WO2018043958A1 - 혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법 - Google Patents

혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법 Download PDF

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WO2018043958A1
WO2018043958A1 PCT/KR2017/008904 KR2017008904W WO2018043958A1 WO 2018043958 A1 WO2018043958 A1 WO 2018043958A1 KR 2017008904 W KR2017008904 W KR 2017008904W WO 2018043958 A1 WO2018043958 A1 WO 2018043958A1
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blood
imaging
blood cell
lens
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PCT/KR2017/008904
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정평수
이규만
박성종
김영기
박진희
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(주)뉴옵틱스
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    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G—PHYSICS
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    • G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a blood cell differentiation system and a blood image processing method, and more particularly, to a blood cell differentiation system and a blood image processing method for discriminating blood cells and processing photographed blood images through image analysis.
  • An image analyzer is a device for imaging and analyzing blood cells contained in blood samples smeared with blood.
  • the image analyzer analyzes five types of blood cell images captured by WBC (White Blood Cell) analysis, Basophil, Neutrophil, Eosinophil, Mononuclear White Cell (Monocyte), and It is a device that classifies and discriminates lymphocytes.
  • WBC White Blood Cell
  • Basophil Basophil
  • Neutrophil Neutrophil
  • Eosinophil Mononuclear White Cell (Monocyte)
  • It is a device that classifies and discriminates lymphocytes.
  • various abnormal forms of leukocytes may exist according to the condition of the patient, and the hemocytometer counting the number of each type by each type is very important in identifying the patient's condition, diagnosis, and tracking.
  • An object of the present invention is to solve the problems as described above, to provide a blood cell differentiation system that can improve the differentiation accuracy.
  • Another object of the present invention is to provide a blood image processing method capable of selecting an imaging trajectory along an area where a large number of leukocytes are distributed, and improving image quality.
  • the blood cell differentiation system from the image analyzer and the image analyzer arranged to image the blood cell image on the blood smear slide, to discriminate blood cells from the captured blood cell image, and to store the differentiation result
  • a manual review center having one or more terminals for displaying the received blood cell image, the discrimination result, and the patient information, wherein the manual review center is configured to analyze the input discrimination result when the discriminator result is input through the terminal. It characterized in that the transmission to.
  • the blood image processing method comprises a first imaging step of acquiring an image of the entire area of blood smeared on a slide with a low magnification lens and A selection step of selecting one or more necessary areas for acquiring a high magnification image of blood cells based on the distribution, a correction step of correcting coordinate values of blood cells according to a change in magnification, and a second imaging step of imaging a required area with a high magnification lens;
  • the adjusting may include matching center coordinate values of the blood cells in the entire area and the required area.
  • the effect that the differentiation accuracy can be improved is obtained.
  • the imaging trajectory can be selected along a region where a large number of leukocytes are distributed, and the effect of improving image quality is obtained.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a blood cell differentiation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a blood cell image pickup device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 are views illustrating some components of a blood cell image capturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 6 to 9 are views for explaining a blood image processing method related to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 to 11 are views for explaining an image capturing method of a blood smear sample according to an embodiment of the present invention.
  • each component member may be exaggerated or reduced. Can be.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a blood cell differentiation system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the blood cell differentiation system includes an image analyzer (IA) 100 and a manual review center (MRC) 10.
  • IA image analyzer
  • MRC manual review center
  • 'blood cell' may mean red blood cells or white blood cells.
  • 'blood cell' is described as an example of 'leukocyte'.
  • the image analyzer 100 is provided to capture a blood cell image in the blood smear slide 400 (see FIG. 10), discriminate blood cells from the captured blood cell image, and store the discrimination result.
  • the image analyzer 100 includes one or more blood cell image pickup devices 200 (see FIG. 2).
  • the manual review center 10 includes one or more terminals 12 for displaying blood cell images, differentiation results, and patient information received from the image analyzer 100.
  • the manual review center 10 includes an MRC server 11 and a plurality of terminals 12 connected in wired or wireless communication so as to transmit / receive predetermined information with the MRC server.
  • the terminal 12 includes a display unit and an input unit, and may be, for example, a laptop computer, a tablet PC, a smartphone.
  • the display unit is provided to display the blood cell image, the discrimination result, and the patient information transmitted from the image analyzer 100
  • the input unit is provided to input discrimination information after the discriminator (pathologist) discriminates the blood cell image.
  • the patient information may include one or more of age, sex, white blood cell count, red blood cell count, hemoglobin count, hematocrit count, and platelet count.
  • the manual review center 10 is provided to transmit the discrimination result to the image analyzer 100 when the discrimination result of the discriminator is input through the terminal 12.
  • the manual review center 1000 receives a blood cell image package from the image analyzer 100 and provides an environment in which a blood discrimination specialist pathologist can discriminate by hand through a web browser.
  • the manual review sensor 10 receives a blood cell image package from large hospitals around the world, and a professional pathologist classifies each blood cell image by hand to deliver a result to a hospital requesting differentiation and manages the result. It can be carried out, and aims to stabilize the differential system so that the analysis error is less than 1% through the manual review center (10).
  • the image analyzer 100 compresses the white blood cell (WBC) image and sends it to the manual review sensor 10 via a network.
  • the manual review center 10 receives the leukocyte image and stores it in the database 11 (server). At this time, for security and authentication, the manual review sensor 10 may check whether the data received from the registered image analyzer 100 with a message authentication code.
  • the manual review center 10 since the result of the confirmation of the discriminator must be transmitted to the image analyzer 100 again, the connection state between the image analyzer 100 and the manual review sensor 10 should be maintained.
  • the manual review center 10 may release the white blood cell image package and acquire meta information and an image file.
  • the leukocyte image package may include an ID of the image analyzer and a patient ID. At the same time, different pathologists may not be able to discriminate against the same white blood cell image.
  • the image analyzer 100 may establish an encrypted channel with the manual review center 10 server 11. This can use a general SSL encryption, the MRC server 11 should provide an SSL service, and when analyzing the image 100 can prepare a library or the like necessary to use the HTTPS service.
  • the image analyzer 100 and the manual review center 10 should generate a message authentication code (MAC) for messages transmitted and received by each other, and may use different secret keys for each image analyzer 100. have.
  • MAC message authentication code
  • the image analyzer 100 requests blood discrimination from the manual review center 10, and the manual review center 10 stores the received discrimination request in the server 11.
  • the state of the discrimination request case is changed to a 'COMPLETE' state.
  • the manual review center 10 may generate result information for reporting the result to the image analyzer 100.
  • the manual review center 10 transmits the discrimination result to the image analyzer 100.
  • the image analyzer 100 may notify the manual review center 10 that the discrimination result has been well received.
  • the manual review center 10 may confirm that the image analyzer 100 has received the discrimination well, and may close the discrimination request.
  • the image analyzer 100 captures the entire image of the blood smeared on the slide with a low magnification lens when imaging the blood cell image, and after replacing the lens, the image analyzer 100 of the region where the blood cells are located with the high magnification lens based on the distribution of blood cells in the whole image. It may be arranged to capture a partial image.
  • the image analyzer 100 may be configured to first determine a blood cell distribution from a low magnification image, select a region in which blood cells exist, and secondly obtain a high magnification image of the corresponding region.
  • the image analyzer 100 may be configured to generate a plurality of blood cell images by sequentially photographing partial images along a predetermined trajectory that connects regions in which blood cells are located.
  • the image analyzer 100 may be configured to obtain about 100 blood cell images from one blood smear slide.
  • the image analyzer 100 may be provided to correct a coordinate value of a blood cell according to a magnification change (change from low magnification to high magnification) before photographing with a high magnification lens.
  • the image analyzer 100 may include an illumination unit for providing illumination when imaging a blood cell image.
  • the illumination unit may include a condenser lens and a parallel light lens arranged such that the illumination unit sequentially passes through the light source and the light emitted from the light source and is provided to the slide side.
  • FIGS. 3 to 5 are views illustrating some components of a blood cell image capturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. .
  • the image analyzer 100 constituting the blood cell differentiation system 1 includes one or more blood cell image capturing apparatus 200 for image capturing blood cells.
  • the blood cell image capturing apparatus 200 includes a camera unit 210, a lens unit 220, a lens replacement unit 223, a support unit 230, an illumination unit 240, a transfer unit, and a controller 250. It includes.
  • the blood cell image capturing apparatus 200 includes a camera unit 210 including one or more cameras 211 and 212, and a lens unit 220 including a plurality of lenses 221 and 222 having different magnifications. And a lens replacement unit 223 for positioning a specific lens aligned with the camera among the plurality of lenses 221 and 222.
  • the blood cell image capturing apparatus 200 includes a support 230 on which the blood smear slide 400 (see FIG. 10) is seated, a camera and a lens in an aligned state, and a transfer part and an illumination for adjusting a relative position of the blood smear slide. It includes an illumination unit 240 including a light source 241 for providing.
  • the blood cell image capturing apparatus 200 is a control unit for controlling the camera unit 210, the lens replacement unit 223, the transfer unit and the illumination unit 240, respectively, to obtain a predetermined image from the blood smeared on the slide 400. And 350.
  • the lighting unit 240 may include a condenser lens 242 and a parallel light lens 243 which are arranged to sequentially pass light emitted from the light source 241.
  • the light source 241 may include a metal halide.
  • the camera unit 210 may include an imaging camera 211 and an autofocusing camera 212.
  • the imaging camera 211 may be a CMOS camera, and may be a high resolution camera of about 20M or more (eg, 25M) having a resolution of 0.2 ⁇ m or less.
  • the higher the resolution the wider the field of view (FOV) is, the greater the number of blood cells can be detected.
  • the lens unit 220 may include a low magnification lens 221 (eg, x1 to x10) and a high magnification lens 222 (eg, x50 to x100), each lens being an objective lens. Can be.
  • a low magnification lens 221 eg, x1 to x10
  • a high magnification lens 222 eg, x50 to x100
  • the controller 250 captures the first area (eg, the entire area) of blood smeared on the slide with the low magnification lens 221, and coordinate values (eg, the blood cells shown in the image of the first area). , xy coordinates).
  • the controller 250 selects one or more necessary areas for obtaining a high resolution image of blood cells in the first area, and aligns the high magnification lens 222 with respect to the camera to capture the selected required area with the high magnification lens. Can be. That is, when the primary imaging through the low magnification lens 221 is completed, the controller 250 may control the lens replacement unit 223 to replace the high magnification lens 222.
  • controller 250 may be provided to match center coordinate values of the corresponding blood cells in the first area and the required area.
  • controller 250 may control to sequentially capture an image through the high magnification lens along a predetermined trajectory connecting the plurality of necessary areas.
  • 6 to 9 are views for explaining a blood image processing method related to an embodiment of the present invention.
  • the blood image processing method includes a first imaging step of acquiring an image 1000 of an entire area of blood smeared on a slide with a low magnification lens 221, and based on the distribution of blood cells in the image 1000 of the entire area.
  • the correcting step may include matching center coordinate values of the corresponding blood cells in the entire area and the required area.
  • FIG. 7 (a) of FIG. 7 shows a low magnification image 1000 of the entire area
  • FIG. 7 (b) shows a high magnification image 1001 of the required area.
  • the target leukocytes are grasped, replaced with a high magnification lens based on this, and then the center value of the target leukocytes is checked in the high magnification image, and the difference value of the center coordinate value is corrected.
  • zooming the reference position of the coordinate center does not change even if there is a change in the magnification of the lens.
  • the number of blood cells in each divided space 310 is determined by dividing into a plurality of spaces based on the grid lines 300 provided on the low magnification image obtained in the first imaging step. Steps.
  • the divided space 310 in which the blood cells are present is selected as the above-described necessary area.
  • the second imaging step may include a step in which imaging through the high magnification lens is sequentially performed along a predetermined trajectory 313 (see FIG. 9) connecting the plurality of necessary areas in sequence.
  • each imaging step may include providing light toward the slide 400 that is irradiated from the light source 241 and sequentially passes through the condenser lens 242 and the parallel light lens 243.
  • imaging may be performed through a CMOS camera as described above.
  • the blood image processing method may further include a generation step of generating a blood cell discrimination image 1002 by correcting blood cells to be centered in the high magnification image 1001 obtained in the second imaging step. .
  • the center of the white blood cells may be at the center of the image, and the cut image may be generated by cutting the center of the white blood cell so that the center of the image is about 1/3 of the width and height.
  • the image analyzer 100 described above performs discrimination according to an internal algorithm based on the discriminating image 1002.
  • the discrimination result of the image analyzer 100 is transmitted to the manual review center 10 as described above.
  • the blood image processing method may include obtaining a low magnification image by capturing an entire area of the blood smear sample 400 with a low magnification lens 221 (eg, x10); Dividing the low magnification image into a plurality of spaces based on the grid line 300 to derive a blood cell distribution based on the number of blood cells in each division space 310 (see FIG. 6), and a high magnification of blood cells based on the blood cell distribution. Selecting a plurality of necessary regions 310 for image acquisition and acquiring a high magnification image along a predetermined trajectory 313 connecting the plurality of necessary regions 310 through a high magnification lens (eg, x100). It includes.
  • a high magnification lens eg, x100
  • reference numeral 311 denotes an imaging effective area in which blood cells are present
  • 312 denotes an imaging invalid area in which blood cells are not present. That is, during transfer along a predetermined trajectory, a high magnification image can be obtained only in the imaging effective area, and the imaging invalid area can pass without imaging.
  • FIGS. 10 to 11 are views for explaining an image capturing method of a blood smear sample according to an embodiment of the present invention.
  • the focus may be adjusted through the camera for autofocusing.
  • a low magnification image of each division space 310 divided into grid lines 300 along a predetermined trajectory 313 along the edge region of blood smeared on the slide 400 may be obtained.
  • the leukocytes can be detected and the position of the leukocytes can be coordinated based on the low magnification image in FIG.
  • a high magnification image may be obtained with the high magnification lens.
  • a differentiation image may be generated for each white blood cell from the high magnification image.
  • the method for taking an image of the blood smear sample is based on the luminance difference of the partial images 310 of the blood smear sample 400, the edge region (E) of the blood smear sample in the entire image of the blood smear sample (400) Deriving a step.
  • the edge region (E) of the blood smear sample in the entire image of the blood smear sample (400) Deriving a step.
  • the imaging method of the blood smear specimen may further include a selection step of selecting a plurality of necessary areas 310 for obtaining a high magnification image of the blood cells based on the position of the edge region E in the whole image. .
  • the imaging method of the blood smear specimen may further include an imaging step of performing imaging through a high magnification lens along a predetermined trajectory 313 connecting the plurality of necessary areas 310.
  • the entire image of the blood smear sample may be obtained by obtaining a partial image of some areas of the blood smear sample and merging the partial images.
  • the partial images may be separated by a first grid line (eg, 300 of FIG. 6) on the entire image.
  • a first grid line eg, 300 of FIG. 6
  • the necessary area may be divided by a first grating line (eg, 300 of FIG. 6) and another second grating line (eg, 300 of FIG. 11).
  • the required area 310 may be selected based on the distribution of blood cells in the entire image.
  • the present invention can be applied to a blood image processing technique that improves the differentiation accuracy of a blood cell differentiation system, selects an imaging trajectory along an area where a large number of leukocytes are distributed, and improves image quality.

Abstract

혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법에 관한 것으로, 혈액 도말 슬라이드에서 혈구 이미지를 촬상하고, 촬상된 혈구 이미지로부터 혈구를 감별하며, 감별 결과를 저장하도록 마련된 이미지 분석기 및 이미지 분석기로부터 전송 받은 혈구 이미지, 감별 결과 및 환자 정보를 표시하기 위한 하나 이상의 단말기를 구비한 매뉴얼 리뷰 센터를 포함하며, 매뉴얼 리뷰 센터는, 단말기를 통해 감별사의 감별 결과가 입력되면, 입력된 감별 결과를 이미지 분석기로 전송하는 구성을 마련하여, 감별 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법
본 발명은 혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 분석을 통해 혈구를 감별하고 촬영된 혈액 이미지를 처리하는 혈구 감별 시스템 및 혈액 이미지 처리 방법에 관한 것이다.
이미지 분석기(IA: Image Analyzer)는 혈액이 도말된 혈액 표본에 포함된 혈구를 촬상하고 분석하는 장치이다. 특히, 이미지 분석기는 WBC(White Blood Cell, 백혈구) 분석을 통해 촬상된 혈구 이미지를 5가지 종류, 호염기구(Basophil), 중성 백혈구(Neutrophil), 산성 백혈구(Eosinophil), 단핵 백혈구(Monocyte), 및 림프구(Lymphocyte)로 분류 및 감별하는 기기이다.
실제적으로 환자의 상태에 따라 다양한 이상 형태의 백혈구 존재할 수 있고, 각각의 종류별로 구분하여 각각의 개수를 조사하는 혈구계수는 환자의 상태, 질병의 진단 및 추적 등을 파악하는데 매우 중요하다.
따라서 이미지 분석기의 감별 결과의 정확도를 향상시키기 위한 다양한 방법이 개발되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 감별 정확도를 향상시킬 수 있는 혈구 감별 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 백혈구가 많이 분포된 영역을 따라 촬상 궤적을 선정할 수 있고, 이미지 품질을 향상시킬 수 있는 혈액 이미지 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 혈구 감별 시스템은 혈액 도말 슬라이드에서 혈구 이미지를 촬상하고, 촬상된 혈구 이미지로부터 혈구를 감별하며, 감별 결과를 저장하도록 마련된 이미지 분석기 및 이미지 분석기로부터 전송 받은 혈구 이미지, 감별 결과 및 환자 정보를 표시하기 위한 하나 이상의 단말기를 구비한 매뉴얼 리뷰 센터를 포함하며, 매뉴얼 리뷰 센터는, 단말기를 통해 감별사의 감별 결과가 입력되면, 입력된 감별 결과를 이미지 분석기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 혈액 이미지 처리 방법은 저배율 렌즈로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 전체 영역의 이미지를 획득하는 제1 촬상 단계와 전체 영역의 이미지에서 혈구의 분포에 기초하여 혈구의 고배율 이미지 획득을 위한 하나 이상의 필요 영역을 선정하는 선정 단계와 배율 변경에 따른 혈구의 좌표 값을 보정하는 보정 단계 및 고배율 렌즈로 필요 영역을 촬상하는 제2 촬상 단계를 포함하며, 보정 단계는 전체 영역 및 필요 영역에서 해당 혈구의 중심 좌표 값을 정합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 혈구 감별 시스템에 의하면, 감별 정확도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 혈액 이미지 처리 방법에 의하면, 백혈구가 많이 분포된 영역을 따라 촬상 궤적을 선정할 수 있고, 이미지 품질을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 감별 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 이미지 촬상 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 이미지 촬상 장치의 일부 구성요소를 나타내는 도면들이다.
도 6은 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈액 이미지 처리 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 감별 시스템, 혈구 이미지 촬상 장치, 혈액 이미지 처리 방법 및 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법을 첨부된 도면을 참고하여 각각 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 감별 시스템(1)을 나타내는 개념도이다.
상기 혈구 감별 시스템은, 이미지 분석기(IA)(100) 및 매뉴얼 리뷰 센터(MRC: Manual Review Center)(10)를 포함한다. 본 문서에서, ‘혈구’는 적혈구 또는 백혈구를 의미할 수 있으나, 이하, 설명의 편의를 위하여, ‘혈구’는 ‘백혈구’인 것을 예로 들어 설명한다.
상기 이미지 분석기(100)는 혈액 도말 슬라이드(400)(도 10 참조)에서 혈구 이미지를 촬상하고, 촬상된 혈구 이미지로부터 혈구를 감별하며, 감별 결과를 저장하도록 마련된다. 상기 이미지 분석기(100)는 하나 이상의 혈구 이미지 촬상 장치(200)(도 2 참조)를 포함하다.
상기 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 이미지 분석기(100)로부터 전송 받은 혈구 이미지, 감별 결과 및 환자 정보를 표시하기 위한 하나 이상의 단말기(12)를 구비한다. 또한, 상기 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 MRC 서버(11) 및 상기 MRC 서버와 소정 정보를 송/수신할 수 있도록 유선 또는 무선 통신 연결된 복수 개의 단말기(12)를 포함한다. 또한, 상기 단말기(12)는 디스플레이부 및 입력부를 포함하며, 예를 들어, 노트북, 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰일 수 있다. 구체적으로, 상기 디스플레이부는 이미지 분석기(100)로부터 전송 받은 혈구 이미지, 감별 결과 및 환자 정보를 표시하도록 마련되고, 입력부는 감별사(병리사)가 혈구 이미지를 감별한 후, 감별 정보를 입력하도록 마련된다.
또한, 환자 정보('메타 정보'라고도 함)는, 나이, 성별, 백혈구 개수, 적혈구 개수, 헤모글로빈 개수, 헤마토크릿 개수 및 혈소판 개수 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 매뉴얼 리뷰 센터(10)는, 단말기(12)를 통해 감별사의 감별 결과가 입력되면, 입력된 감별 결과를 이미지 분석기(100)로 전송하도록 마련된다.
구체적으로, 매뉴얼 리뷰 센터(1000)는 이미지 분석기(100)로부터 혈구 이미지 패키지를 수신하고, 이를 혈액 감별 전문 병리사가 웹 브라우저를 통해 수기로 감별할 수 있는 환경을 제공한다.
특히, 매뉴얼 리뷰 센서(10)는 세계 각지에 있는 대형 병원들로부터 혈구 이미지 패키지를 전달받고, 전문 병리사는 각 혈구 이미지를 수기로 분류하여, 감별을 요청한 병원으로 결과를 전달해주고 결과를 관리하는 역할을 수행할 수 있으며, 매뉴얼 리뷰 센터(10)를 통해 분석 오류가 1% 미만이 되도록 감별 시스템을 안정화하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예로, 이미지 분석기(100)는 백혈구(WBC) 이미지를 압축하고 이를 네트워크를 통하여 매뉴얼 리뷰 센서(10)로 보낸다. 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 백혈구 이미지를 받아서 데이터베이스(11, 서버)에 저장한다. 이때, 보안 및 인증을 위하여, 매뉴얼 리뷰 센서(10)는 등록된 이미지 분석기(100) 로부터 데이터를 수신한 것인지 메시지 인증 코드로 확인할 수 있다. 또한, 매뉴얼 리뷰 센터(10)에서, 감별사의 확인을 거친 결과는 다시 이미지 분석기(100)로 전송되어야 하므로, 이미지 분석기(100)와 매뉴얼 리뷰 센서(10)의 연결상태는 유지되어야 한다. 또한, 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 백혈구 이미지 패키지를 해제하고, 메타 정보와 이미지 파일을 획득할 수 있다. 또한, 백혈구 이미지 패키지에는 이미지 분석기의 ID(기기명)과, 환자 ID가 포함될 수 있다. 또한, 동시에 다른 병리사에 의해 같은 백혈구 이미지에 대한 감별이 수행될 수 없도록 할 수 있다.
구체적으로, 이미지 분석기(100)가 매뉴얼 리뷰 센터(10) 서버(11)와 암호화된 채널을 만들 수 있다. 이는 일반적인 SSL 암호화를 이용할 수 있고, MRC 서버(11)에서는 SSL 서비스를 제공해야 하며, 이미지 분석시(100)는 HTTPS 서비스를 이용하기 위해 필요한 라이브러리 등을 준비할 수 있다.
또한, 이미지 분석기(100)와 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 서로가 송수신하는 메시지에 대해 메시지 인증 코드(MAC, Message Authentication Code)를 생성해야 하며, 이미지 분석기(100)마다 서로 다른 비밀 키를 이용할 수 있다.
또한, 이미지 분석기(100)는 매뉴얼 리뷰 센터(10)로 혈액 감별을 요청하며, 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 수신한 감별 요청을 서버(11)에 저장한다. 또한, 매뉴얼 리뷰 센터(10)의 감별사가 혈액 감별을 완료하면, 해당 감별 요청 건의 상태가 '완료(COMPLETE)' 상태로 바뀐다. 이때, 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 COMPLETE 상태의 감별 요청을 수신하면, 이를 이미지 분석기(100)에 보고하기 위한 결과 정보를 생성할 수 있다. 또한, 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 감별 결과를 이미지 분석기(100)에 전송한다. 또한, 이미지 분석기(100)는 감별 결과를 잘 수신했음을 매뉴얼 리뷰 센터(10)에 통지할 수 있다. 매뉴얼 리뷰 센터(10)는 이미지 분석기(100)가 감별 결과를 잘 수신했음을 확인하고, 감별 요청 건을 닫을 수 있다.
한편, 이미지 분석기(100)는 혈구 이미지 촬상 시, 저배율 렌즈로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 전체 이미지를 촬상하고, 렌즈 교체 후, 전체 이미지에서 혈구의 분포에 기초하여 고배율 렌즈로 혈구가 위치한 영역의 부분 이미지를 촬상하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 이미지 분석기(100)는 1차적으로 저배율 이미지로부터 혈구 분포도를 확인한 후, 혈구가 존재하는 영역을 선정 후, 2차적으로 해당 영역의 고배율 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.
또한, 이미지 분석기(100)는 혈구가 위치한 영역들을 연결하는 소정 궤적을 따라 차례로 부분 이미지를 촬상함으로써 복수 개의 혈구 이미지를 생성하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 이미지 분석기(100)는 하나의 혈액 도말 슬라이드로부터 약 100여 장의 혈구 이미지를 얻도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 이미지 분석기(100)는 고배율 렌즈로 촬영 전, 배율 변경(저배율에서 고배율로 변경)에 따른 혈구의 좌표 값을 보정하도록 마련될 수 있다.
또한, 이미지 분석기(100)는 혈구 이미지 촬상 시 조명을 제공하기 위한 조명부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조명부는 조명부는 광원과 광원으로부터 조사된 빛이 차례로 통과하여 슬라이드 측으로 제공되도록 배열된 집광 렌즈 및 평행광 렌즈를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 이미지 촬상 장치(200)를 나타내는 구성도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈구 이미지 촬상 장치의 일부 구성요소를 나타내는 도면들이다.
전술한 바와 같이, 상기 혈구 감별 시스템(1)을 구성하는 이미지 분석기(100)는, 혈구 이미지 촬상을 위하여 하나 이상의 혈구 이미지 촬상 장치(200)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 혈구 이미지 촬상 장치(200)는 카메라부(210)와 렌즈부(220)와 렌즈 교체부(223)와 지지대(230)와 조명부(240)와 이송부 및 제어부(250)를 포함한다.
구체적으로, 혈구 이미지 촬상 장치(200)는 하나 이상의 카메라(211, 212)를 포함하는 카메라부(210)와, 서로 다른 배율을 갖는 복수 개의 렌즈(221, 222)를 포함하는 렌즈부(220), 및 복수 개의 렌즈(221, 222) 중 카메라와 정렬되는 특정 렌즈를 위치시키기 위한 렌즈 교체부(223)를 포함한다. 또한, 혈구 이미지 촬상 장치(200)는 혈액 도말 슬라이드(400, 도 10 참조)가 안착되는 지지대(230)와, 정렬 상태의 카메라 및 렌즈와, 혈액 도말 슬라이드의 상대 위치를 조절하기 위한 이송부 및 조명을 제공하기 위한 광원(241)을 포함하는 조명부(240)를 포함한다. 또한, 혈구 이미지 촬상 장치(200)는 슬라이드(400) 상에 도말된 혈액으로부터 소정 이미지를 얻기 위하여 카메라부(210)와 렌즈 교체부(223)와 이송부 및 조명부(240)를 각각 제어하기 위한 제어부(350)를 포함한다.
또한, 상기 조명부(240)는 광원(241)으로부터 조사된 빛이 차례로 통과하도록 배열된 집광 렌즈(242) 및 평행광 렌즈(243)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 광원(241)은 메탈 할라이드를 포함할 수 있다.
또한, 카메라부(210)는 촬상용 카메라(211) 및 오토포커싱용 카메라(212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬상용 카메라(211)는 CMOS 카메라일 수 있고, 0.2㎛ 이하의 분해능을 갖는 약 20M 급 이상(예를 들어, 25M)의 고해상도 카메라일 수 있다. 특히, 고해상도일수록 FOV(Field of view)가 넓어져 더 많은 수의 혈구 검출이 가능한 장점이 있다.
또한, 렌즈부(220)는 저배율 렌즈(221)(예를 들어, x1 내지 x10) 및 고배율 렌즈(222) (예를 들어, x50 내지 x100)를 포함할 수 있고, 각각의 렌즈는 대물렌즈일 수 있다.
또한, 제어부(250)는 저배율 렌즈(221)로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 제1 영역(예를 들어, 전체 영역)을 촬상하고, 제1 영역의 이미지에 나타난 혈구의 좌표 값(예를 들어, x-y 좌표)을 생성하도록 마련될 수 있다.
또한, 제어부(250)는 제1 영역 내에서, 혈구의 고해상도 이미지를 얻기 위한 하나 이상의 필요 영역을 선정하고, 선정된 필요 영역을 고배율 렌즈로 촬상하기 위하여 고배율 렌즈(222)를 카메라에 대하여 정렬시킬 수 있다. 즉, 제어부(250)는 저배율 렌즈(221)를 통한 1차 촬상이 완료되면, 렌즈 교체부(223)를 제어하여 고배율 렌즈(222)로 교체할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 제1 영역과 필요 영역에서의 해당 혈구의 중심 좌표 값을 정합시키도록 마련될 수 있다.
또한, 제어부(250)는 복수 개의 필요 영역을 연결하는 소정 궤적을 따라 고배율 렌즈를 통한 촬상이 차례로 이루어지도록 제어할 수 있다.
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 혈구 이미지 촬상 장치(200)를 이용한 혈액 이미지 처리 방법 및 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법을 구체적으로 설명한다.
도 6은 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈액 이미지 처리 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
상기 혈액 이미지 처리 방법은, 저배율 렌즈(221)로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 전체 영역의 이미지(1000)를 획득하는 제1 촬상 단계와, 전체 영역의 이미지(1000)에서 혈구의 분포에 기초하여 혈구의 고배율 이미지(1001) 획득을 위한 하나 이상의 필요 영역을 선정하는 선정 단계와, 배율 변경에 따른 혈구의 좌표 값을 보정하는 보정 단계 및 고배율 렌즈(222)로 필요 영역을 촬상하는 제2 촬상 단계를 포함한다.
또한, 보정 단계는 전체 영역 및 필요 영역에서 해당 혈구의 중심 좌표 값을 정합시키는 단계를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 전체 영역에 대한 저배율 이미지(1000)를 나타내고, 도 7의 (b)는 필요 영역에 대한 고배율 이미지(1001)가 나타낸다. 구체적으로, 저배율 이미지(1000)에서, 타겟(Target) 백혈구를 잡고, 이를 기준으로 고배율 렌즈로 교체 후, 고배율 이미지에서도 타겟 백혈구의 중심값을 확인하여, 이에 대한 중심 좌표 값의 차이 값을 보정해줌으로써, 렌즈의 배율 변화가 있더라도 좌표 중심의 기준 위치가 변경되지 않는다.
한편, 도 6을 참조하면, 선정 단계는 제1 촬상 단계에서 얻어진 저배율 이미지 상에 마련된 격자선(300)을 기준으로 복수 개의 공간으로 분할하여 각각의 분할 공간(310)에서의 혈구 개수를 파악하는 단계를 포함한다. 여기서, 혈구가 존재하는 분할 공간(310)은 전술한 필요 영역으로 선정된다.
또한, 제2 촬상 단계는 복수 개의 필요 영역을 차례로 연결하는 소정 궤적(313, 도 9 참조)을 따라 고배율 렌즈를 통한 촬상이 차례로 이루어지는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 전술한 이송부를 통해 정렬 상태의 카메라 및 렌즈와, 혈액 도말 슬라이드의 상대 위치를 조절함으로써, 연속적으로 혈구의 고배율 이미지를 촬상할 수 있다.
또한, 각각의 촬상 단계는 광원(241)으로부터 조사되고, 집광 렌즈(242) 및 평행광 렌즈(243)를 차례로 통과한 빛을 슬라이드(400) 측으로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 각각의 촬상 단계는 전술한 바와 같이, CMOS 카메라를 통해 촬상이 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 혈액 이미지 처리 방법은, 제2 촬상 단계에서 얻어진 고배율 이미지(1001)에서 혈구가 중앙에 오도록 보정하여 혈구 감별용 이미지(1002)를 생성하는 생성 단계를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들어, 고배율 이미지(1001)에서 백혈구의 중심이 이미지의 중심에 오도록 하고, 가로 세로 약 1/3 지점에 오도록 커팅함을써 감별용 이미지(1002)를 생성할 수 있다.
전술한 이미지 분석기(100)는 상기 감별용 이미지(1002)를 기초로 내부 알고리즘에 따라 감별을 수행한다. 이미지 분석기(100)의 감별 결과는 전술한 바와 같이 매뉴얼 리뷰 센터(10)로 전송된다.
한편, 도 6 및 도 9를 참조하면, 혈액 이미지 처리 방법은, 저배율 렌즈(221)(예를 들어, x10)로 혈액 도말 표본(400)의 전체 영역을 촬상하여 저배율 이미지를 획득하는 단계와, 저배율 이미지를 격자선(300)을 기준으로 복수 개의 공간으로 분할하여 각각의 분할 공간(310)의 혈구 개수에 기초한 혈구 분포를 도출하는 단계(도 6 참조)와, 혈구 분포에 기초하여 혈구의 고배율 이미지 획득을 위한 복수 개의 필요 영역(310)을 선정하는 단계 및 고배율 렌즈(예를 들어, x100)를 통해 복수 개의 필요 영역(310)을 연결하는 소정 궤적(313)을 따라 고배율 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 특히, 미설명 부호 311은 혈구가 존재하는 촬상 유효 영역을 나타내고, 312는 혈구가 존재하지 않는 촬상 무효 영역을 나타낸다. 즉, 소정 궤적을 따라 이송 중에, 촬상 유효 영역에서만 고배율 이미지를 획득하고, 촬상 무효 영역은 촬상 없이 통과할 수 있다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예와 관련된 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 지지대 상에 슬라이드(400)가 유입되면, 오토포커싱용 카메라를 통해 초점을 조율할 수 있다. 이때, 슬라이드(400) 상에 도말된 혈액의 가장 자리 영역을 따라 소정 궤적(313)을 따라 격자선(300)으로 분할된 각가의 분할 공간(310)에 대한 저배율 이미지를 얻을 수 있다. 이때, 도 10의 (c)에서의 저배율 이미지를 기초로, 백혈구를 검출하고, 백혈구의 위치를 좌표화할 수 있다. 이때, 도 10의 (c)의 저배율 이미지의 전체 영역에서 필요 영역을 산정한 후, 도 10의 (d)에서와 같이, 필요 영역에 대하여 고배율 렌즈로 고배율 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 도 10의 (e)에서와 같이, 고배율 이미지로부터 각각의 백혈구에 대하여 감별용 이미지를 생성할 수 있다.
한편, 상기 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법은 혈액 도말 표본(400)의 부분 이미지들(310)의 휘도 차이에 기초하여, 혈액 도말 표본(400)의 전체 이미지에서 혈액 도말 표본의 가장자리 영역(E)을 도출하는 단계를 포함한다. 혈액 도말 시, 가장 자리에 영역에 혈구가 많이 분포하게 된다. 따라서, 가장 자리 영역(E) 주변으로 궤적(313)을 선정하여 촬상하는 것이 효율적이다.
또한, 상기 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법은 전체 이미지에서 가장자리 영역(E)의 위치에 기초하여 혈구의 고배율 이미지 획득을 위한 복수 개의 필요 영역(310)을 선정하는 선정 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 혈액 도말 표본의 이미지 촬영 방법은 복수 개의 필요 영역(310)을 연결하는 소정 궤적(313)을 따라 고배율 렌즈를 통한 촬상을 수행하는 촬상 단계를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 혈액 도말 표본의 전체 이미지는, 혈액 도말 표본의 일부 영역들에 대한 부분 이미지를 획득하고, 부분 이미지들을 병합함으로써 얻어질 수 있다.
또한, 부분 이미지들은 전체 이미지 상의 제1 격자선(예를 들어, 도 6의 300)에 의해 구분될 수 있다. 이와는 다르게, 필요 영역은 제1 격자선(예를 들어, 도 6의 300)과 다른 제2 격자선(예를 들어, 도 11의 300)에 의해 구분될 수 있다.
또한, 필요 영역(310)은 전체 이미지에서 혈구의 분포에 기초하여 선정될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 혈구 감별 시스템의 감별 정확도를 향상시키고, 백혈구가 많이 분포된 영역을 따라 촬상 궤적을 선정할 수 있고, 이미지 품질을 향상시키는 혈액 이미지 처리 기술에 적용된다.

Claims (10)

  1. 혈액 도말 슬라이드에서 혈구 이미지를 촬상하고, 촬상된 혈구 이미지로부터 혈구를 감별하며, 감별 결과를 저장하도록 마련된 이미지 분석기; 및
    이미지 분석기로부터 전송 받은 혈구 이미지, 감별 결과 및 환자 정보를 표시하기 위한 하나 이상의 단말기를 구비한 매뉴얼 리뷰 센터를 포함하며,
    매뉴얼 리뷰 센터는, 단말기를 통해 감별사의 감별 결과가 입력되면, 입력된 감별 결과를 이미지 분석기로 전송하되,
    이미지 분석기는 혈구 이미지 촬상을 위하여 카메라와 저배율 렌즈 및 고배율 렌즈를 포함하는 하나 이상의 혈구 이미지 촬상 장치를 포함하고,
    이미지 분석기는, 혈구 이미지 촬상 시, 저배율 렌즈로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 전체 영역을 촬상하고, 전체 영역의 이미지에 나타난 혈구의 좌표값을 생성하며,
    이미지 분석기는, 제1 영역 내에서 혈구의 고해상도 이미지를 얻기 위한 하나 이상의 필요 영역을 선정하고, 선정된 필요 영역을 고배율 렌즈로 촬상하기 위하여 고배율 렌즈를 카메라에 대하여 정렬시키며,
    이미지 분석기는, 전체 영역과 필요 영역에서 해당 혈구의 중심 좌표 값을 정합시키도록 마련된 혈구 감별 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    혈구 이미지 촬상 장치는 복수 개의 필요 영역을 연결하는 소정 궤적을 따라 고배율 렌즈를 통한 촬상이 차례로 이루어지도록 제어되는 혈구 감별 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    이미지 분석기는 혈구 이미지 촬상 시 조명을 제공하기 위한 조명부를 포함하며
    조명부는 광원과 광원으로부터 조사된 빛이 차례로 통과하여 슬라이드 측으로 제공되도록 배열된 집광 렌즈 및 평행광 렌즈를 포함하는 혈구 감별 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    환자 정보는, 나이, 성별, 백혈구 개수, 적혈구 개수, 헤모글로빈 개수, 헤마토크릿 개수 및 혈소판 개수 중 하나 이상을 포함하는 혈구 감별 시스템.
  5. 저배율 렌즈로 슬라이드 상에 도말된 혈액의 전체 영역의 이미지를 획득하는 제1 촬상 단계;
    전체 영역의 이미지에서 혈구의 분포에 기초하여 혈구의 고배율 이미지 획득을 위한 하나 이상의 필요 영역을 선정하는 선정 단계;
    배율 변경에 따른 혈구의 좌표 값을 보정하는 보정 단계; 및
    고배율 렌즈로 필요 영역을 촬상하는 제2 촬상 단계를 포함하며,
    보정 단계는 전체 영역 및 필요 영역에서 해당 혈구의 중심 좌표 값을 정합시키는 단계를 포함하는 혈액 이미지 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    선정 단계는 제1 촬상 단계에서 얻어진 저배율 이미지 상에 마련된 격자선을 기준으로 복수 개의 공간으로 분할하여 각각의 분할 공간에서의 혈구 개수를 파악하는 단계를 포함하는 혈액 이미지 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    제2 촬상 단계는 복수 개의 필요 영역을 차례로 연결하는 소정 궤적을 따라 고배율 렌즈를 통한 촬상이 차례로 이루어지는 단계를 포함하는 혈액 이미지 처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    각각의 촬상 단계는 광원으로부터 조사되고, 집광 렌즈 및 평행광 렌즈를 차례로 통과한 빛을 슬라이드 측으로 제공하는 단계를 포함하는 혈액 이미지 처리 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    각각의 촬상 단계는 CMOS 카메라를 통해 촬상이 이루어지는 혈액 이미지 처리 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    제2 촬상 단계에서 얻어진 고배율 이미지에서 혈구가 중앙에 오도록 보정하여 혈구 감별용 이미지를 생성하는 생성 단계를 추가로 포함하는 혈액 이미지 처리 방법.
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