden determinarse sobre uno o más ROI celulares que incluyen la totalidad de una célula o esencialmente toda la célula. En algunos casos, los parámetros de color pueden determinarse sobre uno o más ROI de una porción celular (que incluyen las porciones no estructuralmente definidas y definidas de la estructura celular) o una r O i que incluye una o más porciones celulares (por ejemplo, el citoplasma de la célula, el núcleo de la célula, etc.).
En algunos casos, los parámetros de color pueden determinarse sobre una o más porciones no celulares de una imagen digital (que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, el fondo de la imagen o una porción de la misma).
Imágenes digitales en color
Las imágenes digitales en color de los métodos en cuestión pueden adquirirse recientemente, por ejemplo, incluso cuando la imagen se procesa inmediatamente después de la adquisición o puede haberse adquirido previamente y, por ejemplo, puede almacenarse durante un período de tiempo en un dispositivo o medio adecuado antes del procesamiento. En algunos casos, las imágenes previamente adquiridas pueden almacenarse en una base de datos que incluye, por ejemplo, una base de datos de imágenes recopiladas previamente para su posterior análisis, una base de datos de imágenes recopiladas pertenecientes a un paciente en particular, una base de datos de imágenes recopiladas previamente pertenecientes a un dispositivo de análisis histológico en particular, una base de datos de imágenes recopiladas previamente pertenecientes a una tinción o fabricante de tinción en particular, una base de datos de imágenes recopiladas previamente pertenecientes a un laboratorio de análisis histológico en particular, etc.
En algunos casos, una imagen recopilada previamente puede almacenarse y analizarse de acuerdo con la descripción actual solo después de realizar un análisis histológico primario en la imagen. Por "análisis histológico primario" se entiende el análisis histológico realizado en el espécimen para un propósito médico más que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, la detección, el diagnóstico, el pronóstico, etc. El análisis de imágenes recopiladas previamente para las que ya se ha realizado un análisis histológico primario del espécimen puede realizarse por una variedad de razones que incluyen, por ejemplo, evaluar o confirmar la calidad de la tinción histológica usada en el espécimen.
Las imágenes en color digitales adquiridas pueden capturarse mediante el uso de cualquier dispositivo de captura de imágenes compatible con color adecuado. Los dispositivos de captura de imágenes en color digitales adecuados serán unidades de captura de imágenes independientes o pueden ser un dispositivo de captura de imágenes integrado que sea parte de un sistema de análisis más grande que incluya, por ejemplo, un analizador de histología, un sistema de microscopía automatizado, un analizador de hematología, un analizador de citología, un citómetro de flujo de imágenes, un sistema de microfluidos de imágenes, etc. Los dispositivos de captura de imágenes en color digitales adecuados variarán mucho en dependencia del contexto de la imagen particular, los propósitos de la captura de imágenes y los componentes asociados del dispositivo o sistema como un todo.
Como mínimo, un dispositivo de captura de imágenes en color adecuado, para usar en los métodos descritos, incluirá una cámara digital a color capaz de capturar una imagen digital a color y un medio para almacenar la imagen digital a color y/o transferir la imagen a un circuito de procesamiento de imágenes adjunto o a un dispositivo de almacenamiento adjunto para su posterior transferencia a un circuito de procesamiento de imágenes. Las cámaras digitales en color adecuadas variarán y generalmente incluirán cualquier cámara digital a color con una resolución suficientemente alta
y suficiente captura de color para capturar una imagen que pueda procesarse de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción.
Los aspectos de los métodos descritos incluyen la obtención de una imagen digital a color de células teñidas histológicamente mediante la captura de una imagen digital a color de un espécimen teñido histológicamente de un sujeto donde el espécimen contiene células teñidas histológicamente o está preparado para incluir células teñidas histológicamente. En algunos casos, las células teñidas histológicamente incluyen células teñidas hematológicamente.
En otros casos, la obtención de una imagen en color digital de células teñidas histológicamente puede incluir la recepción de una imagen en color digital que incluye, por ejemplo, cuando la imagen en color digital se recibe de varias fuentes, que incluyen, pero no se limitan a, un dispositivo de imagen integrado, un dispositivo de imagen externo, un ordenador memoria, un medio legible por ordenador, un servidor, un servidor remoto, etc. Las imágenes digitales en color pueden recibirse mediante una conexión de datos o de ordenador o pueden recibirse en un medio legible por ordenador.
Una "imagen digital", como se usa en la presente descripción, generalmente se refiere a una representación numérica (por ejemplo, una representación binaria) de una imagen bidimensional que puede tener una resolución fija o no fija. Las imágenes de resolución fija tienen un número fijo de filas y columnas de píxeles en una orientación XY. En algunos casos, las imágenes digitales pueden ser tridimensionales con un número fijo de vóxeles en una orientación XYZ. Los píxeles y los vóxeles se almacenan en la memoria del ordenador como una imagen de trama o un mapa de trama, una serie bidimensional o tridimensional de pequeños números enteros transmitidos o almacenados en forma comprimida o sin comprimir. Los formatos de archivo de imagen digital adecuados incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, BMP, BPG, CD5, DEEP, ECW, Exif, FITS, FLIF, GIF, HDR, HEIF, ILBM, ILBM, IMG, IMG, JPEG 2000, JPEG XR, JPEG/JFIF, formato de archivo de imagen en capas, Nrrd, PAM, PBM, PCX, PGF, PGM, PLBM, PNG, PNM, PPM, SGI, SID, Sun Raster, TGA, TIFF, VICAR, WEBP y similares.
Las imágenes digitales pueden tener una variedad de profundidades de bits de imagen en dependencia de, por ejemplo, el tipo particular de imagen capturada (por ejemplo, color o escala de grises) y la sensibilidad de la cámara digital u otro dispositivo de captura de imágenes, y pueden incluir, pero no se limita a, por ejemplo, 8 bits, 10 bits, 12 bits, 14 bits, 16 bits, 18 bits, 24 bits, 30 bits, 36 bits, 48 bits, 64 bits y similares. En algunos casos, los canales de una imagen en color pueden dividirse individualmente o dividirse en imágenes individuales en escala de grises de 8 bits. En algunos casos, los canales de una imagen en color pueden dividirse individualmente o dividirse en imágenes individuales en escala de grises de 16 bits. En algunos casos, puede generarse una imagen en color digital a partir de múltiples imágenes en escala de grises capturadas individualmente que se combinan en una sola imagen al asignar las imágenes en escala de grises capturadas individualmente a diferentes canales de color de la imagen única. En otros casos, todos los colores de una imagen digital a color se capturan simultáneamente, por ejemplo, mediante el uso de un dispositivo de captura de imágenes que tiene varios fotodetectores asignados a diferentes colores y uno o más dispositivos ópticos para dirigir la luz de diferentes colores a diferentes fotodetectores.
Las imágenes digitales pueden ser formatos binarios (por ejemplo, en blanco y negro), en escala de grises o en color y pueden convertirse entre formatos mediante algoritmos de procesamiento de imágenes adecuados. Por ejemplo, una imagen en color puede "dividirse" en canales de color individuales para producir imágenes individuales en escala de grises para cada canal de color. Por ejemplo, una imagen de imagen roja, verde y azul (RGB) puede dividirse en canales individuales rojo, verde y azul para producir una imagen en escala de grises del canal rojo, una imagen en escala de grises del canal verde y una imagen en escala de grises del canal azul. Las imágenes en color pueden convertirse entre espacios de color y dividirse en cualquier canal de color conveniente y apropiado de un espacio de color en particular, que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, espacio de color RGB, espacio de color CMYK, espacio de color HSV, espacio de color CIE, espacio de color Lab, CIELUV espacio de color, espacio de color YCbCr y similares. Pueden aplicarse imágenes binarias e imágenes en escala de grises a un canal de una imagen en color y, por ejemplo, cuando se aplican múltiples imágenes binarias o en escala de grises a múltiples canales de una imagen en color, puede construirse o "combinar" una imagen en color a partir de imágenes binarias y en escala de grises y/o imágenes en escala de grises. Cuando una imagen en color se divide en canales de color individuales para producir imágenes en escala de grises, puede hacerse referencia a una imagen en escala de grises individual por su designación de canal anterior, por ejemplo, una imagen en escala de grises producida a partir del canal rojo puede denominarse "rojo" en las etapas posteriores y/o puede hacerse referencia a cualquier valor generado a partir del canal "rojo" por su designación de canal anterior, por ejemplo, las intensidades "rojas" medias se refieren a los valores de intensidad media derivados de la imagen en escala de grises producida a partir del canal rojo. Puede hacerse referencia a imágenes y valores derivados de otros espacios de color mediante el uso de la nomenclatura correspondiente.
En consecuencia, las imágenes en color digitales pueden procesarse como imágenes en color (es decir, como imágenes multicanal) o pueden convertirse o dividirse en dos o más canales de color individuales antes del procesamiento. Cuando se divide en dos o más canales de color individuales antes del procesamiento, cualquier cantidad de las imágenes divididas resultantes puede usarse en etapas de procesamiento posteriores, que incluyen, pero no se limitan a, todas las imágenes divididas (es decir, todos los canales individuales de la imagen) o solo una de las imágenes divididas (es decir, solo uno de los canales individuales de la imagen) o una o más, que incluyen,
pero no se limitan a, dos o más, tres o más, dos, tres, etc. de las imágenes divididas (es decir, los canales individuales de la imagen).
Las imágenes digitales en color pueden segmentarse antes del procesamiento para uno o más parámetros de color. Como se usa en la presente descripción, los términos "segmentado" y "segmentación" en relación con el procesamiento de imágenes generalmente se refieren a la división o partición de una imagen en estructuras o segmentos significativos. Varios métodos para la segmentación de imágenes pueden encontrar uso en los métodos descritos en la presente descripción o en la preparación de una imagen para el procesamiento de acuerdo con los métodos como se describen en la presente descripción. La selección de un método de segmentación en particular o una combinación de métodos de segmentación dependerá de varios factores, que incluyen el tipo de imagen capturada, la naturaleza del tema de la imagen, el resultado deseado del procesamiento de la imagen, uno o más parámetros de color determinados, etc.
En algunos casos, la segmentación de imágenes puede hacer uso de una o más segmentaciones basadas en umbrales, segmentaciones basadas en bordes y segmentaciones basadas en regiones. Los métodos específicos de segmentación de imágenes incluyen, pero no se limitan a, métodos de umbralización, métodos de agrupamiento, métodos basados en compresión, métodos basados en histogramas, métodos de detección de bordes, métodos de agrupamiento dual, métodos de crecimiento de regiones, métodos basados en ecuaciones diferenciales parciales (por ejemplo, métodos paramétricos, métodos de conjunto de niveles, métodos de marcha rápida, etc.), métodos variacionales, métodos de partición de gráficos (por ejemplo, métodos de campos aleatorios de Markov), métodos de transformación de cuencas hidrográficas, métodos de segmentación basados en modelos, métodos de segmentación multiescala, métodos de segmentación semiautomáticos, métodos de segmentación entrenables, y similares.
Otras transformaciones de imágenes de procesamiento de imágenes digitales que pueden encontrar uso en los métodos descritos incluyen, entre otras, transformaciones de procesamiento de puntos (por ejemplo, transformación negativa, transformación logarítmica, transformación logarítmica inversa, transformación raíz enésima, transformación de potencia enésima, corrección gamma, transformaciones de contraste (por ejemplo, estiramiento de contraste), corrección del centro de la ventana, ecualización de histograma, etc.), transformaciones de filtrado (es decir, vecinos) (por ejemplo, filtros medios, filtros gaussianos, filtros medianos, filtros de gradiente de imagen, filtros laplacianos, filtros de correlación cruzada normalizada (NCC), etc.), y similares.
Después del procesamiento de imágenes (por ejemplo, la segmentación de imágenes, la transformación de imágenes, etc.) puede generarse una máscara de imagen. Como se usa en la presente descripción, los términos "máscara", en relación con el procesamiento de imágenes, y "máscara de imagen" se refieren colectivamente al filtrado espacial de una imagen digital para limitar las etapas de procesamiento adicionales a un subconjunto definido o una porción definida de la imagen original. Por ejemplo, en algunos casos, una imagen digital puede segmentarse para dividir una o más regiones de interés (ROI) y puede generarse una máscara de imagen basada en la ROI segmentada de manera que las etapas de procesamiento de imágenes adicionales se limiten solo a los píxeles contenidos dentro la máscara definida por la ROI segmentada. Pueden generarse varias máscaras en dependencia de los procesos particulares a realizar. En algunos casos, una máscara de imagen puede implicar descartar la información de la imagen que no está contenida en la máscara. En algunos casos, se produce una nueva imagen a partir de una máscara de imagen que contiene solo la información contenida dentro de la máscara.
En algunos casos, una imagen digital puede segmentarse de acuerdo con los límites celulares y los límites celulares pueden ser la base para definir una ROI donde la ROI comprende una o más células definidas por la segmentación. En algunos casos, una ROI puede comprender todas las células segmentadas de la imagen o un subconjunto de las células segmentadas de la imagen, por ejemplo, de acuerdo con algunos criterios que incluyen, pero no se limitan a, tamaño, forma, brillo, color, etc. En algunos casos, una ROI basada en o que comprende células segmentadas puede servir como base para generar una máscara celular que contiene la totalidad o una porción de las células segmentadas. Una máscara celular puede limitar una etapa adicional de procesamiento de imágenes a solo aquellos píxeles contenidos dentro de la máscara celular y/o solo aquellas estructuras celulares contenidas dentro de la máscara celular.
En algunos casos, una imagen digital puede segmentarse de acuerdo con los límites nucleares y los límites nucleares pueden ser la base para definir una ROI donde la ROI comprende uno o más núcleos definidos por la segmentación. En algunos casos, una ROI puede comprender todos los núcleos segmentados de la imagen o un subconjunto de los núcleos segmentados de la imagen, por ejemplo, en función de algunos criterios que incluyen, pero no se limitan a, tamaño, forma, brillo, color, etc. En algunos casos, una ROI basada en o que comprende núcleos segmentados puede servir como base para generar una máscara nuclear que contenga todos o una porción de los núcleos segmentados. Una máscara nuclear puede limitar una etapa de procesamiento de imagen adicional a solo aquellos píxeles contenidos dentro de la máscara nuclear y/o solo aquellas estructuras nucleares contenidas dentro de la máscara nuclear. En algunos casos, puede segmentarse una imagen digital de acuerdo con una subsección del núcleo de una célula, o puede generarse una ROI basada en ella, que incluye, pero no se limita a, por ejemplo, uno o más lóbulos nucleares del núcleo de la célula.
En algunos casos, una imagen digital puede segmentarse de acuerdo con los límites del citoplasma y los límites del citoplasma pueden ser la base para definir una ROI donde la ROI comprende uno o más citoplasmas celulares definidos por la segmentación. En algunos casos, una ROI puede comprender todos los citoplasmas segmentados de la imagen o un subconjunto de los citoplasmas segmentados de la imagen, por ejemplo, en función de algunos criterios que incluyen, pero no se limitan a, tamaño, forma, brillo, color, etc. En algunos casos, una ROI basada en o que comprende citoplasmas segmentados puede servir como base para generar una máscara citoplasmática que contiene todos o una porción de los citoplasmas segmentados. Una máscara de citoplasma puede limitar la etapa de procesamiento de imágenes adicional a solo aquellos píxeles contenidos dentro de la máscara de citoplasma y/o solo a aquellas estructuras celulares contenidas dentro de la máscara de citoplasma.
Cualquier ROI y/o máscara útil puede generarse de acuerdo con cualquier estructura celular o subestructura celular discernible en la imagen digital a color. En algunos casos, pueden combinarse múltiples ROI y/o máscaras celulares en una etapa de procesamiento de imágenes, por ejemplo, de manera que las etapas de procesamiento de imágenes adicionales se limiten a los píxeles definidos por alguna combinación de ROI y/o máscaras que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, una combinación de ROI y/o máscaras celulares y nucleares, una combinación de ROI y/o máscaras nucleares y citoplasmáticas, una combinación de ROI y/o máscaras celulares y citoplasmáticas, etc.
En algunos casos, pueden compararse dos o más ROI y/o máscaras diferentes de manera que se realicen etapas de procesamiento de imágenes en cada uno de los dos o más ROI y/o máscaras diferentes y se comparen los ROI y/o máscaras por sí mismos o los valores resultantes de los mismos. Por ejemplo, en algunos casos, una ROI y/o máscara celular puede compararse con una ROI y/o máscara nuclear, una r O i y/o máscara nuclear puede compararse con una ROI y/o máscara citoplasmática, una ROI celular y/o la máscara puede compararse con una ROI y/o máscara citoplasmática, etc.
Se debe entender que las ROI y/o las máscaras no se limitan a las estructuras celulares y puede definirse una máscara para cualquier componente espacial o no espacial de la imagen digital. Por ejemplo, en algunos casos, pueden generarse las ROI y/o máscara de fondo que incluyen, pero no se limitan a, una ROI y/o máscara de fondo de portaobjeto, que incluye toda o una parte del fondo de la imagen digital, es decir, las porciones no celulares del portaobjeto capturadas en la imagen digital. Las máscaras no espaciales que pueden emplearse incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, máscaras de ruido, máscaras umbral, etc.
Después del procesamiento previo de la imagen digital (por ejemplo, la segmentación de imagen, la transformación de imagen, etc.), uno o más parámetros de color pueden derivarse de la imagen digital a color y dichos parámetros de color pueden derivarse sobre una región definida de la imagen digital a color, por ejemplo, definida por una ROI, definida por una máscara, etc. En algunos casos, uno o más parámetros de color pueden derivarse de la imagen en color digital, incluso cuando el parámetro de color se deriva sobre una región definida de la imagen en color digital, sin procesamiento previo antes de la imagen digital.
Evaluaciones
Los presentes métodos incluyen una o más evaluaciones de un espécimen teñido histológicamente en base a un color distintivo determinado a partir de una imagen digital a color del espécimen teñido histológicamente. Dichas evaluaciones variarán de acuerdo con, por ejemplo, el tipo de espécimen, la tinción histológica usada, la ROI evaluada, etc. Las evaluaciones realizadas de acuerdo con los métodos descritos incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, evaluaciones de la calidad de la tinción histológica, evaluaciones de la coloración de la ROI y similares.
En algunos casos, los métodos de la presente descripción incluyen evaluaciones de calidad de un espécimen teñido histológicamente y/o evaluaciones de calidad de una tinción histológica. De acuerdo con la presente descripción, las valoraciones de la calidad de la tinción histológica descritas incluyen cuando la tinción histológica se evalúa después de la tinción del espécimen. Dichas evaluaciones posteriores a la tinción son valiosas porque la tinción se evalúa en su forma final donde no quedan etapas de preparación y/o tinción, por lo que la evaluación de la tinción refleja la tinción final y su desempeño en la aplicación final de la tinción.
En algunos casos, puede evaluarse la calidad de la tinción para determinar si la tinción histológica y/o el espécimen teñido histológicamente es adecuado para el propósito previsto. Por "adecuado" se entiende que el espécimen teñido es suficiente para llegar a una conclusión de acuerdo con el propósito pretendido del espécimen teñido histológicamente. Las conclusiones extraídas de muestras teñidas adecuadamente variarán y pueden incluir, por ejemplo, una conclusión de identificación celular donde la tinción es adecuada para que un observador humano identifique un tipo de célula de un espécimen teñido histológicamente, una conclusión de identificación celular donde la tinción es adecuada para un sistema de análisis de célula automatizada para identificar adecuadamente un tipo de célula de un espécimen teñido histológicamente, una conclusión diagnóstica donde la tinción es adecuada para realizar un diagnóstico, etc.
En algunos casos, la calidad de la tinción se evalúa antes del análisis histológico primario y se determina si la calidad de la tinción es adecuada antes de un análisis histológico adicional. Por ejemplo, en algunos casos, solo después de que se determina que un espécimen histológico es adecuado se realiza el análisis histológico primario. En otros casos,
la calidad de la tinción se evalúa después del análisis histológico primario y se determina si la calidad de la tinción era adecuada después del análisis histológico. Por ejemplo, en algunos casos, después de realizar el análisis histológico primario, la imagen digital puede evaluarse para determinar la calidad de la tinción histológica para, por ejemplo, proporcionar una determinación en cuanto a la fiabilidad del análisis histológico primario. En otros casos más, la calidad de la tinción se evalúa simultáneamente que el análisis histológico primario.
Las evaluaciones de calidad de la descripción actual incluyen la evaluación de tinciones histológicas y especímenes teñidos histológicamente usados en una variedad de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, aplicaciones clínicas, aplicaciones preclínicas, aplicaciones de investigación, aplicaciones veterinarias, aplicaciones de prueba de instrumentos, etc. Como tal, la rigurosidad de la evaluación de la calidad puede variar, por ejemplo, en dependencia de la aplicación particular en donde se emplee el colorante. Como tal, la adecuación de la tinción puede evaluarse con relación a la aplicación prevista de la tinción donde, por ejemplo, las aplicaciones clínicas (que incluyen, por ejemplo, el diagnóstico, el pronóstico, etc.) pueden requerir una mayor calidad para la adecuación de la tinción en comparación con otras aplicaciones.
Una evaluación de la calidad, como se describió en la presente descripción, implicará generalmente una comparación de un color distintivo determinado con un color distintivo de referencia, donde la comparación revela si la tinción histológica o el espécimen teñido histológicamente es adecuado o inadecuado para el propósito previsto.
En algunos casos, los métodos de la presente descripción incluyen evaluaciones de la coloración de la ROI. Las evaluaciones de coloración de ROI generalmente implican determinar la coloración en función de un color distintivo de una ROI del espécimen, donde dichas evaluaciones pueden realizarse para una variedad de propósitos y los ROI útiles en tales evaluaciones también varían. Por ejemplo, en algunos casos, una evaluación de coloración de ROI puede incluir una ROI definida por una célula y la coloración de la célula puede realizarse como parte de un análisis para determinar si la célula es normal o anormal. En algunos casos, una evaluación de coloración de ROI puede incluir una ROI definida por un núcleo y la coloración del núcleo puede realizarse como parte de un análisis para determinar si el núcleo y/o la célula que contiene el núcleo es normal o anormal.
En algunos casos, las evaluaciones de coloración de ROI incluyen cuando la evaluación se usa como parte de un proceso de clasificación celular. Por ejemplo, en algunos casos, las evaluaciones de coloración se realizan para una pluralidad de ROI definidas por células del espécimen y las células se clasifican de acuerdo con sus respectivas evaluaciones de coloración. En consecuencia, las evaluaciones de coloración de ROI pueden encontrar uso en determinaciones de clasificación de células automatizadas que incluyen, entre otras, aquellas incluidas en evaluaciones de hematología automatizadas, por ejemplo, detección de hematología automatizada, recuento de células de hematología automatizado, etc.
Una evaluación de coloración de ROI, como se describió en la presente descripción, generalmente implicará una comparación de un color distintivo determinado con un color distintivo de referencia donde la comparación revela si la tinción histológica o el espécimen teñido histológicamente es adecuado o inadecuado para el propósito previsto.
Los valores de referencia para un color distintivo (es decir, un color distintivo de referencia) variarán en dependencia de la tinción histológica en particular, el espécimen en particular, la evaluación realizada, etc. y pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo, valores diana, intervalos, umbrales, etc. Por ejemplo, en algunos casos, un valor de referencia puede ser un valor diana o puede incluir una pluralidad de valores diana de modo que un color distintivo determinado se compare con el valor diana o la pluralidad de valores diana para determinar si se encuentra una coincidencia, por ejemplo, si el color distintivo medido coincide con uno o más de los valores diana. En algunos casos, cuando la comparación revela una coincidencia, se determina que la tinción histológica del sujeto es adecuada. En otros casos, cuando la comparación no logra revelar una coincidencia, se determina que la tinción histológica del sujeto es inadecuada.
En algunos casos, un color distintivo de referencia puede ser un intervalo diana o puede incluir una pluralidad de intervalos diana, de manera que un color distintivo determinado se compara con el intervalo diana o la pluralidad de intervalos diana para determinar si el valor del color distintivo determinado está dentro del intervalo. En algunos casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está dentro del intervalo, se determina que la tinción histológica del sujeto es adecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está dentro del intervalo, se determina que la tinción histológica del sujeto es inadecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está fuera del intervalo, se determina que la tinción histológica del sujeto es adecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está fuera del intervalo, se determina que la tinción histológica del sujeto es inadecuada. En consecuencia, un intervalo diana puede ser un intervalo diana para la adecuación de la tinción o un intervalo diana para la inadecuación de la tinción.
En algunos casos, un color distintivo de referencia puede ser un umbral o puede incluir una pluralidad de umbrales de manera que un color distintivo determinado se compara con el umbral o la pluralidad de umbrales para determinar si el color distintivo determinado está por encima o por debajo del umbral. En algunos casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está por encima del umbral, se determina que la tinción histológica del sujeto es adecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está por encima del
umbral, se determina que la tinción histológica del sujeto es inadecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está por debajo del umbral, se determina que la tinción histológica del sujeto es inadecuada. En otros casos, cuando la comparación revela que el color distintivo determinado está por debajo del umbral, se determina que la tinción histológica del sujeto es adecuada. En consecuencia, un umbral puede ser un umbral para evaluar la idoneidad de una tinción histológica o un umbral para evaluar la idoneidad de una tinción histológica en función de si la determinación correspondiente requiere que el valor esté por encima o por debajo del umbral.
Los valores para los colores distintivos de referencia que incluyen, por ejemplo, valores diana, intervalos, umbrales, etc., pueden determinarse mediante una variedad de métodos. Por ejemplo, en algunos casos, las colores distintivos de referencia pueden generarse al calcular el color distintivo para una muestra conocida, por ejemplo, una muestra control, una muestra histológica conocida teñida adecuadamente, una muestra histológica conocida teñida inadecuadamente, una muestra histológica teñida que se verificó por algún otro medio (que incluye, por ejemplo, verificado como adecuado para el análisis histológico por un experto, verificado como inadecuado para el análisis histológico por un experto, verificado como una muestra teñida histológicamente como "estándar de oro", etc.), etc.
Los colores distintivos de referencia pueden estar predeterminados, por ejemplo, determinados o calculados antes de realizar una evaluación como se describió en la presente descripción. En algunos casos, puede determinarse un color distintivo de referencia predeterminado a partir de una muestra control antes de la evaluación. En otros casos, un color distintivo de referencia predeterminado puede determinarse y almacenarse, por ejemplo, almacenarse electrónicamente en un medio legible por ordenador o en una memoria de ordenador, para usar en una evaluación como se describió en la presente descripción, por ejemplo, como en una biblioteca de colores distintivos de referencia.
Especímenes
Los métodos instantáneos incluyen la determinación de un color distintivo a partir de una imagen digital a color de un espécimen teñido histológicamente. Los especímenes teñidos histológicamente incluyen aquellas muestras biológicas y/o fluidos corporales preparadas con tinciones histológicas para el análisis de la morfología celular. En algunos casos, los especímenes teñidos histológicamente incluyen, pero no se limitan a, muestras hematológicas preparadas a partir de sangre y que contienen tipos de células sanguíneas, que incluyen, pero no se limitan a, células sanguíneas nucleadas, células sanguíneas enucleadas, glóbulos blancos, glóbulos rojos nucleados, glóbulos rojos, plaquetas gigantes, leucocitos, basófilos, eosinófilos, linfocitos, monocitos, neutrófilos, plaquetas, células de la médula ósea, etc.
En algunos casos, los métodos descritos en la presente descripción pueden incluir la preparación de un espécimen teñido histológicamente de un sujeto en donde el espécimen contiene células teñidas histológicamente o se prepara para incluir células teñidas histológicamente. En otros casos, el espécimen puede prepararse previamente y el método puede incluir el procesamiento de una imagen digital a color obtenida de un espécimen teñido histológicamente de un sujeto. Por "preparar", en este contexto, se entiende todos o algunas de las etapas de aplicar una muestra biológica, que incluye una muestra de fluido corporal, sobre un sustrato (por ejemplo, un portaobjetos, una placa, un cubreobjetos, etc.) o en un recipiente (por ejemplo, un pocillo, un plato, un matraz, etc.) y configurar la muestra para el análisis mediante manipulación física y/o química (que incluye, por ejemplo, extensión, montaje, mezcla, tinción, contratinción, blanqueo, etc.). Una muestra biológica puede prepararse directamente después de obtenerla del sujeto o puede almacenarse durante algún tiempo en un recipiente de almacenamiento adecuado (que incluye, por ejemplo, una bolsa de espécimen, un tubo de espécimen, un plato de espécimen, etc.) antes de prepararla para análisis histológicos.
Como se usa en la presente descripción, las tinciones histológicas se refieren a aquellas tinciones que se usan en el análisis microscópico de la anatomía celular y/o la morfología de las células obtenidas de un organismo multicelular. Las tinciones histológicas generalmente incluyen al menos un colorante que tiñe uno o más tipos de células y/o componentes de uno o más tipos de células con un color contrastante. Las tinciones histológicas también pueden incluir al menos una contratinción que tiñe el resto de las células o el resto de la célula de un color diferente. Las técnicas histológicas, tinciones y métodos de tinción se conocen bien e incluyen, pero no se limitan a, aquellas descritas en Kierman. Histological and histochemical methods: Theory and practice. Oxford: Butterworth/Heinemann, 1999 u Bancroft & Stevens. Theory and practice of histological techniques. New York, N.Y.: Churchill Livingstone, 1996.
Las técnicas de tinción histológicas pueden ser específicas, teñir una o más células particulares de una manera específica, o no específica, teñir esencialmente todas las células o la mayoría de las células de la misma o similar manera. Las tinciones histológicas incluyen pero no se limitan a, por ejemplo, tinciones de azul alcián, tinciones de azul de anilina, tinciones de Azan, tinciones de fucsina de ácido escarlata de Biebrich, tinciones de carbol-fucsina, tinciones de alumbre de cromo/hemotoxilina, tinciones de rojo congo, tinciones de cristal violeta, tinciones de rojo rápido, tinciones de hematoxilina y eosina (H&E), tinciones de hematoxilina de hierro, tinciones de azul de isamina/eosina, tinciones de Jenner, tinciones de hematoxilina de ácido fosfotúngstico de Mallory (PTAH), tinciones de tricrómico de Mallory, tinciones de Masson, tinciones de verde malaquita, tinciones de verde de metil pironina (MGP), tinciones de Nissl y azul de metileno, tinciones de Nissl, tinciones de aceite rojo O, tinciones de orceína, tinciones de ácido ósmico, tinciones de tetróxido de osmio, tinciones de Papanicolaou, tinciones de ácido Peryódico
de Schiff (PAS), tinciones de reticulina, tinciones de Romanowsky, tinciones de safranina O, tinciones de plata, tinciones de negro de Sudán y de osmio, tinciones de azul de toluidina, tricrómico AB, tricrómico LG, tinciones de azul tripán, tinciones de van Gieson, tinciones de Verhoff, tinciones de resorcina-fucsina de Weigert y similares.
Los colorantes incluidos en las tinciones histológicas variarán en dependencia de la formulación de tinción y el resultado de tinción deseado. En algunos casos, los colorantes útiles en las tinciones histológicas pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo, sal de calcio de fucsina ácida, fucsina ácida, azul alciano, rojo de alizarina, azul de anilina, sal de diamonio azul de anilina, colorante de auramina O, Azure, cloruro de Azure A, Azure B, Fucsina Básica, Marrón Bismarck Y, Azul Cresilo Brillante, Verde Brillante, Carmín, Rojo Congo, Acetato Violeta Cresilo, Violeta Cristal, Rojo Darrow, Eosina, Eosina B, Eosina Y, Sal disódica de Eosina Y, Eritrosina B, Eritrosina extra azulada, Etil eosina, Verde rápido FCF, Hematoxilina, Carmín índigo, Verde Janus B, Verde claro SF Amarillento, Sal oxalato de verde malaquita, Azul de metil, Verde de metil, Cloruro de zinc verde de metil, Naranja de metil, Violeta de metil 2B, Azul de metileno, Violeta de metileno (Bernthsen), rojo neutro, nigrosina, azul del Nilo A, aceite rojo O, naranja G, sal de sodio naranja II, orceína sintética, colorante de floxina B, pironina B, pironina G, pironina Y, sal de sodio de resazurina, sal de sodio de rosa de Bengala, Safranina O, Sudán Negro B, Sudán III, Sudán IV, sal de etato tionina, toluidina, azul de toluidina O y similares.
Las tinciones histológicas incluyen las tinciones de Romanowsky. Las tinciones de Romanowsky son generalmente tinciones neutras compuestas por varios componentes que incluyen, pero no se limitan a los colorantes azul de metileno (por ejemplo, Azure B) y eosina (por ejemplo, Eosina Y). Los azures son colorantes básicos que se unen a los núcleos ácidos y dan como resultado un color de azul a púrpura. La eosina es un colorante ácido que es atraído por el citoplasma alcalino lo que produce una coloración roja. Las tinciones de Romanowsky varían e incluyen varias formulaciones, que incluyen aquellas que contienen varios análogos de azul celeste y eosina. Las tinciones de Romanowsky y sus mecanismos de tinción se conocen bien y se describen en, por ejemplo, Horobin y Walter. Histochemistry (1987) 86:331-336; Marshall y otros J Clin Pathol (1978) 31 (3):280-2; Marshall y otros J. Clin Pathol. (1975) 28(11 ):920-3; J Clin Pathol (1975) 28(8):680-5.
Las tinciones de Romanowsky incluyen, pero no se limitan a la tinción de Giemsa, la tinción de Wright, la tinción de Wright Giemsa, la tinción de Jenner, la tinción de Jenner-Giemsa, la tinción de Leishman, la tinción de May Grunwald, la tinción de May Grunwals Giemsa y similares. Cada tinción de Romanowsky puede existir en varias formulaciones o como derivada de varias recetas diferentes o como suministrada de varios proveedores. Las formulaciones de tinción de Romanowsky pueden incluir varios componentes de tinción que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, azul de metileno, Azure A, Azure B, Azure C, azul de toluidina, tionina, violeta de metileno Bernthsen, metil tionolina, tionolina, eosina, eosina Y, tribromofluoresceína, fluoresceína, colorantes de tiazina y similares. Las formulaciones de tinción de Romanowsky pueden incluir varios solventes para disolver los componentes de la tinción que incluyen solventes acuosos y orgánicos que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, agua y alcoholes, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, metanol, etanol, alcohol isopropílico, etc.
Las tinciones histológicas y los componentes de las mismas incluyen aquellas disponibles comercialmente de dichos proveedores, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, Sigma Aldrich, Thermo Fisher Scientific, Avantor Proformance Materials, VWR International, Polysciences Inc. y similares.
Los sujetos de los que puede adquirirse un espécimen incluyen, pero no se limitan a, sujetos humanos, mamíferos (por ejemplo, primates (simios, gorilas, simios, babuinos, orangutanes, etc.), ungulados (por ejemplo, equinos, bovinos, camélidos, cerdos, etc.), caninos, felinos, roedores (ratones, ratas, etc.), etc. Los especímenes pueden incluir muestras de fluidos biológicos y muestras biológicas que pueden procesarse antes de la formación de imágenes, por ejemplo, procesarse en un portaobjetos y teñirse histológicamente. En los casos en los que el espécimen es una muestra hematológica (por ejemplo, una muestra de sangre), la muestra puede procesarse en un frotis y teñirse con un colorante hematológico. Los métodos adecuados para procesar una muestra hematológica incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, los descritos en las patentes de Estados Unidos núms. 9,011,773 y 9,028,778.
Sistemas
La presente descripción incluye sistemas para evaluar un espécimen teñido histológicamente. Los sistemas de la presente descripción implican componentes configurados para realizar los métodos de determinación de colores distintivos a partir de un espécimen teñido histológicamente y realizar una evaluación basada en los colores distintivos determinados. Dichos sistemas pueden incluir circuitos de procesamiento de imágenes configurados para realizar uno o más de las etapas de los métodos de determinación de color distintivo y/o evaluación de espécimen como se describió en la presente descripción. Dichos sistemas pueden incluir un dispositivo de captura de imágenes para generar imágenes del espécimen o pueden recibir imágenes capturadas previamente desde un dispositivo conectado.
Los componentes de los presentes sistemas pueden ensamblarse en un solo dispositivo o pueden ensamblarse como un sistema de componentes separados entre dos o más dispositivos. En algunos casos, un dispositivo, un sistema o componentes del mismo que realizan funciones de procesamiento de imágenes pueden ser externos, pero estar cerca (es decir, conectados a la carcasa externa o en la misma superficie de trabajo o dentro de la misma habitación o edificio, etc.) un dispositivo de captura de imágenes y/o analizador de histología que procesa el espécimen y/u obtiene
la imagen digital y/o realiza el análisis histológico primario. En otros casos, un dispositivo, un sistema o componentes del mismo que realizan las funciones de procesamiento de imágenes pueden colocarse internamente (es decir, dentro, adentro o alojados dentro) de un analizador de histología que procesa el espécimen y/u obtiene la imagen digital y/o o realiza el análisis histológico primario.
Dispositivos de captura de imágenes
Como mínimo, un dispositivo de captura de imágenes adecuado incluirá una cámara digital a color capaz de capturar una imagen digital y un medio para almacenar la imagen digital a color y/o transferir la imagen a un circuito de procesamiento de imágenes adjunto o a un dispositivo de almacenamiento adjunto para su posterior transferencia al circuito de procesamiento de imágenes. Las cámaras digitales a color adecuadas variarán y generalmente incluirán cualquier cámara digital en color (por ejemplo, con uno o más sensores CCD o CMOS) con una resolución suficientemente alta y suficiente captura de color para capturar una imagen que puede procesarse de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción. En dependencia de las características particulares usadas en un método sujeto, las cámaras digitales adecuadas pueden incluir una cámara a color con una resolución que va desde menos de aproximadamente 0,3 megapíxeles a aproximadamente 14,0 megapíxeles o más, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, 0,3 megapíxeles o más, 0,9 megapíxeles o más, 1,3 megapíxeles o más, 1,4 megapíxeles o más, 2 megapíxeles o más, 3 megapíxeles o más, 3,3 megapíxeles o más, 5 megapíxeles o más, 7 megapíxeles o más, 10 megapíxeles o más, 12 megapíxeles o más, 14,0 megapíxeles o más, y similares.
Las cámaras digitales a color adecuadas incluyen, entre otras, por ejemplo, cámaras digitales en color fabricadas a medida, cámaras digitales en color de consumo (por ejemplo, cámaras digitales en color de consumo convertidas para uso microscópico) y las cámaras en color de microscopía digital comercialmente disponibles de varios fabricantes, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, Dino-Eye, Dino-Lite, Jenoptik ProgRes, KoPa, Leica, Motic, Olympus, Omano, OptixCam, PixelLINK, Zeiss, etc.
En algunos casos, una cámara digital a color del sistema instantáneo puede conectarse a un microscopio configurado para microscopía manual o automatizada. Cualquier microscopio adecuado puede encontrar uso en los sistemas descritos siempre que el microscopio esté configurado con suficiente óptica y proporcione suficiente aumento para permitir la captura de imágenes digitales en color que pueden procesarse de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción. Como tales, los componentes de microscopio de los sistemas instantáneos incluyen unidades personalizadas, por ejemplo, ensambladas a partir de componentes del microscopio individuales y unidades disponibles comercialmente.
Los microscopios adecuados incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, los disponibles de varios fabricantes, incluidos, por ejemplo, Bruker Optics (www(dot)brukeroptics(dot)com), Carl Zeiss (www(dot)zeiss(dot)com), CRAIC (www(punto)microspectra(punto)com), Edmund Optics (www(punto)edmundoptics(punto)com), FEI (www(punto)fei(punto)com), Hamamatsu (www(punto)hamamatsu(punto)com), Hirox-EE. UU. (www(punto)hiroxusa(punto)com), Hitachi High Technologies (www(punto)hitachi-hta(punto)com), JEOL (www(punto)jeol(punto)com), Keyence (www( punto)keyence(punto)com), Kramer (www(punto)kramerscientific(punto)com), Leica Microsystems (www(punto)leica(punto)com), Meiji Techno America (www(punto)meijitechno(punto)com), Motic Instruments (www(dot)motic(dot)com), Nikon Instruments (www(dot)nikoninstruments(dot)com), Ocean Optics (www(dot)oceanoptics(dot)com), Olympus (www(dot)olympusamerica (punto)com), microscopios OPTIKA (www(punto)optikamicroscopes(punto)com), Phenom-World (www(punto)phenom-world(punto)com), Prior Scientific (www(punto)prior(punto)com), Warner (www(punto)warneronline( punto)com), y similares.
Los sistemas microscópicos instantáneos pueden incluir además componentes para la preparación automatizada de portaobjetos, la manipulación automatizada de portaobjetos, la formación de imágenes automatizada, el escaneo automatizado y similares.
En algunos casos, un sistema microscópico de la presente descripción puede incluirse o conectarse, por ejemplo, física o electrónicamente, a un analizador de histología, que incluye, por ejemplo, un analizador de histología automatizado, un analizador de citología automatizado, un analizador hematológico automatizado, etc.
Los analizadores de histología de la presente descripción incluyen pero no se limitan a, por ejemplo, aquellos disponibles comercialmente de Abbott Laboratories y/o Abbott Diagnostics (que incluyen, por ejemplo, los sistemas CELL-DYN y similares), de Sysmex (que incluyen, por ejemplo, el Sysmex DI60, CellaVision DM1200 y los sistemas CellaVision DM9600 y similares), de MEDICA (que incluyen, por ejemplo, los sistemas EasyCell, y similares), de Horiba (que incluyen, por ejemplo, los sistemas Pentra y Micros, y similares), de Siemens (que incluyen, por ejemplo, los sistemas ADVIA y Kematek, y similares), de Beckman Coulter (que incluyen, por ejemplo, los sistemas UniCel y similares), etc.
Componentes informáticos y de circuitos
En algunos casos, los componentes de los sistemas como se describió en la presente descripción pueden conectarse por una conexión de datos alámbrica. Cualquier conexión de datos alámbrica adecuada y apropiada puede resultar
útil para conectar los componentes de los sistemas de evaluación de tinciones histológicas, por ejemplo, como se describió en la presente descripción, que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, cables disponibles comercialmente, como un cable USB, un cable coaxial, un cable en serie, un cable C2G o Cat2, un cable Cat5/Cat5e/Cat6/Cat6a, un cable Token Ring (Cat4), un cable VGA, un cable HDMI, un cable RCA, un cable de fibra óptica y similares. En algunos casos, por ejemplo, donde la seguridad de los datos es menos preocupante, pueden emplearse conexiones de datos inalámbricos que incluyen, pero no se limitan a, por ejemplo, conexiones de radiofrecuencia (por ejemplo, redes inalámbricas PAN/LAN/MAN/WAN, conexiones de radio UHF, etc.), una conexión de transmisión de datos por infrarrojos, conexiones de datos ópticas inalámbricas y similares.
En algunos casos, los sistemas de la presente descripción incluyen circuitos de procesamiento de imágenes. Tales circuitos de procesamiento de imágenes pueden programarse y/o contener instrucciones para realizar una o más tareas relacionadas con el procesamiento de una imagen digital recibida desde un dispositivo de captura de imágenes. Por ejemplo, en algunos casos, el circuito de procesamiento de imágenes está programado para determinar una ROI y/o un color distintivo, descritos anteriormente, a partir de una imagen digital obtenida del almacenamiento digital o generada por un dispositivo de captura de imágenes. En algunos casos, el circuito de procesamiento de imágenes está programado para realizar una comparación entre un color distintivo determinado y un color distintivo de referencia, por ejemplo, tal como se almacena en una biblioteca, para realizar una evaluación de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción.
En algunos casos, los circuitos de procesamiento de imágenes pueden programarse para realizar una o más etapas, de forma aislada o en combinación, de los métodos descritos en la presente descripción, que incluyen, pero no se limitan a, obtener una imagen digital a color del espécimen, definir en la imagen una ROI, cuantificar uno o más parámetros de color, determinar un color distintivo, etc. Además, los circuitos de procesamiento de imágenes pueden programarse para realizar una o más etapas adicionales, de forma aislada o en combinación, que incluyen, pero no se limitan a, la generación de una máscara de una imagen digital. En algunos casos, los circuitos de procesamiento de imágenes pueden programarse adicionalmente para realizar una comparación entre un color distintivo determinado y un color distintivo de referencia, por ejemplo, para realizar una evaluación del espécimen teñido histológicamente, incluido, por ejemplo, una o más de las evaluaciones descritas en la presente descripción.
Además de las etapas de procesamiento directo de imágenes, los circuitos de procesamiento de imágenes pueden configurarse para realizar una o más funciones adicionales, o pueden tener una conexión operable con circuitos adicionales, que incluyen, pero no se limitan a por ejemplo, recibir una imagen digital desde un dispositivo de captura de imágenes, recuperar una imagen digital de la memoria, recuperar un valor de referencia de la memoria, almacenar una imagen procesada en la memoria, almacenar un valor cuantificado de una imagen en la memoria, almacenar el resultado de una comparación en la memoria, etc.
En algunos casos, los sistemas como se describió en la presente descripción, incluyen además un sistema de señales donde el sistema de señales puede configurarse para informar el resultado de una comparación o evaluación. Tales sistemas de señales variarán en dependencia de la configuración particular del dispositivo y/o sistema y pueden incluir, pero no se limitan a, por ejemplo, una alarma, una luz indicadora, una pantalla (por ejemplo, un monitor del ordenador, una interfaz del usuario gráfica (GUI), etc.), una impresora configurada para imprimir, por ejemplo, en medios tangibles (que incluyen, por ejemplo, papel o cinta), y similares. En algunos casos, el sistema de señales indica, por ejemplo, con sonidos, luces o muestra de cualquier otra manera, a un usuario si una tinción histológica es adecuada o inadecuada.
En algunos casos, el sistema de señales indica, por ejemplo, sonidos, luces o muestra de cualquier otra manera, a un usuario la calidad de la tinción histológica. Por ejemplo, en algunos casos, el sistema puede incluir una pantalla configurada para informar un resultado de una o más evaluaciones generadas de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción. En algunos casos, el sistema puede transmitir el resultado a una pantalla remota o transmitir el resultado como datos (por ejemplo, transmitir a un almacén de datos, transmitir a un usuario por medios electrónicos (por ejemplo, correo electrónico), etc.). En algunos casos, un sistema puede informar la evaluación de la tinción histológica como parte de un informe más amplio, por ejemplo, como parte de un recuento de células o un informe hematológico completo.
El circuito de procesamiento de imágenes está específicamente configurado o programado para realizar las funciones de acuerdo con los métodos como se describen en la presente descripción, que incluyen las funciones de cuantificación de parámetros de color, las funciones de determinación del color distintivo y las tareas de comparación, y puede incluir al menos una unidad de procesamiento de datos para realizar funciones relacionadas con los datos.
Por "unidad de procesamiento de datos", como se usa en la presente descripción, se entiende cualquier combinación de hardware y/o software que realizará las funciones que se requieren de ella. Por ejemplo, cualquier unidad de procesamiento de datos en la presente descripción puede ser un microprocesador digital programable tal como el disponible en forma de controlador electrónico, ordenador central, servidor u ordenador personal (de escritorio o portátil). Donde la unidad de procesamiento de datos es programable, la programación adecuada puede comunicarse desde una ubicación remota a la unidad de procesamiento de datos, o guardada previamente en un producto de
programa de ordenador (como un medio de almacenamiento legible por ordenador portátil o fijo, ya sea basado en un dispositivo magnético, óptico o de estado sólido).
Sustancialmente, cualquier circuito puede configurarse para un arreglo funcional dentro de los dispositivos y sistemas para realizar los métodos descritos en la presente descripción. La arquitectura de hardware de tales circuitos, incluye, por ejemplo, un ordenador configurado específicamente, bien conocida por un experto en la técnica, y puede comprender componentes de hardware que incluyen uno o más procesadores (CPU), una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de solo lectura (ROM), un medio de almacenamiento de datos interno o externo (por ejemplo, unidad de disco duro). Tales circuitos también pueden comprender una o más tarjetas gráficas para procesar y enviar información gráfica a los medios de visualización. Los componentes anteriores pueden interconectarse adecuadamente a través de un bus dentro de los circuitos, por ejemplo, dentro de un ordenador de uso específico. Los circuitos pueden comprender además interfaces adecuadas para comunicarse con componentes externos de propósito general, tal como un monitor, teclado, mouse, red, etc. En algunas modalidades, el circuito puede ser capaz del procesamiento paralelo o puede ser parte de una red configurada para el cálculo paralelo o distributivo para aumentar la potencia de procesamiento para los presentes métodos y programas. En algunas modalidades, el código de programa leído desde el medio de almacenamiento se puede escribir en una memoria proporcionada en una placa expandida insertada en el circuito, o una unidad expandida conectada al circuito, y una CPU o similar proporcionada en la placa expandida o la unidad expandida puede realmente realizar una parte o todas las operaciones de acuerdo con las instrucciones de la programación, para lograr las funciones descritas.
Los dispositivos y sistemas de la presente descripción pueden incluir además una "memoria" que sea capaz de almacenar información de manera que sea accesible y recuperable en una fecha posterior por un ordenador. Puede elegirse cualquier estructura de almacenamiento de datos conveniente, en base a los medios usados para acceder a la información almacenada. La información puede almacenarse en una "memoria permanente" (es decir, memoria que no se borra por la terminación del suministro eléctrico a un ordenador o procesador) o "memoria no permanente". El disco duro del ordenador, el CD-ROM, el disquete, la unidad flash portátil y el DVD son todos ejemplos de memoria permanente. La memoria de acceso aleatorio (RAM) es un ejemplo de memoria no permanente. Un archivo en la memoria permanente puede editarse y reescribirse.
En algunos casos, el sistema puede incluir una memoria que contiene colores distintivos de referencia para realizar las comparaciones de las evaluaciones como se describió en la presente descripción. Por ejemplo, en algunos casos, una memoria del sistema instantáneo puede incluir uno o más valores diana de referencia de color distintivo, uno o más intervalos de referencia de color distintivo, uno o más umbrales de referencia de color distintivo y sus combinaciones.
Además de los componentes de los dispositivos y sistemas de la presente descripción, por ejemplo, como se describió anteriormente, los sistemas de la descripción pueden incluir una serie de componentes adicionales, tales como dispositivos de salida de datos, por ejemplo, monitores y/o altavoces, dispositivos de entrada de datos, por ejemplo, puertos de interfaz, teclados, etc., componentes de manejo de fluidos, componentes de manejo de diapositivas, fuentes de alimentación, etc.
Medio legible por ordenador
La presente descripción incluye un medio legible por ordenador, incluido un medio legible por ordenador no transitorio, que almacena instrucciones para evaluar un espécimen teñido histológicamente en función de un color distintivo determinado a partir de una imagen digital del espécimen teñido histológicamente. Los aspectos de la presente descripción incluyen un medio legible por ordenador que almacena instrucciones que, cuando se ejecutan mediante un dispositivo informático, hacen que el dispositivo informático realice uno o más de las etapas para definir una ROI en una imagen digital a color de un espécimen teñido histológicamente, al cuantificar parámetros de color a partir de una imagen digital a color de un espécimen teñido histológicamente, determinar un color distintivo de un espécimen teñido histológicamente, comparar un color distintivo determinado con un color distintivo de referencia para evaluar un espécimen teñido histológicamente.
En algunos casos, un medio legible por ordenador de la presente descripción almacena instrucciones que hacen que un dispositivo informático realice una evaluación, por ejemplo, una evaluación de la adecuación de la tinción histológica, una evaluación de la calidad de la tinción histológica, etc., en base a una comparación de un color distintivo determinado de una imagen digital a color del espécimen y el color distintivo de referencia almacenado en una biblioteca en el medio legible por ordenador. En algunos casos, una biblioteca de colores distintivos de referencia puede ser específica para una categoría particular de tinciones histológicas, por ejemplo, un medio legible por ordenador puede almacenar una biblioteca de colores distintivos de referencia específicamente para tinciones hematológicas, por ejemplo, tinciones de Romanowsky, etc.
En algunos casos, un medio legible por ordenador de la presente descripción almacena solo una biblioteca de colores distintivos de referencia como se describió en la presente descripción. En otros casos, un medio legible por ordenador de la presente descripción almacena al menos ambas instrucciones que hacen que un dispositivo informático realice una o más de las etapas de acuerdo con los métodos como se describen en la presente descripción y una biblioteca
de colores distintivos de referencia. En algunos casos, un medio legible por ordenador que almacena tanto las instrucciones que hacen que un dispositivo informático realice uno o más de las etapas de acuerdo con los métodos como se describen en la presente descripción y una biblioteca de colores distintivos de referencia es específica para las tinciones hematológicas, por ejemplo, las tinciones de Romanowsky, etc.
En ciertas modalidades, las instrucciones de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción pueden codificarse en un medio legible por ordenador en forma de "programación," donde el término "medio legible por ordenador" como se usa en la presente descripción se refiere a cualquier medio de almacenamiento o transmisión que participa en el suministro de instrucciones y/o datos a un ordenador para su ejecución y/o procesamiento. Ejemplos de medios de almacenamiento incluyen un disquete, disco duro, disco óptico, disco magneto-óptico, CD-ROM, c D-R, cinta magnética, tarjeta de memoria no volátil, ROM, DVD-ROM, disco Blue-ray, disco de estado sólido, y almacenamiento conectado en red (NAS), ya sea que dichos dispositivos sean internos o externos al ordenador. Un archivo que contiene información puede "almacenarse" en un medio legible por ordenador, donde "almacenar" significa grabar la información de manera que sea accesible y recuperable en una fecha posterior por un ordenador.
El método implementado por ordenador descrito en la presente descripción puede ejecutarse mediante el uso de la programación que puede escribirse en uno o más de cualquier número de lenguajes de programación informáticos. Tales lenguajes incluyen, por ejemplo, Java (Sun Microsystems, Inc., Santa Clara, California), Visual Basic (Microsoft Corp., Redmond, Washington) y C++ (AT&T Corp., Bedminster, Nueva Jersey), así como también muchos otros.
Los siguientes ejemplos se ofrecen a modo de ilustración y no por medio de limitación.
Ejemplos
Ejemplo 1: Método para evaluar patrones de coloración en un espécimen teñido de tipo Romanowsky mediante el uso de un conjunto de 6 parámetros de color (es decir, "método de coeficientes de coloración")
El método usó imágenes digitales de un frotis de espécimen hematológico teñido de tipo Romanowsky, obtenido de un microscopio óptico equipado con una cámara de color con dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) en formato rojo, verde y azul (RGB). Para cada píxel, se midieron 3 parámetros de color (valores digitalizados de 8 bits de absorbancia acumulada en los canales espectrales rojo, verde y azul) y se calcularon 3 coeficientes de color (un coeficiente rojo, un coeficiente azul y un equilibrio azul-rojo) para caracterizar el matiz e intensidad del color para cualquier píxel dado en la imagen. Se calculó un coeficiente rojo como una relación del valor de intensidad media en el canal rojo frente al canal verde, un coeficiente azul se calculó como una relación del valor de intensidad media en el canal azul frente al canal rojo, mientras que un equilibrio azul-rojo fue una relación del Coeficiente Azul versus el Coeficiente Rojo.
Estos coeficientes se idearon estratégicamente para caracterizar las tinciones de tipo Romanowsky. El principio científico detrás de este método aprovecha un concepto de colores complementarios y se basa en los espectros de absorbancia de las tinciones de tipo Romanowsky. Un reactivo de tinción de tipo Romanowsky típicamente consta de dos colorantes principales (eosina y azul celeste/azul de metileno), sus derivados y aditivos complementarios. Un espectro de absorbancia de la tinción de Romanowsky normalmente tiene dos bandas de absorbancia principales con picos ubicados en A ~520 nm y A ~650 nm correspondientes a eosina y azul celeste/azul de metileno, respectivamente (Figura 1).
Cuando un espécimen absorbe luz blanca en el intervalo rojo del espectro óptico, A ~650 nm, la luz resultante que sale del espécimen se agotará de los fotones rojos y producirá un color azul con sus matices. De manera similar, cuando un espécimen absorbe luz blanca en el intervalo verde del espectro, A ~520 nm, la luz resultante que sale del espécimen se agotará de los fotones verdes y producirá un color rojo y sus matices. Para las áreas de las muestras que contienen ambas moléculas de tinte en diferentes cantidades, una combinación de absorbancia diferencial en A ~520 nm y A ~650 nm produce un color púrpura y sus matices. En dependencia de la composición molecular, los diferentes compartimentos intracelulares se teñirán en colores azul, rojo, púrpura y sus diversos matices (para obtener una explicación más detallada de los colores/matices típicos que se encuentran en las células sanguíneas teñidas con tinciones de Romanoswky, consulte, Brown, Hematology Principles and Procedures, 6ta edición, 1993. Lea y Febiger, Philadelphia, páginas 102-105; Carr y Rodak, Clinical Hematology Atlas, 3ra edición, 2009. Saunders Elsevier).
Cuando se examinó un frotis de sangre teñido con el microscopio óptico digital, un detector CCD a color (con tres canales, rojo, verde y azul, RGB) registró diferentes señales de acuerdo con la absorción espectral del espécimen. Cada canal de color (R, G y B) tiene diferentes sensibilidades en diferentes intervalos espectrales como se muestra en la Figura 2. Cuando un espécimen absorbe luz blanca en el intervalo espectral verde, A ~520 nm, la señal en el canal verde será baja debido a la absorbancia, mientras que la señal en el canal rojo será más alta.
Por lo tanto, un valor de intensidad en el canal rojo, R, caracteriza la intensidad del color rojo en el espécimen (rojo oscuro o claro), mientras que una relación del valor de intensidad roja sobre el valor de intensidad verde, G (que comprende un Coeficiente rojo en este método), cuantifica el matiz del color rojo: Coeficiente rojo = Señal roja / Señal verde.
De manera similar, un valor de intensidad en el canal azul, B, caracteriza la intensidad del color azul en el espécimen (azul oscuro o claro), mientras que una relación del valor de intensidad azul sobre el valor de intensidad rojo, R, (que comprende un Coeficiente azul en este método) cuantifica el matiz del color azul: Coeficiente azul = Señal azul / Señal roja.
Una relación de Coeficiente azul sobre Coeficiente rojo proporciona una medida del equilibrio entre dos intervalos espectrales clave (azul y rojo), y cuantifica respectivamente un matiz púrpura: Equilibrio Azul-Rojo = Coeficiente Azul / Coeficiente Rojo.
Figura 1: Ejemplos de espectros de absorción para dos tipos de tinciones de Romanowsky, Wright Giemsa y May Grunwald, con las principales posiciones de las bandas de absorbancia en A ~520 nm y A ~650 nm.
Figura 2: Ejemplo de respuesta espectral para una cámara CCD a color.
Ejemplo 2: Prueba del "método de coeficientes de coloración" mediante el uso de una diana de calibración de color con una máscara de color bien definida
Se probó un concepto del presente método mediante el uso de una diana de calibración de color con una máscara de color bien definida (Figura 3A). Los datos calculados para varios matices de colores rojo, azul y púrpura en la máscara (Figura 3B) validan el concepto del método. Por ejemplo, un coeficiente azul obtenido para los colores azules fue significativamente mayor en comparación con los colores que no son azules, mientras que un color azul más oscuro frente a un azul más claro se discrimina por un valor medio de una señal azul. De manera similar, los colores rojizos tienen un valor más alto de Coeficiente rojo, con una intensidad variable de la señal roja de acuerdo con la luminosidad u oscuridad del color rojo. El equilibrio azul-rojo proporcionó información adicional sobre la relación (equilibrio) de los matices rojos y azules en el color específico, que respectivamente mostró valores altos para los colores azules, valores bajos para los colores rojos y alrededor de un valor unitario para los matices púrpura.
Figura 3: Una máscara de color diana con colores bien definidos fabricados de acuerdo con el diagrama de cromaticidad de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) (Figura 3A), y un conjunto de características de color calculadas para la máscara diana (Figura 3B).
Ejemplo 3: Evaluación de la coloración de eosinófilos y glóbulos rojos mediante el "método de coeficientes de coloración"
Este ejemplo demuestra cómo se aplicó el presente método para evaluar la coloración de los eosinófilos y los glóbulos rojos en diferentes frotis teñidos con una tinción de Wright-Giemsa. Como se ve a partir de los datos proporcionados, una célula eosinófila pálida se distingue claramente de una célula eosinófila más oscura por tener valores más altos de señales R, G, B, mientras que los matices más rojizos (para los gránulos) o más azulados (para los núcleos) para cada uno el color principal puede distinguirse por valores variables de coeficientes de color (Figura 4). De manera similar, un eritrocito normal puede discriminarse de un eritrocito con policromasia por el valor del Equilibrio Azul-Rojo, lo que indica que una célula policromática tiene un mayor grado de matiz azul que la célula normal, con valores de Equilibrio Azul-Rojo de 1,03 (policromático) frente a 0,85 (normal) (Figura 5).
Figura 4: Aplicación del presente método para evaluar imágenes de coloración de eosinófilos de frotis teñidos con Wright-Giemsa (Figura 4A), y el conjunto de características de color calculadas (por separado para gránulos y núcleos) para dos eosinófilos diferentes (Figura 4B).
Figura 5: Aplicación del presente método para evaluar la coloración de eritrocitos en una imagen de un frotis teñido con Wright-Giemsa (Figura 5A), y el conjunto de características de color calculadas para eritrocitos normales y policromáticos (Figura 5B).
Ejemplo 4: Calibración de la fuente de iluminación del microscopio digital para la medición de la coloración mediante el uso de una normalización de portaobjetos en blanco
Se tomaron imágenes de un portaobjetos en blanco para estandarizar un microscopio digital para la medición de la coloración de las células. Las imágenes de un portaobjetos en blanco se usaron para calcular los valores de RGB medios y los 3 coeficientes de color. De esta forma, se cuantificaron el intervalo espectral y el nivel de brillo de la iluminación en el plano del objeto del microscopio, así como también el equilibrio de color de la cámara CCD. Los estudios indican que la medición de la coloración celular en el mismo espécimen puede relacionarse entre diferentes microscopios mediante el uso de la normalización de portaobjetos en blanco.
La Tabla 1 demuestra que, en dependencia de la fuente de luz usada en el microscopio, las imágenes del portaobjetos en blanco tomadas con la misma óptica de microscopio y detector CCD (24 bits RGB, 8 bits/color) muestran un equilibrio de color y un brillo ligeramente diferentes.
Tabla 1.
Mediante el uso de una calibración de portaobjetos en blanco, se estableció una relación cuantitativa entre el intervalo de iluminación espectral de la fuente de luz usada en el microscopio y el patrón de coloración que produce en la imagen (Nota: la calibración de portaobjetos en blanco se realiza mediante el uso del mismo detector (por ejemplo, una cámara CCD a color) como se usa para obtener imágenes de especímenes).
Ejemplo 5: Relación cuantitativa entre la absorbancia espectral de la tinción de Romanowsky y el patrón de coloración que produce en el espécimen mediante el uso del "método del coeficiente de coloración"
Este ejemplo demuestra cómo el "método del coeficiente de coloración" puede relacionar el espectro de absorbancia de la tinción con la coloración celular que produce en los frotis de sangre teñidos (mediante el uso de un protocolo de tinción predefinido particular) mediante el cálculo de 6 parámetros de color (3 valores RGB medios y 3 coeficientes de color). De esta forma, el impacto de incluso los cambios más pequeños en la formulación química o los procesos usados en la formulación de la tinción puede relacionarse cuantitativamente con los cambios en la coloración de las células.
Los frotis de sangre preparados a partir del mismo espécimen de sangre se tiñeron con dos formulaciones ligeramente diferentes de la tinción de Wright-Giemsa.
Los espectros de absorbancia de dos formulaciones de tinción usadas en la prueba se proporcionan en la Figura 6. En particular, los principales picos de absorbancia para dos formulaciones de tinción diferentes no solo difieren en sus amplitudes (refleja la concentración de las moléculas de los colorantes), sino también en la posición espectral de los picos de longitudes de onda que se reflejan en la modificación química de las moléculas de los colorantes. Las imágenes de dos células basófilas (Figura 7) seleccionadas de los frotis teñidos con las formulaciones de colorante 1 y 2 (mediante el uso del mismo protocolo de tinción) indicaron que las células teñidas con diferentes formulaciones exhiben matices ligeramente diferentes de azul, rojo y especialmente púrpura, incluso si la intensidad de la coloración (oscura o clara) puede ser similar. Es importante destacar que el análisis de los valores de equilibrio Azul-Rojo indicó que el basófilo 2 tiene una coloración más púrpura, mientras que el basófilo 1 era principalmente azul, con valores de equilibrio Azul-Rojo de 1,27 (material nuclear) y 1,45 (material granular) para el basófilo 2 y 2,25 (material nuclear) y 2,63 (material granular) para basófilo 1, respectivamente.
Figura 6. Espectros de absorbancia de dos formulaciones diferentes de tinción de Wright-Giemsa usadas para teñir frotis de sangre con el mismo protocolo de tinción.
Figura 7. Imágenes de dos células basófilas (del mismo espécimen de sangre) adquiridas en portaobjetos teñidos con formulaciones ligeramente diferentes de tinción de Wright-Giemsa, (a) tinción 1; (b) tinción 2. Los datos se adquirieron en el mismo microscopio, mediante el uso de la misma fuente de luz y cámara CCD.
Ejemplo 6: Cálculos a partir de especímenes de portaobjetos teñidos para caracterizar la calidad de la coloración
Se colocó un portaobjetos que contenía un espécimen teñido a analizar bajo un microscopio conectado a una cámara digital. Se aplicaron algoritmos informáticos para localizar las células teñidas y otros elementos del espécimen en el espécimen teñido y se capturaron imágenes. A continuación, se usaron algoritmos para extraer las características de color de los elementos celulares y subcelulares del espécimen que caracterizaban los atributos de la tinción, por ejemplo, los valores medios de los canales rojo, verde y azul, su densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación o sus respectivas relaciones rojo/azul, azul/verde, verde/rojo. Adicionalmente, se usaron varios cálculos para caracterizar la calidad de la coloración, incluidos los vectores que caracterizan los colores de los núcleos celulares y el citoplasma para cada tipo de célula individual o las relaciones de los mismos, que se describen a continuación:
En donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI de la imagen digital que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo;
en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI de la imagen digital que comprende el citoplasma de una célula o una porción del mismo,
en donde "Media" representa el valor de intensidad media para cada canal de color sobre una ROI de la imagen digital que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo;
NSCVftgi yf ( Media man?) ( Media ¡¡miración ) "t" ( Mediaiumjnoádad )
en donde "Media" representa los valores medios de matiz, saturación y luminosidad sobre una ROI de la imagen digital que comprende el núcleo de una célula o una porción del mismo;
NSCVrgb = Vector de color de tinción nuclear basado en valores en los canales en rojo, verde y azul; CSCVrgb = Vector de color de tinción citoplasmática basado en valores en los canales rojo, verde y azul; NSCVhsl = Vector de color de tinción nuclear representado por sus valores de matiz, saturación y luminosidad; CSCVhsl = Vector de color de tinción citoplasmática representado por sus valores de matiz, saturación y luminosidad.
Luego, esta información se usó para caracterizar las tinciones y establecer criterios de umbral de acuerdo con si las muestras teñidas se consideraban aceptables para uso clínico, instrumental o de investigación. Las características del espécimen se interrogaron frente a esos umbrales para determinar si la calidad de la tinción era aceptable o no, y para determinar la usabilidad.
Ejemplo 7: Cálculos a partir de imágenes digitales de especímenes teñidos para aprendizaje automático y evaluaciones de calidad de coloración
Se recopila previamente una base de datos de imágenes de entrenamiento, compuesta por imágenes de células de calidad de tinción conocida aceptable e inaceptable de acuerdo con lo determinado por profesionales calificados. Estas imágenes se procesan para la segmentación de células en varios ROI. Se aplican algoritmos para extraer características del color distintivo de elementos celulares y subcelulares en las imágenes que caracterizan sus atributos de tinción, que incluyen, pero no se limitan a, valores medios para los canales rojo, verde y azul, su densidad óptica, matiz, luminosidad, saturación, o sus respectivas relaciones Rojo/Azul, Azul/Verde, Verde/Rojo. Estos valores describen el color distintivo de los ROI elegidos para una imagen dada para cada espécimen. En función de los parámetros de características extraídos y la clasificación dada por profesionales capacitados, se desarrolla un clasificador previamente entrenado mediante el uso de un algoritmo de clasificación de Máquina de Vectores de Soporte (SVM) o similar, que es capaz de clasificar la calidad de la tinción en consecuencia.
Luego, un portaobjetos que contiene un espécimen teñido para analizarse se coloca bajo un microscopio conectado a una cámara. Se aplican algoritmos informáticos para localizar células teñidas u otros elementos del espécimen y segmentarlos en las regiones de interés deseadas. Estos luego se procesan mediante el uso del clasificador previamente entrenado y la calidad de la tinción se determina automáticamente (ver la Figura 8).
Esta metodología puede usarse para caracterizar y evaluar la calidad de la tinción de varios aspectos diferentes de interés. Por ejemplo, puede evaluarse la calidad de la tinción de poblaciones de células individuales (por ejemplo, la calidad de la tinción de la población de células de linfocitos, etc.) en un frotis, o sus compartimentos celulares (por ejemplo, la calidad de la tinción del citoplasma de todos los neutrófilos en un frotis, etc.), o poblaciones celulares combinadas (por ejemplo, la calidad general de la tinción, incluidas todas las poblaciones celulares en un frotis y, por lo tanto, la calidad de la tinción de todo el frotis teñido).
Para ilustrar este concepto, se usaron imágenes de células de un linfocito débilmente teñido y un linfocito profundamente teñido. Las células en las imágenes se segmentaron en diferentes ROI: una ROI de núcleos y una ROI de células completas, el citoplasma estaba contenido entre la ROI de núcleos y la ROI de células completas. Se midieron los valores medios de los canales rojo, verde y azul para la ROI del núcleo de cada célula (ver Tabla 2).
Tabla 2.
Estos valores de color característicos contienen la información relativa al color característico de cada núcleo celular. Esta información puede representarse de muchas maneras para caracterizar la coloración de cada una de estas ROI.
Por ejemplo, estos pueden interconvertirse a otros valores como HSV, HSL o notación hexadecimal que los describen, y usarse en combinación para representar el color medio de la ROI elegido. Puede verse una visualización del color descriptivo representativo del núcleo en cada caso del ejemplo anterior (derivado de los valores de color característicos relacionados con el color en una tabla de colores de referencia) al ingresar los valores de color numéricos (por ejemplo, como se presenta en la Tabla 3 más abajo) en un convertidor de color o generador de color (por ejemplo, de acuerdo a como esté disponible a través de varias utilidades en línea o fuera de línea, incluidas, pero no limitadas a, http(colon)//rapidtables(dot)com/convert/color/index(dot)htm).
Tabla 3.
Como ejemplo, se analizaron imágenes de varios linfocitos de diferentes especímenes teñidos con tinción débil o profunda para obtener los valores de los colores distintivos de RBG para sus núcleos (Tabla 4), y los valores distintivos de RGB correspondientes se trazaron como dispersión 3D (Figura 9).
Tabla 4.
De la Figura 9 es evidente que las dos tinciones tienden a agruparse en ubicaciones espaciales distintas, lo que ilustra cómo un algoritmo SVM podría categorizar y separar grupos de manera similar. Luego, cuando se procesan nuevas imágenes de frotis de calidad de tinción desconocida, el algoritmo clasificador podría clasificar la calidad del color del frotis mediante el uso de sus valores característicos para determinar a qué grupo se ajusta mejor. Así puede determinarse la calidad de la tinción.
Además de usar los valores del color distintivo por separado o en combinación, también puede convertirse a otros valores únicos o múltiples que representarían el valor del color distintivo para la ROI de la célula seleccionada. Estos valores de color característicos, en cualquier forma que se representen, pueden usarse como características extraíbles. Por ejemplo, las características podrían expresarse como vectores representativos del color distintivo, o las relaciones de los mismos. Por ejemplo, los valores del color distintivo RBG individuales para una ROI en particular pueden ser descritos por el ángulo y la magnitud de su vector resultante de la siguiente manera:
vrgb = (cos_1( Medicirojo ))
Pcscvrgb - cos 1 ( Me día azul / CSCVrgb )
6Nscvrqb — ( cos l {Mediamjo¡) J 
PcSCVfni — eOS [MedidiuminasUiad / C S C V fo i)
NSCVrgb= Vector de color de tinción nuclear basado en valores en los canales rojo, verde y azul; CSCVrgb= Vector de color de tinción citoplasmática basado en valores en los canales rojo, verde y azul; NSCVhsl= Vector de color de tinción nuclear representado por sus valores de matiz, saturación y luminosidad; CSCVhsl= Vector de color de tinción citoplasmática representado por sus valores de matiz, saturación y luminosidad. p y 0 describen la dirección de un vector en el espacio 3D.
De manera similar, cualquier otra representación de estos valores, incluidos los vóxeles o similares, también podría usarse para representar los valores del color distintivo y como características extraíbles.
Aunque la invención anterior se ha descrito en algún detalle a modo de ilustración y ejemplo para propósitos de claridad de comprensión, es fácilmente evidente para los expertos en la técnica a la luz de las enseñanzas de esta invención que pueden hacerse ciertos cambios y modificaciones a la misma.
En consecuencia, lo anterior meramente ilustra los principios de la invención. Se apreciará que los expertos en la técnica serán capaces de concebir varios arreglos que, aunque no se describen o muestran explícitamente en la presente descripción, expresa los principios de la invención.
Además, todos los ejemplos y el lenguaje condicional citado en la presente descripción pretenden, principalmente auxiliar al lector en la comprensión de los principios de la invención y los conceptos aportados por los inventores para promover la técnica, y se construyen sin limitarse a aquellos ejemplos y condiciones mencionadas específicamente.
Claims (11)
1. Un sistema informático para evaluar un espécimen teñido histológicamente, el sistema comprende:
a) un microscopio;
b) una cámara digital a color adjunta al microscopio y configurada para obtener una imagen digital a color del espécimen;
c) una biblioteca que comprende una pluralidad de colores distintivos de referencia específicos de características biológicas de especímenes de referencia teñidos histológicamente;
d) circuitos de procesamiento de imágenes configurados para:
i. definir en la imagen digital a color una región de interés "ROI" basada en una característica biológica del espécimen;
ii. separar la imagen digital a color en canales de color individuales; y
iii. determinar un color distintivo para la ROI, en donde el color distintivo comprende la cuantificación de uno o más parámetros de color sobre la ROI para uno o más de los canales de color individuales; y iv. comparar el color distintivo determinado con uno o más colores distintivos de referencia de la pluralidad de colores distintivos de referencia de la biblioteca para evaluar el espécimen teñido histológicamente, caracterizado porque el color distintivo comprende un primer coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un primer canal de color al valor de intensidad media para un segundo canal de color; un segundo coeficiente de color calculado al determinar la relación del valor de intensidad media para un tercer canal de color a la intensidad media para el primer o el segundo canal de color; y un tercer coeficiente de color calculado al determinar la relación del primer coeficiente de color al segundo coeficiente de color.
2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema comprende una única memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y se configura para recibir la imagen digital a color.
3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema comprende una primera memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes que almacena la biblioteca y una segunda memoria conectada al circuito de procesamiento de imágenes configurado para recibir la imagen digital a color.
4. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el sistema comprende además un sistema de señales para informar del resultado de la evaluación.
5. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el uno o más parámetros de color comprenden la intensidad media de un canal de color individual.
6. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la pluralidad de colores distintivos de referencia se deriva de especímenes teñidos histológicamente de referencia.
7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el sistema evalúa si el color distintivo determinado está dentro de un intervalo predeterminado y, cuando está dentro del intervalo, el espécimen se libera para su posterior procesamiento.
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el sistema evalúa si el color distintivo determinado está fuera de un intervalo predeterminado y, cuando está fuera del intervalo, el espécimen se retiene para evitar un procesamiento posterior.
9. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el sistema evalúa la calidad de la tinción histológica para proporcionar una evaluación de la calidad de la tinción.
10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, en donde el circuito de procesamiento de imágenes se configura además para identificar la ROI en base a la evaluación.
11. El sistema de conformidad con las reivindicaciones 9 o 10, en donde el circuito de procesamiento de imágenes se configura además para diferenciar la ROI de otras características de la imagen en base a la evaluación.
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