[发明专利]用于图像处理的自动测定评估和归一化

说明书

本文公开了用于将第一染色剂的滴度归一化为模板图像中相同染色剂的滴度的系统和方法。还公开了评估染色剂滴度水平的方法。

背景技术

数字病理学涉及将整个组织病理学或细胞病理学切片扫描成可在计算机屏幕上解释的数字图像。这些图像随后将由成像算法处理或由病理学家解释。为了检查组织切片(实际上是透明的)，使用选择性结合细胞成分的有色组织化学染色剂制备组织切片。临床医生或计算机辅助诊断(CAD)算法使用颜色增强或染色的细胞结构来识别疾病的形态学标记，并相应地进行治疗。观察该测定可以实现多种过程，包括疾病诊断、对治疗反应的评估、以及研发抗击疾病的新药物。

免疫组织化学(IHC)切片染色可以用于识别组织切片的细胞中的蛋白质，并且因此广泛地用于对诸如生物组织中的癌性细胞和免疫细胞等不同类型的细胞的研究中。因此，可以在研究中使用IHC染色以理解癌组织中免疫细胞(诸如，T细胞或B细胞)的差异表达的生物标记的分布和位置以用于免疫应答研究。例如，肿瘤经常包含免疫细胞的浸润液，该浸润液可以防止肿瘤的发展或有利于肿瘤的向外生长。

原位杂交(ISH)可用于寻找遗传异常或病状的存在，例如在显微镜下观察时在形态学上表现为恶性的细胞中特异性地致癌基因扩增。原位杂交(ISH)使用与靶基因序列或转录物反义的标记的DNA或RNA探针分子来检测或定位细胞或组织样品中的靶核酸靶基因。通过将固定在切片上的细胞或组织样品暴露于标记的核酸探针来进行ISH，所述核酸探针能够与细胞或组织样品中的给定靶基因特异性杂交。通过将细胞或组织样品暴露于已经用多个不同核酸标签标记的多个核酸探针，可以同时分析几个靶基因。通过利用具有不同发射波长的标记，可以在单个步骤中对单个靶细胞或组织样品进行同时多色分析。例如，Ventana Medical Systems，Inc.的INFORM HER2双ISH DNA探针混合测定旨在通过计数HER2基因与17号染色体的比率来确定HER2基因状态。在福尔马林固定的石蜡包埋的人乳腺癌组织样本中，使用双色显色ISH检测HER2和17号染色体探针。

发明内容

本公开文本涉及自动系统和方法，用于评估生物样品图像内的染色剂的滴度，并将该染色剂的滴度归一化为模板图像中相同染色剂的滴度。

尽管大多数数字病理学成像算法被设计成在一定的染色浓度下运行，但待处理的实际切片的苏木精浓度或滴度水平可能有很大的差异性。不希望受任何特定理论的约束，据信这种染色剂颜色和强度差异性会使切片中的苏木精染色过深或过淡，从而可能在图像处理算法中引入错误，而该算法不是为考虑染色剂滴度的这种唐突差异性而设计的。事实上，处理算法通常被调整为在预定的染色浓度范围内工作；如果浓度超出这个范围，算法可能会失败。通过使用所公开的图像归一化系统和方法，图像内的浓度(或滴度)可以被调整为落入任何图像处理算法的预定染色浓度范围内。因此，所公开的用于自动染色剂归一化的系统和方法允许减少染色剂颜色和强度差异性。此外，本文公开的自动化系统和方法能够增强所获取图像的下游处理，例如用于生物样品的评分或组织学图像内特征的量化。

虽然可以对获取到的图像中的所有染色剂进行归一化，但通常不希望这样做，因为某些染色剂的强度可能与特定的生物指征有关。例如，作为癌症免疫治疗的靶，程序性死亡-1(PD-1)在T细胞上表达，并作为下调免疫系统的抑制性受体发挥作用。PD-1的表达水平可以用DAB染色剂强度来表征；因此，DAB的归一化是不希望的，因为据信它可能会扭曲组织样品中的PD-1表达水平信息。此外，可能存在这样的情况，即一种染色剂总是与标记细胞核的复染色剂共定位，例如雌激素受体(ER)。在这种情况下，DAB可能出现在含有复染色剂苏木精(HTX)的混合物中，因此提取纯DAB颜色分布进行归一化是不可行的。申请人已经发现，标记细胞核的苏木精可以在不同的切片上进行稳健的归一化。申请人提出，本文描述的系统和方法允许纯苏木精染色剂以及与其他染色剂共定位的苏木精染色剂的归一化，这在以前没有被解决。