RU2803025C2 - Способ анализа биологического образца, содержащего биологические клетки, и анализирующее устройство для осуществления способа анализа - Google Patents

Abstract

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении скорости и точности проведения анализа биологических образцов жидкостей, содержащих клетки крови. Технический результат достигается за счёт того, что пропускают биологические клетки подлежащего анализу биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра, измеряют N параметров цитометрии для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, определяют, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой заданы в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, автоматически кластеризуют определенные точки в различные кластеры клеток в зависимости от измеренных параметров цитометрии, идентифицируют популяции клеток, определенные различными кластерами клеток в файле кластера образца, подсчитывают точки каждого кластера клеток в файле кластера образца, сравнивают файл кластера образца с файлами эталонного кластера, где каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу анализа биологического образца, содержащего биологические клетки и, в частности, клетки крови, и к анализирующему устройству, выполненному с возможностью реализации данного способа анализа.

Клетки, циркулирующие в крови, включают безъядерные клетки, которые представляют собой красные кровяные тельца или эритроциты (около 5 миллионов на мм³ обычной крови), тромбоциты (около 300000 на мм³) и включают ядросодержащие клетки, лейкоциты (около 10 000 на мм³). Кровь может содержать другие ядросодержащие клетки, такие как эритробласты, которые представляют собой красные кровяные тельца или другие более редкие клетки. Каждый тип клеток составляет то, что также называется популяцией.

Другие биологические текучие среды содержат клетки крови, такие как спинномозговая жидкость или моча. Ниже речь идет о биологическом образце, но не только об образце крови, но и обо всех биологических жидкостях, содержащих клетки крови.

Традиционные гематологические анализаторы, использующие проточную цитометрию или нет, предназначены для выполнения полного анализа крови и предоставления качественной информации при выявлении количественных аномалий по типу клеток.

Цитометрическое оборудование, специализирующееся на иммуногематологии, позволяет, благодаря более сложным технологиям и применению специальных реагентов, выявлять гематологические патологии, которые могут поражать все типы клеток.

Следует напомнить, что проточная цитометрия заключается в проведении по меньшей мере одного гидродинамического фокусирования и пропускании клеток крови по одной через измерительное устройство, которое, в зависимости от реализации, выполняет определенное количество физических измерений для каждой клетки. Для того, чтобы измерения выполнялись четко, ячейки следует разделять и прокручивать со скоростью, позволяющей проводить измерения и их получение. Кроме того, должно быть достаточное количество подсчетов, чтобы обеспечить надлежащую статистическую оценку каждой популяции. Для этого образец крови анализируется не в чистом виде, а в разбавленном виде. Кроме того, с учетом количества красных кровяных телец, которое в тысячу раз больше, чем количество лейкоцитов, образец для проведения анализа, который статистически репрезентативен для популяций лейкоцитов, должен пропускаться в цитометре в течение нескольких минут. Другое решение для сокращения времени прохождения образца в цитометре в десять раз заключается в проведении, помимо разбавления образца, лизиса, который избирательно разрушает красные клетки крови, чтобы иметь образец с достаточной концентрацией лейкоцитов и, следовательно, иметь статистически правильные подсчеты для данных популяций.

Есть два типа параметров производимой проточной цитометрии:

- физического или морфологического характера: измерение объема клеток по импедансу (эффект Култера), измерения оптического поглощения, дифракция под разными углами, возникающая при прохождении каждой клетки в лазерном луче, и измерение флуоресценции нуклеиновых кислот становится флуоресцентным с помощью одного или нескольких флуорохромов, ранее введенных в присутствии клеток. Эти данные позволяют охарактеризовать каждую клетку по ее объему, по оптическому поглощению, которое зависит от ее поверхности и ее содержимого, по внутренней сложности, по природе ее поверхности, по составу и по нуклеарной активности по отношению к зародышевым клеткам;

- либо иммунологического характера (иммуногематология): образец помещается в присутствие реагентов, содержащих антитела, конъюгированные с флуорохромом и специфичные для рецепторов, экспрессируемых на поверхности определенных клеток. Прохождение клеток одним или несколькими лазерными лучами генерирует сигналы, пропорциональные маркерам на поверхности клеток, и, таким образом, позволяет характеризовать клетки.

Известный способ анализа биологического образца, содержащего биологические клетки, включает следующие этапы:

пропускают биологические клетки подлежащего анализу биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра,

- измеряют N параметров цитометрии, таких как морфологическая или иммунологическая цитометрия, для каждой биологической клетки, содержащейся в подлежащем анализу биологическом образце,

определяют, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой заданы в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, где N - целое число, большее или равное 2,

- для оборудования, функция которого ограничивается полным анализом крови, кластеризуют точки в различные кластеры клеток в зависимости от измеренных параметров цитометрии, чтобы определить файл кластера образца, этап кластеризации затем выполняется с использованием методов автоматического зонирования, статистических методов или методов точечной плотности,

- для более сложного оборудования для гемато-иммунологических измерений,

• либо визуальный анализ оператором, например гематологом, специалистом по цитометрии, представлений точек, определенных на двух осях измерения, и кластеризация точек в разные кластеры клеток в соответствии с критериями кластеризации по пороговым значениям или т.п., либо по зонам, выбранным оператором,

• или автоматическая кластеризация точек в различные кластеры клеток в зависимости от измеренных параметров цитометрии, чтобы определить файл кластера образца, и компьютерный анализ файла кластера образца и, в частности, различных кластеров клеток, этап анализа, направленный на определение и количественное определение кластеров клеток, имеющих общие характеристики,

- идентификация оператором одной или нескольких аномалий в файле кластера образца по сравнению с нормальными образцами.

На основании выявленных аномалий, например, путем пересечения числовых пороговых значений (аномально низкое или аномально высокое количество клеток определенного типа), и на основании своего опыта в медицинской цитометрии, оператор может быть способен либо непосредственно определить патологию пациента, чей биологический образец был проанализирован, и связанное с ним лечение, или составить прогноз относительно возможной патологии пациента, чей биологический образец был проанализирован, и рассмотреть дополнительные анализы крови, чтобы подтвердить его прогноз.

Однако этапы кластеризации, анализа и идентификации весьма субъективны и сильно зависят от опыта оператора в цитометрии, так что диагноз или прогноз, устанавливаемый для пациента оператором, зависит от квалификации и опыта оператора. Однако эти этапы трудоемки и требуют много времени. Скорость обработки данного оборудования ниже, чем у гематологических счетчиков.

Кроме того, цитометрия в иммуногематологии с использованием антител для очень специфической характеристики клеток использует дорогостоящие продукты, что затрудняет использование цитометрии в качестве традиционного метода.

Наконец, данный тип анализа, направленный на кластеризацию клеток, имеющих общие характеристики, предназначен для подсчета и квалификации популяций для определения их аномалий по типу популяции. Следовательно, в данном типе анализа не используются все данные, как общая картина образца пациента.

Настоящее изобретение направлено на преодоление данных недостатков и внедрение новой парадигмы за счет использования данных, собранных проточным цитометром, для характеристики биологических клеток, автоматической кластеризации их по кластерам, идентификации и оценки популяций кластеров, а также рассмотрения всех данных как совокупности представления изображения биологического образца, а также для обработки этого изображения относительно эталонных изображений.

Техническая проблема, лежащая в основе изобретения, состоит, в частности, в создании способа анализа биологического образца, содержащего биологические клетки, который оптимизирует обработку данных измерений, который гарантирует воспроизводимость полученных результатов, с гарантией, что данный процесс совместим с высокоскоростным оборудованием и не требует от оператора особых навыков или времени.

С этой целью настоящее изобретение относится к способу анализа биологического образца, содержащего биологические клетки, включая клетки крови, причем способ анализа содержит следующие этапы:

пропускают биологические клетки подлежащего анализу биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра,

- измеряют N параметров цитометрии биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце,

определяют, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой заданы в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, где N - целое число, большее или равное 3,

- автоматически кластеризуют определенные точки в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, чтобы задать файл кластера образца, причем файл кластера образца предпочтительно является компьютерным файлом, описывающим в цифровом виде подлежащий анализу биологический образец, предпочтительно записанный в соответствии со стандартом,

идентифицируют популяции клеток, заданные различными кластерами клеток в файле кластера образца,

подсчитывают точки каждого кластера клеток в файле кластера образца,

сравнивают файл кластера образца с файлами эталонного кластера, причем каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца.

Такая конфигурация способа анализа согласно настоящему изобретению позволяет автоматически идентифицировать возможное сходство между файлом кластера образца, который в цифровом виде описывает подлежащий анализу биологический образец и один или более файлов эталонного кластера, и, таким образом, улучшает релевантность показаний, возвращаемых оператору (например, посредством конкретных показаний или предупредительных сообщений, добавленных к возвращенным измерениям) в конце этапа сравнения и, таким образом, помогая дать оператору наиболее релевантные возможные рекомендации для ускорения диагностики. В частности, способ анализа согласно настоящему изобретению позволяет лаборатории сэкономить время при принятии решений, уточнить объем последующих исследований и, при необходимости, быстрее направить гематологов на дополнительные анализы, которые могут быть мазками крови, с последующим микроскопическим анализом или иммуноанализом с использованием простых, недорогих и надежных средств. Речь идет не о замене данного процесса на анализ изображения мазка крови, а о том, чтобы извлечь максимум возможной информации из цифрового анализа крови, причем без дополнительных материальных и временных затрат.

Способ анализа согласно настоящему изобретению заключается, в частности, в проведении, на основе цитометрических измерений, сравнительного морфологического анализа рассматриваемого биологического образца с эталонными биологическими образцами и, в частности, сравнительного морфологического анализа файла кластера образца, который установлен на основе анализированного биологического образца, с файлами эталонного кластера, установленными на основе патологических или аномальных биологических образцов, клинические данные которых известны.

Таким образом, способ анализа согласно настоящему изобретению основан на выполнении эталонных файлов, полученных из образцов, патология которых известна. На самом деле это обучение, осуществляемое путем компиляции клинических испытаний, которые могут прогрессировать в зависимости от новых эталонных файлов, соответствующих новым аномалиям или патологиям.

Каждая версия обучения не является специфической для каждой машины, но валидирована и применима ко всем машинам того же типа, которые работают с реагентами идентичных составов для приготовления (разведение, лизис, флуоресцентная маркировка).

Клетки, циркулирующие в крови, возникают в результате гематопоэза, отделения эндотелиальных клеток и инфекций, вызываемых аллогенными агентами, такими как бактерии или паразиты, такие как плазмодий. Гематопоэз продуцируется в костном мозге, с одной стороны, лейкоцитами, то есть полинуклеарами или нейтрофилами, эозинофильными и базофильными гранулоцитами, моноцитами и лимфоцитами, а с другой стороны, эритроцитами и тромбоцитами. На каждый тип клеток могут повлиять различные типы патологий, которые могут вызывать незрелые клетки в крови, такие как, например, эритробласты, которые являются эритроцитами, которые все еще имеют свое ядро, или ретикулоциты, которые больше не имеют ядра, но все еще имеют рибосомную и митохондриальную активность.

Согласно одному варианту осуществления изобретения измеренные параметры цитометрии представляют собой физические измерения, такие как объем каждой биологической клетки, оптическое поглощение, дифракция под большими углами, дифракция под малыми углами.

Способ анализа может дополнительно иметь один или более из следующих признаков, взятых отдельно или в комбинации.

Согласно одному варианту осуществления изобретения подлежащие анализу биологические клетки могут быть клетками крови и, более конкретно, клетками крови, которые были подготовлены, либо в изотоническом разведении для сохранения клеток и возможности их достаточного размещения в цитометре и для измерения в наилучших условиях каждого параметра цитометрии или операции селективного лизиса, которая устраняет красные кровяные тельца, которых примерно в тысячу раз больше, чем белые кровяные тельца, причем данная операция лизиса дает возможность идентифицировать и подсчитать лейкоциты за более короткое время, но это также приводит к изменению, в зависимости от типа лизиса, объема и оптического ответа наблюдаемых нелизированных клеток.

Фактически, в предпочтительном варианте осуществления изобретения параллельно используются два цитометра: первый, в котором биологический образец только разбавляется, и второй, который обрабатывает лизированный биологический образец, в частности, для наблюдения за ядросодержащими клетками. Это позволяет собирать данные в пространствах с размерами N>3 как для лизированного биологического образца, так и для нелизированного биологического образца. Это означает, что неядерные клетки, которые являются эритроцитами и тромбоцитами, обрабатываются теми же типами алгоритмов, что и ядерные клетки.

Согласно варианту осуществления изобретения этап кластеризации выполняется путем автоматической обработки в соответствии с конкретными алгоритмами, точек, определенных N параметрами цитометрии, соответствующими каждой биологической клетке подлежащего анализу биологического образца. Различные точки могут быть, например, кластеризованы в различные кластеры точек в соответствии со статистическими критериями или критериями плотности этих точек в N-мерном пространстве, чтобы задать файл, который в цифровом виде описывает подлежащий анализу биологический образец, с помощью точек, представляющих каждую клетку, сгруппированную в кластеры, расположенные в N-мерном пространстве.

Согласно варианту осуществления изобретения способ анализа включает этап выборки и оцифровки набора аналоговых сигналов, генерируемых в течение этапа измерения, чтобы определить первый файл необработанных данных, аналогичный цифровой осциллограмме для каждого из N каналов измерения, и этап синхронизации и группирования N сигнала в цифровом виде для каждой биологической клетки подлежащего анализу образца с помощью первого уровня компьютерной обработки.

Согласно варианту осуществления изобретения этап кластеризации состоит в кластеризации определенных точек в различные кластеры клеток с использованием статистических методов или предоставления возможности изолировать кластеры путем анализа пространственной плотности точек, представляющих клетки в N-мерном пространстве.

Согласно одному варианту осуществления изобретения каждая ось координат N-мерного пространства соответствует соответствующему параметру цитометрии.

Согласно одному варианту осуществления изобретения N является целым числом, которое больше или равно 4, и, например, может быть равно 5.

Согласно одному варианту осуществления изобретения файл кластера образца находится в формате FCS (стандарт проточной цитометрии).

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, способ анализа дополнительно содержит этап, на котором испускают предупредительное сообщение, когда файл кластера образца по меньшей мере частично идентичен файлу эталонного кластера или похож на него, и, например, когда предварительно определенные кластеры клеток в файле кластера образца являются идентичными или похожими на предварительно определенные кластеры клеток в файле эталонного кластера.

Согласно одному варианту осуществления изобретения испускаемое предупредительное сообщение содержит указания, относящиеся к патологии или аномальности, связанных с файлом эталонного кластера, которому файл кластера образца является по меньшей мере частично идентичным или похожим. Данные меры позволяют сообщать оператору о вероятности патологии, связанной с подлежащим анализу биологическим образцом, но ни в коем случае не являются диагнозом патологии, которой может быть подвержен пациент, у которого был взят анализируемый биологический образец.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа дополнительно включает этап анализа файла кластера образца, чтобы выявить по меньшей мере одну возможную аномалию в файле кластера образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап сравнения выполняется только тогда, когда на этапе анализа выявляется по меньшей мере одна аномалия.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, когда по меньшей мере одна аномалия выявляется на этапе анализа, предупредительное сообщение, испускаемое на этапе излучения, также содержит информацию, относящуюся к по меньшей мере одной выявленной аномалии.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает этап анализа, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, по меньшей мере одного морфологического параметра указанного кластера клеток.

Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один морфологический параметр каждого кластера клеток в файле кластера образца может включать в себя расположение указанного кластера клеток, распределение точек указанного кластера клеток, количество точек указанного кластера клеток, и/или наличие или отсутствие указанного кластера клеток. Таким образом, выявление аномального подсчета кластера клеток, аномального относительного расположения между различными кластерами клеток или наличия кластера клеток, относящегося к аномальной популяции клеток, позволяет выявлять аномалию в файле кластера образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает этап выявления аномалии, если по меньшей мере один морфологический параметр по меньшей мере одного кластера клеток в файле кластера образца превышает соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

сравнивают, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, количество точек, кластеризованных в указанный кластер клеток с по меньшей мере одним соответствующим предварительно определенным пороговым значением,

выявляют аномалию, если количество точек, кластеризованных в по меньшей мере одном из кластеров клеток, меньше и/или больше, чем по меньшей мере одно соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

- сравнивают, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, количество точек, кластеризованных в упомянутом кластере клеток, с соответствующим предварительно определенным нижним пороговым значением или с соответствующим предварительно определенным верхним пороговым значением,

- выявление аномалии, если количество точек, кластеризованных в по меньшей мере одном из кластеров клеток, меньше соответствующего предварительно определенного нижнего порогового значения или больше соответствующего предварительно определенного верхнего порогового значения.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

анализируют распределение точек в каждом кластере клеток в файле кластера образца,

выявляют аномалию, если распределение точек в по меньшей мере одном из кластеров клеток не является распределением Гаусса.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

анализируют расположение кластеров клеток в файле кластера образца,

выявляют аномалию, если по меньшей мере два кластера клеток в файле кластера образца по меньшей мере частично перемешаны.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

анализируют расположение кластеров клеток в файле кластера образца,

выявляют аномалию, если выявлено присутствие или отсутствие по меньшей мере одного предварительно определенного кластера клеток.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает следующие этапы:

- анализируют файлы кластера образца,

- выявляют аномалию, если число кластеров клеток выше или ниже, чем предварительно определенное эталонное значение.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает этап поиска аномальных или атипичных кластеров клеток, то есть расположенных за пределами кластеров нормальных клеток, кластеров аномальных или атипичных клеток, которые могут, например, соответствовать незрелым клеткам или паразитам. Способ анализа может дополнительно включать этап сравнения данных аномальных или атипичных кластеров клеток с эталонными файлами.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает по меньшей мере один этап измерения параметров цитометрии, представляющих морфологию и/или структуру биологических клеток подлежащего анализу биологического образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает по меньшей мере один этап измерения, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, по меньшей мере одного оптического свойства указанной биологической клетки.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает по меньшей мере один этап измерения, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, по меньшей мере одного электрического и/или электромагнитного свойства указанной биологической клетки.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает этап измерения количества света, поглощенного или повторно испускаемого каждой биологической клеткой подлежащего анализу биологического образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает:

этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного под небольшими углами каждой биологической клеткой, и/или

этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного под углом 90° каждой биологической клеткой, и/или

этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного вдоль оптического пути падающего светового луча каждой биологической клеткой.

Свет, рассеянный каждой биологической клеткой, дает информацию о морфологии и структуре указанной биологической клетки. В частности, интенсивность светового луча, рассеянного под небольшими углами, например, под углами менее 15°, предпочтительно равными 4° и/или 9°, каждой биологической клеткой по существу пропорциональна размеру указанной биологической клетки, в то время как интенсивность светового луча, рассеянного под углом 90° каждой биологической клеткой, пропорциональна форме, внутренней структуре и гранулярности указанной биологической клетки. Кроме того, интенсивность светового луча на оптической оси падающего светового луча каждой биологической клеткой пропорциональна размеру и жизнеспособности указанной биологической клетки. Такое измерение диффузии вдоль оптического пути падающего светового луча соответствует измерению интенсивности поглощения света каждой биологической клеткой.

Таким образом, одновременное использование данных двух или трех вышеупомянутых параметров (измерение импеданса, измерение оптического поглощения, измерения диффузии под различными углами) позволяет различать в биологическом образце, например, тромбоциты, эритроциты, лимфоциты, моноциты и различные популяции полиморфно-ядерных лейкоцитов.

Подразумевается, что значения углов, указанные ниже, относятся к оптическому пути падающего светового луча.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает этап измерения интенсивности по меньшей мере одного луча флуоресценции, испускаемого каждой биологической клеткой, например, под углом 90°.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии дополнительно включает этап измерения изменения электрического импеданса, создаваемого прохождением биологических клеток через измерительную камеру.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает следующие этапы:

испускают падающий световой луч в направлении биологических клеток, проходящих через измерительную камеру, так что падающий световой луч пересекает путь биологических клеток,

выявляют по меньшей мере один световой луч от каждой биологической клетки, проходящей через измерительную камеру.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап прохождения включает по меньшей мере один этап гидродинамической защиты биологических клеток, проходящих через измерительную камеру.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап выявления включает этап одновременного выявления по меньшей мере одного светового луча, рассеянного каждой биологической клеткой, проходящей через измерительную камеру, и по меньшей мере одного луча флуоресценции, испускаемого каждой биологической клеткой, проходящей через измерительную камеру.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап выявления включает этап одновременного выявления световых лучей, рассеянных по меньшей мере в двух различных направлениях каждой биологической клеткой, проходящей через измерительную камеру, и по меньшей мере двух лучей флуоресценции, испускаемых каждой биологической клеткой, проходящей через измерительную камеру, имеющую по меньшей мере две различные длины волн.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа включает этап определения структуры и/или формы указанных биологических клеток.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа включает этап определения концентрации биологических клеток и/или распределения биологических клеток в соответствующих кластерах клеток.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа включает следующие этапы:

пропускают биологические клетки эталонного биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра,

- измеряют N параметров цитометрии для каждой биологической клетки, содержащейся в эталонном биологическом образце,

определяют, для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой определяются в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки эталонного биологического образца, где N - целое число, большее или равное 3,

автоматически кластеризуют определенные точки, относящиеся к эталонному биологическому образцу, в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, для задания файла эталонного кластера,

повторяют указанные этапы прохождения, измерения, определения и кластеризации для множества эталонных биологических образцов, чтобы задать множество файлов эталонных кластеров.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа включает, перед этапом пропускания биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, этап подготовки подлежащего анализу биологического образца. Этап приготовления включает, например, этап разбавления подлежащего анализу биологического образца, например, с использованием изотонического разбавителя. Этап приготовления также может включать, в дополнение к этапу разбавления, этап селективного лизиса по меньшей мере некоторых биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце, и, например, эритроцитов.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап приготовления включает этап маркировки по меньшей мере некоторых биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце, и, в частности, нуклеиновых кислот по меньшей мере некоторых биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце, с помощью флуорохрома, например флуоресцентного красителя.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения способ анализа включает этап интеграции файла кластера образца в виде файла эталонного кластера. Такой этап интеграции выполняется, в частности, после того, как гематолог идентифицировал патологию, относящуюся к подлежащему анализу биологическому образцу, и связал показания, относящиеся к такой патологии, с файлом кластера образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения способ анализа и, в частности, этап анализа, включает этап сравнения файла кластера образца с файлами нормального кластера, каждый из файлов нормального кластера задается на основе параметров цитометрии соответствующего нормального биологического образца. В настоящем описании под термином «нормальный» биологический образец подразумевается биологический образец, не являющийся патологическим и аномальным.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап приготовления включает добавление в подлежащий анализу биологический образец одного или более реагентов, содержащих антитела, специфичные для рецепторов, расположенных на мембранах биологических клеток. Данные антитела конъюгированы либо с флуоресцентными индикаторами, либо с частицами, которые позволяют генерировать один или более специфических сигналов для каждой клетки. Таким образом, способ анализа согласно изобретению позволяет добавлять к основным физическим величинам, преобразованным в цифровом виде в параметры цитометрии, иммуногематологические измерения по запросу, чтобы иметь возможность точнее определить или подтвердить диагноз.

Настоящее изобретение также относится к анализирующему устройству, содержащему:

проточный цитометр, содержащий измерительную ячейку, предназначенную для пропускания биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, и измерительные средства, конфигурированные для измерения параметров цитометрии биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, и

- блок обработки, конфигурированный для:

определения, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точки в N-мерном пространстве, координаты которой определяются в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, где N - целое число, большее или равное 3,

- кластеризации точек в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, чтобы задать файл кластера образца,

сравнения файла кластера образца с файлами эталонного кластера, причем каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения анализирующее устройство представляет собой анализирующее устройство для диагностики in vitro, такое как гематологическое устройство.

Согласно одному варианту осуществления изобретения измерительная ячейка проточного цитометра наклонена относительно горизонтали, например, на угол около 45°.

В любом случае изобретение станет понятым по прочтении нижеследующего описания, данного со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, представляющие в качестве неограничивающего примера вариант осуществления данного проточного цитометра.

Фиг. 1 и 2 представляют собой виды в аксонометрии проточного цитометра, принадлежащего проточному цитометру согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе проточного цитометра с фиг. 1.

Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид детали с фиг. 3.

Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе проточного цитометра с фиг. 1.

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе по линии VI-VI с фиг. 2.

Фиг. 6 и 7 представляют собой виды в увеличенном масштабе деталей с фиг. 3.

Фиг. 8 представляет собой вид сверху анализирующего устройства, содержащего проточный цитометр согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1-7 представлен проточный цитометр 3, также называемый цитометрической измерительной головкой, принадлежащий анализирующему устройству 2 согласно настоящему изобретению.

Проточный цитометр 3 содержит цельную опору 4, которая может быть, например, металлической опорой. Опора 4 имеет форму параллелепипеда и ограничивает внутренний приемный корпус 5. Опора 4 включает, в частности, шесть проходных отверстий, образованных соответственно на шести внешних поверхностях опоры 4.

Проточный цитометр 3 дополнительно содержит измерительную ячейку 6 (более подробно показанную на фиг. 4), которая по меньшей мере частично ограничивает измерительную камеру 7, инъекционное устройство 8, предназначенное для инъекции потока биологических клеток F в измерительную камеру 7, и выпускное устройство 9, предназначенное для выпуска, за пределы проточного цитометра 3, потока биологических клеток F, инъецированных в измерительную камеру 7.

Как показано на фиг. 4, измерительная ячейка 6 имеет кольцевую форму и расположена с уплотнением между инъекционным и выпускным устройствами 8, 9. Измерительная ячейка 6 размещена в приемном корпусе 5, ограниченном опорой 4, и гидравлически изолирована от приемного корпуса 5. Измерительная ячейка 6 предпочтительно изготовлена из материала, который является электроизоляционным и прозрачным для света, например, из полиметилметакрилата, стекла или кварца, чтобы избежать автофлуоресценции.

Инъекционное и выпускное устройства 8, 9 закреплены соответственно на двух противоположных внешних сторонах опоры 4 и, например, на противоположных боковых внешних сторонах опоры 4. Однако инъекционное и выпускное устройства 8, 9 также могут быть закреплены соответственно на двух верхних и нижних наружных поверхностях опоры 4.

Как более конкретно показано на фиг. 3 и 6, инъекционное устройство 8 содержит инъекционное сопло 11, ограничивающее внутреннюю камеру 12. Инъекционное сопло 11 снабжено инъекционным отверстием 13, выходящим в измерительную камеру 7 и предназначенным для гидравлического соединения внутренней камеры 12 с измерительной камерой 7.

Инъекционное устройство 8 дополнительно содержит первый трубчатый трубопровод 14 подачи, предназначенный для подачи, во внутреннюю камеру 12, подлежащего анализу биологического образца, содержащего подлежащие анализу биологические клетки в суспензии.

Как показано на фиг. 1, инъекционное устройство 8 дополнительно включает в себя транспортный трубопровод 15, соединенный по текучей среде с внутренней камерой 12 и предназначенный для передачи содержимого внутренней камеры 12 наружу проточного цитометра 3. Транспортный трубопровод 15 более конкретно предназначен для транспортировки промывочной текучей среды, введенной во внутреннюю камеру 12, наружу от проточного цитометра 3 через первый канал 14 подачи.

Инъекционное устройство 8 дополнительно содержит второй трубопровод 16 подачи, предназначенный для подачи во внутреннюю камеру 12 защитной текучей среды. Инъекционное сопло 11 и второй трубопровод 16 подачи конфигурированы таким образом, что защитная текучая среда, введенная во внутреннюю камеру 12 через второй трубопровод 16 подачи, способна гидродинамически защищать биологический образец, введенный во внутреннюю камеру 12 до того, как биологический образец пройдет через инъекционное отверстие 13.

Как показано на фиг. 7, выпускное устройство 9 ограничивает внутреннюю камеру 17, открывающуюся в измерительную камеру 7, и дополнительно содержит трубчатый выпускной трубопровод 18, соединенный по текучей среде с измерительной камерой 7 и предназначенный для выпуска потока биологических клеток F, инъецированных в измерительную камеру 7 в направлении наружу от проточного цитометра 3. Выпускной канал 18 частично проходит во внутреннюю камеру 17 и открывается в измерительную камеру 7 напротив инъекционного отверстия 13.

Выпускное устройство 9 дополнительно содержит третий трубопровод 19 подачи, соединенный по текучей среде с измерительной камерой 7 и предназначенный для подачи в измерительную камеру 7 защитной текучей среды. Измерительная камера 7 и третий трубопровод 19 подачи конфигурированы таким образом, что защитная текучая среда, вводимая в измерительную камеру 7 через третий трубопровод 19 подачи, способна гидродинамически защищать поток биологических клеток F, протекающий через измерительную камеру 7.

Как показано на фиг. 1 и 7, выпускное устройство 9 дополнительно включает транспортировочный трубопровод 21, соединенный по текучей среде с измерительной камерой 7 и предназначенный для транспортировки содержимого измерительной камеры 7 за пределы проточного цитометра 3. Более конкретно, транспортировочный канал 21 предназначен для транспортировки промывочной текучей среды, введенной в измерительную камеру 7, за пределы проточного цитометра 3 через третий трубопровод 19 подачи.

Проточный цитометр 3 дополнительно содержит измерительные средства, конфигурированные для измерения параметров цитометрии подлежащих анализу биологических клеток, и, в частности, для измерения оптических и электрических свойств подлежащих анализу биологических клеток.

Согласно варианту осуществления с фиг. 1-7, измерительные средства включают испускающее устройство 22, выполненное с возможностью испускать падающий световой луч в направлении измерительной камеры 7 и способное проходить через, то есть пересекать поток биологических клеток F, введенный в измерительную камеру 7, и несколько устройств 23a, 23b, 23c сбора, смещенных под углом относительно потока биологических клеток F и приспособленных для сбора световых лучей, исходящих от биологических клеток, проходящих через измерительную камеру 7. Тем не менее, измерительные средства могут, например, включать несколько испускающих устройств, смещенных под углом относительно потока биологических клеток, а также одно или несколько устройств сбора.

Испускающие устройства и устройства сбора установлены на верхней и нижней внешних сторонах опоры 4 и проходят в плоскости, по существу перпендикулярной направлению потока биологических клеток F. Устройство 23а сбора, например, расположено напротив испускающего устройства 22 относительно измерительной ячейки 6, а устройства 23b и 23c сбора расположены перпендикулярно испускающему устройству 22 относительно измерительной ячейки 6. Однако согласно варианту изобретения испускающее устройство 22 и устройство 23а сбора могут быть установлены на боковых внешних гранях опоры 4.

Испускающее устройство 22 содержит источник 24 света, предназначенный для генерации падающего светового луча. Источник 24 света может, например, быть лазерным источником, предназначенным для генерации лазерного луча.

Согласно варианту осуществления с фиг. 1-7 и, в частности, как показано на фиг. 1, устройство 23а сбора содержит множество оптических элементов сбора, в частности центральное оптическое волокно 25а сбора и одно или несколько периферийных оптических волокон 25b сбора. Например, центральное оптическое волокно 25а сбора предназначено для сбора световых лучей из измерительной камеры 7 вдоль оптического пути падающего светового луча, то есть под углом 0°, а периферийные собирающие оптические волокна 25b предназначены в одном случае для сбора некоторых световых лучей из измерительной камеры 7 под углом в диапазоне 4°, а в другом случае - для сбора световых лучей из измерительной камеры 7 под углом в диапазоне 9°. Однако устройство 23a сбора может включать одно периферийное оптическое волокно 25b сбора.

Устройство 23b сбора может, например, содержать единственный оптический элемент сбора, такой как центральное оптическое волокно сбора, и устройство 23c сбора может, например, также содержать единственный оптический элемент сбора, такой как центральное оптическое волокно сбора.

Измерительные средства дополнительно включают множество элементов выявления (не представленных на чертежах), каждый из которых связан с соответствующим устройством 23a-23c сбора. Каждый элемент выявления выполнен с возможностью вывода сигнала измерения, определенного в зависимости от световых лучей, собранных соответствующим устройством сбора. Когда каждая биологическая клетка проходит через падающий световой луч, каждый измерительный сигнал, выводимый каждым элементом выявления, например, пропорционален количеству света, поглощенного или повторно испускаемого указанной биологической клеткой. Каждый элемент выявления может, например, быть фотодетектором, таким как фотодиод, или также фотоумножителем.

Измерительные средства предпочтительно дополнительно содержат устройство измерения изменения электрического импеданса, предназначенное для измерения изменения электрического импеданса, создаваемого прохождением биологических клеток через инъекционное отверстие 13. Устройство измерения изменения электрического импеданса содержит, например, первый и второй электроды (не показаны на чертежах), расположенные соответственно на каждой стороне инъекционного отверстия 13. Первый и второй электроды предназначены для электрического контакта с потоком биологических клеток F для создания электрического поля через инъекционное отверстие 13. Согласно варианту устройства измерения изменения электрического импеданса, последнее может содержать единственный электрод, расположенный по меньшей мере частично во внутренней камере 17, и потенциал внутренней камеры 12 может быть заземлен, так что устройство измерения изменения электрического импеданса конфигурировано для измерения изменения электрического импеданса между внутренней камерой 12 и электродом, помещенным во внутреннюю камеру 17.

Такое устройство измерения изменения электрического импеданса позволяет подсчитывать количество биологических клеток, проходящих через инъекционное отверстие 13, а также определять размер и, более конкретно, объем биологических клеток. Работа такого устройства измерения изменения электрического импеданса известна специалистам в данной области техники и поэтому не описывается подробно. Однако следует отметить, что прохождение каждой биологической клетки через инъекционное отверстие 13 вызывает электрический импульс, пропорциональный размеру или объему указанной биологической клетки.

Как показано на фиг. 8, устройство 2 анализа дополнительно содержит блок 32 обработки, конфигурированный для анализа параметров цитометрии, измеренных измерительными средствами проточного цитометра 3, и, в частности, для анализа сигналов измерения, обеспечиваемых каждым элементом выявления. Блок 32 обработки более конкретно конфигурирован для дифференциации и идентификации биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, и, в частности, для определения структуры и формы биологических клеток по параметрам цитометрии, измеренным с помощью измерительных средств. Блок 32 обработки, в частности, включает по меньшей мере одну карту электронной обработки, оснащенную микропроцессором.

Как проиллюстрировано на фиг. 8, анализирующее устройство 2 может содержать два проточных цитометра 3, а также загрузочный модуль 33, приспособленный для смещения по меньшей мере одной стойки в первом направлении смещения D1, разгрузочный модуль 34, выполненный с возможностью смещения по меньшей мере одной стойки во втором направлении смещения D2, модуль перемешивания (не виден на фиг. 8), предназначенный для перемещения по меньшей мере одной стойки между загрузочным модулем и разгрузочным модулем, причем модуль перемешивания и загрузочные и разгрузочные модули задают в целом U-образный транспортировочный путь стойки. Предпочтительно анализирующее устройство 2 также включает модуль 36 отбора проб, выполненный с возможностью отбора проб биологической жидкости в контейнерах, размещенных на стойке, расположенной в модуле перемешивания.

Анализирующее устройство 2 также может содержать:

- загрузочный ротор 37, расположенный между загрузочным и разгрузочным модулями и с по существу вертикальной осью вращения, причем загрузочный ротор 37 содержит множество корпусов 38, способных принимать контейнеры, содержащие образцы подлежащей анализу биологической текучей среды, или реактивные продукты, и, в частности, способный принимать картриджи для проведения конфигурируемых, следовательно, иммуногематологических, а также иммунологических тестов цельной крови, причем модуль 36 сбора приспособлен для взятия проб или реактивных продуктов из контейнеров, принимаемых в загрузочном роторе 37,

- приводное средство вращения, связанное с загрузочным ротором 37 и предназначенное для приведения во вращение загрузочного ротора 37 вокруг его оси вращения.

- ротор 39 приготовления с по существу вертикальной осью вращения, причем ротор 39 приготовления содержит множество кювет 41 для приготовления, причем модуль 36 отбора проб выполнен с возможностью подачи, в кюветы 41 приготовления, образцов биологической текучей среды или реакционноспособных продуктов, взятых ранее, и

- приводные средства вращения, связанные с ротором 39 приготовления и предназначенные для приведения во вращение ротора 39 приготовления вокруг его оси вращения.

Наличие картриджей на загрузочном роторе 37 позволяет добавлять дополнительные реагенты для приготовления и, таким образом, добавлять к измерениям параметров цитометрии физического или морфологического характера измерения параметров цитометрии иммуногематологического характера.

Кроме того, анализирующее устройство 2 может быть снабжено, на роторе 39 приготовления, магнитным устройством, которое позволяет улавливать магнитные частицы в растворах. Данные магнитные частицы покрыты антителами, позволяющими избирательно захватывать определенный тип клеток, например, все лейкоциты. Таким образом, после ресуспендирования в изотоническом разбавителе приготовленный биологический образец содержит только лейкоциты, без необходимости использования лизиса для разрушения красных кровяных телец, которых в тысячу раз больше. Следовательно, лейкоциты не повреждены, и тогда можно адаптировать скорости разведения, чтобы иметь возможность выполнять измерения N параметров цитометрии на значительном количестве клеток с возможностью идентификации нескольких или редких клеток. Более того, лейкоциты также можно избирательно пометить для общепринятой иммунологической идентификации (например, Т-лимфоциты).

Далее будет описан способ анализа содержащего биологические клетки биологического образца, с использованием проточного цитометра 2 согласно настоящему изобретению.

Такой процесс анализа содержит следующие этапы:

- приготавливают подлежащий анализу биологический образец, причем этап приготовления включает, например, этап разбавления подлежащего анализу биологического образца, например, с использованием изотонического разбавителя, и/или этап селективного лизиса по меньшей мере некоторых биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце, таких как эритроциты, и/или этап маркировки по крайней мере некоторых биологических клеток, содержащихся в подлежащем анализу биологическом образце, флуорохромом,

- пропускают биологические клетки, содержащиеся в подлежащем анализу биологическом образце, в измерительную камеру 7 проточного цитометра 3,

- измеряют N параметров цитометрии для каждой биологической клетки, содержащейся в подлежащем анализу биологическом образце, таких как параметры цитометрии, представляющие морфологию и/или структуру биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, с использованием проточного цитометра 3,

- определяют, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой задаются в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для указанной биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, причем каждая ось координат N-мерного пространства соответствует соответствующему измеренному параметру цитометрии или значению, вычисленному на основе указанного соответствующего измеренного параметра цитометрии,

- автоматически кластеризуют точки, относящиеся к подлежащему анализу биологическому образцу, в различных кластерах клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, для задания файла кластера образца, причем файл кластера образца является, например, файлом формата FCS (стандарт проточной цитометрии),

автоматически идентифицируют популяции клеток, заданных различными кластерами клеток в файле кластера образца,

автоматически подсчитывают точки в каждом кластере клеток в файле кластера образца,

сравнивают файл кластера образца с файлами эталонного кластера, причем каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца,

- испускают предупредительное сообщение, когда файл кластера образца по меньшей мере частично идентичен файлу эталонного кластера или похож на него, и, в частности, когда предварительно определенные кластеры клеток в файле кластера образца являются идентичными или похожими на предварительно определенные кластеры клеток в файле эталонного кластера, причем испускаемое предупредительное сообщение предпочтительно содержит указания, относящиеся к патологии или аномальности, связанной с файлом эталонного кластера, которому файл кластера образца является по меньшей мере частично идентичным или похожим, при этом этапы определения, кластеризации, сравнения и передачи выполняются посредством блока 32 обработки.

Такой этап автоматической кластеризации может выполняться различными способами, известными специалистам в данной области техники, и поэтому подробно не описывается в настоящем описании.

Согласно варианту осуществления изобретения способ анализа включает этап выборки и оцифровки набора аналоговых сигналов, генерируемых во время этапа измерения, чтобы задать первый файл необработанных данных в цифровом виде для каждого из N каналов измерения, и этап синхронизации и кластеризации N сигналов в цифровом виде для каждой биологической клетки подлежащего анализу образца с помощью первого уровня компьютерной обработки. Упомянутый этап выборки и оцифровки выполняется блоком 32 обработки, который передает файлы по каналу Ethernet в компьютерный блок типа ПК (не представлен на фиг. 8), который их анализирует.

Согласно варианту осуществления способа анализа, последний дополнительно содержит этап анализа файла кластера образца, чтобы выявить по меньшей мере одну возможную аномалию в файле кластера образца, причем этап анализа выполняется блоком 32 обработки. Предпочтительно этап сравнения выполняется только тогда, когда на этапе анализа выявляется по меньшей мере одна аномалия, и предупредительное сообщение, испускаемое на этапе передачи, затем также содержит информацию, относящуюся по меньшей мере к одной выявленной аномалии. Данные меры позволяют, с одной стороны, избежать проведения этапа сравнения, если подлежащий анализу биологический образец является нормальным и не патологическим, и, следовательно, сократить время выполнения расчетов и быстрее предоставлять результаты анализа оператору, и, с другой стороны, выдавать оператору как можно более подробное предупредительное сообщение, когда подлежащий анализу биологический образец является патологическим или аномальным.

Этап анализа преимущественно включает следующие этапы:

- анализируют, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, по меньшей мере один морфологический параметр указанного кластера клеток, то есть расположение указанного кластера точек, распределение точек указанного кластера клеток, количество точек указанного кластера клеток, и/или наличие или отсутствие указанного кластера клеток,

выявляют аномалию, если по меньшей мере один морфологический параметр по меньшей мере одного кластера клеток в файле кластера образца превышает соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа, более конкретно, включает следующие этапы:

сравнивают, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, количество точек, кластеризованных в указанный кластер клеток с по меньшей мере одним соответствующим предварительно определенным пороговым значением,

анализируют распределение точек в каждом кластере клеток в файле кластера образца,

анализируют расположение кластеров клеток в файле кластера образца,

- анализируют наличие и/или отсутствие по меньшей мере конкретных предварительно определенных кластеров клеток,

выявляют аномалию, если распределение точек в по меньшей мере одном из кластеров клеток не является распределением Гаусса,

выявляют аномалию, если по меньшей мере два кластера клеток в файле кластера образца по меньшей мере частично перемешаны,

выявляют аномалию, если выявлено наличие или отсутствие по меньшей мере одного предварительно определенного кластера клеток,

- выявляют аномалию, если количество кластеров клеток больше или меньше предварительно определенного эталонного значения,

выявляют аномалию, если количество точек, кластеризованных в по меньшей мере одном из кластеров клеток, меньше и/или больше, чем по меньшей мере одно соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап анализа включает этап сравнения файла кластера образца с файлами нормального кластера, причем каждый из файлов нормального кластера задается из параметров цитометрии соответствующего нормального биологического образца. Данные меры позволяют, в частности, облегчить выявление аномалии в файле кластера образца.

Согласно одному варианту осуществления изобретения этап измерения параметров цитометрии включает следующие этапы:

испускают, с использованием испускающего устройства, падающий световой луч в направлении биологических клеток, пропускаемых через измерительную камеру 7, так что падающий световой луч пересекает путь биологических клеток,

- выявляют, с использованием устройств 23a-23c сбора, различные световые лучи от каждой биологической клетки, пропускаемой через измерительную камеру 7.

Учитывая конфигурацию и расположение различных устройств 23a-23c сбора, этап измерения параметров цитометрии включает, в частности, следующие этапы:

- измеряют интенсивность световых лучей, рассеянных под небольшими углами каждой биологической клеткой, с использованием собирающих оптических волокон 25b, 25c устройства 23a сбора,

- измеряют интенсивность светового луча, рассеянного вдоль оптического пути падающего светового луча каждой биологической клеткой с использованием центрального оптического волокна 25а сбора устройства 23а сбора,

- измеряют интенсивность светового луча, рассеянного под углом 90° каждой биологической клеткой с использованием устройства 23b сбора, и

- измеряют интенсивность луча флуоресценции, испускаемого под углом 90° каждой биологической клеткой, с использованием устройства 23c сбора.

Предпочтительно, этап измерения параметров цитометрии дополнительно включает этап измерения изменения электрического импеданса, создаваемого прохождением биологических клеток через измерительную камеру 7, с использованием устройства измерения изменения электрического импеданса.

Предпочтительно способ анализа включает следующие начальные этапы:

- измеряют параметры цитометрии для каждой биологической клетки, содержащейся в эталонном биологическом образце, с использованием проточного цитометра 3,

- определяют, для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой задаются в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, причем каждая ось координат N-мерного пространства соответствует соответствующему измеренному параметру цитометрии,

- автоматически кластеризуют точки, относящихся к эталонному биологическому образцу, в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, чтобы задать файл эталонного кластера, причем каждый файл эталонного кластера является, например, файлом в формате FCS (стандарт проточной цитометрии), причем этапы определения и кластеризации выполняются блоком 32 обработки,

повторяют указанное исходное измерение, определение и кластеризацию для множества эталонных биологических образцов, чтобы задать множество файлов эталонных кластеров.

Разумеется, изобретение не ограничивается единственным вариантом осуществления проточного цитометра и единственными вариантами осуществления способа анализа, описанными выше в качестве примеров, оно, наоборот, охватывает все их варианты.

Claims (48)

1. Способ анализа биологического образца, содержащего биологические клетки, включая клетки крови, причем способ анализа содержит следующие этапы:

- пропускают биологические клетки подлежащего анализу биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра,

- измеряют N параметров цитометрии для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца,

- определяют, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой заданы в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, где N - целое число, большее или равное 3,

- автоматически кластеризуют определенные точки в различные кластеры клеток в зависимости от измеренных параметров цитометрии, чтобы задать файл кластера образца,

- идентифицируют популяции клеток, определенные различными кластерами клеток в файле кластера образца,

- подсчитывают точки каждого кластера клеток в файле кластера образца,

- сравнивают файл кластера образца с файлами эталонного кластера, причем каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца,

- анализируют файл кластера образца, чтобы выявить по меньшей мере одну возможную аномалию в файле кластера образца, причем этап анализа включает следующие этапы:

- анализируют кластеры клеток в файле кластера образца,

- выявляют аномалию, если выявлено присутствие или отсутствие по меньшей мере одного предварительно определенного кластера клеток.

2. Способ анализа по п.1, дополнительно содержавший этап, на котором испускают предупредительное сообщение, когда файл кластера образца по меньшей мере частично идентичен файлу эталонного кластера или похож на него.

3. Способ анализа по п.2, в котором испускаемое предупредительное сообщение содержит указания, относящиеся к патологии или аномальности, связанной с файлом эталонного кластера, которому файл кластера образца по меньшей мере частично идентичен, или на который похож.

4. Способ анализа по п.1, в котором этап сравнения выполняют только в том случае, если на этапе анализа выявлена по меньшей мере одна аномалия.

5. Способ анализа по любому из пп.1-4, в котором этап анализа включает следующие этапы:

- анализируют, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, по меньшей мере один морфологический параметр указанного кластера клеток,

- выявляют аномалию, если по меньшей мере один морфологический параметр по меньшей мере одного кластера клеток в файле кластера образца превышает соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

6. Способ анализа по любому из пп.1-5, в котором этап анализа включает следующие этапы:

- сравнивают, для каждого кластера клеток в файле кластера образца, количество точек, кластеризованных в указанном кластере клеток с по меньшей мере одним соответствующим предварительно определенным пороговым значением,

- выявляют аномалию, если количество точек, кластеризованных в по меньшей мере одном из кластеров клеток, меньше и/или больше, чем по меньшей мере одно соответствующее предварительно определенное пороговое значение.

7. Способ анализа по любому из пп.1-6, в котором этап анализа включает следующие этапы:

- анализируют распределение точек в каждом кластере клеток в файле кластера образца,

- выявляют аномалию, если распределение точек в по меньшей мере одном из кластеров клеток не является распределением Гаусса.

8. Способ анализа по любому из пп.1-7, в котором этап анализа включает следующие этапы:

- анализируют расположение кластеров клеток в файле кластера образца,

- выявляют аномалию, если по меньшей мере два кластера клеток в файле кластера образца по меньшей мере частично перемешаны.

9. Способ анализа по любому из пп.1-8, в котором этап измерения параметров цитометрии включает по меньшей мере один этап измерения параметров цитометрии, представляющих морфологию и/или структуру биологических клеток подлежащего анализу биологического образца.

10. Способ анализа по п.9, в котором этап измерения параметров цитометрии включает по меньшей мере один этап измерения, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, по меньшей мере одного оптического свойства указанной биологической клетки.

11. Способ анализа по п.10, в котором этап измерения параметров цитометрии включает:

- этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного под небольшими углами каждой биологической клеткой, и/или

- этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного под углом 90° каждой биологической клеткой, и/или

- этап измерения интенсивности светового луча, рассеянного вдоль оптического пути падающего светового луча каждой биологической клеткой.

12. Способ анализа по п.10 или 11, в котором этап измерения параметров цитометрии включает этап измерения интенсивности по меньшей мере одного флуоресцентного луча, испускаемого каждой биологической клеткой, например, под углом 90°.

13. Способ анализа по любому из пп.1-12, в котором этап измерения параметров цитометрии включает в себя следующие этапы:

- испускают падающий световой луч в направлении биологических клеток, пропускаемых через измерительную камеру, так что падающий световой луч пересекает путь биологических клеток,

- выявляют по меньшей мере один световой луч от каждой биологической клетки, пропускаемой через измерительную камеру.

14. Способ анализа по любому из пп.1-13, дополнительно включающий следующие этапы:

- пропускают биологические клетки эталонного биологического образца в измерительную ячейку проточного цитометра,

- измеряют N параметров цитометрии для каждой биологической клетки эталонного биологического образца,

- определяют, для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, точку в N-мерном пространстве, координаты которой задают в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки эталонного биологического образца, где N - целое число, большее или равное 3,

- автоматически кластеризуют определенные точки, относящиеся к эталонному биологическому образцу, в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки эталонного биологического образца, чтобы задать файл эталонного кластера,

- повторяют указанные этапы пропускания, измерения, определения и кластеризации для множества эталонных биологических образцов, чтобы задать множество файлов эталонных кластеров.

15. Анализирующее устройство для анализа биологического образца, содержащее:

- проточный цитометр, содержащий измерительную ячейку, предназначенную для пропускания биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, и измерительные средства, конфигурированные для измерения параметров цитометрии биологических клеток подлежащего анализу биологического образца, и блок (32) обработки, конфигурированный для:

- определения, для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, точки в N-мерном пространстве, координаты которой задают в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для соответствующей биологической клетки, где N - целое число, большее или равное 3,

- кластеризации точек в различные кластеры клеток в зависимости от параметров цитометрии, измеренных для каждой биологической клетки подлежащего анализу биологического образца, чтобы задать файл кластера образца,

- сравнения файла кластера образца с файлами эталонного кластера, причем каждый из файлов эталонного кластера задают по параметрам цитометрии соответствующего патологического или аномального биологического образца, и

- анализа файла кластера образца, чтобы выявить по меньшей мере одну возможную аномалию в файле кластера образца, причем анализ, осуществляемый блоком (32) обработки, включает анализ кластеров клеток в файле кластера образца и выявление аномалии, если выявлено присутствие или отсутствие по меньшей мере одного предварительно определенного кластера клеток.