DE19747415C2 - Verfahren zur Unterstützung eines Betrachters bei der Durchmusterung einer Probe und zytologisches Probenanalysiersystem - Google Patents
Verfahren zur Unterstützung eines Betrachters bei der Durchmusterung einer Probe und zytologisches ProbenanalysiersystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der zytologischen Probenanalyse und insbesondere
Verfahren und Vorrichtungen, die bei der visuellen Durchmusterung von zytologischen Proben
verwendet werden.
Sorgfältiges Durchmustern zytologischer Proben ist ein wichtiger Schritt bei der Diagnose
zahlreicher potentiell schwerer Krankheiten. So kann im Fall der Papanikolaou-Abstriche (Pap-
Abstriche), die routinemäßig bei Frauen entnommen werden, sorgfältiges Durchmustern des
Pap-Abstrichs frühe Krebsstadien entdecken, so daß die Möglichkeiten der Ausbreitung von
Krebs oder verwandten krankhaften Zuständen reduziert werden. Gewöhnlich wird die
Durchmusterung von einem hochqualifizierten Zytotechnologen durchgeführt.
Zur Durchführung einer solchen Durchmusterung betrachtet der Zytotechnologe im allgemei
nen den Objektträger, der den Pap-Abstrich enthält, durch ein Mikroskop, um solche Zellen zu
erkennen, die krebsartige oder andere abnormale Zustände zeigen. Während die durch den
Zytotechnologen durchgeführte Analyse intensives Training erfordert, ist der Prozeß der sorg
fältigen Durchmusterung einer Probe auf das Vorkommen von krebsartigem oder abnormalen
Zellen meist arbeitsaufwendig und langwierig. Um eine akkurate Analyse sicherzustellen, muß
die gesamte Probe betrachtet werden, um das Vorkommen oder Fehlen eines abnormalen
Zustandes zu bestimmen. Während viele Proben Bereiche enthalten können, die kein zytologi
sches Material enthalten, muß der Zytotechnologe dennoch die gesamte Probe betrachten, um
diese Tatsache festzustellen.
Automatische Mikroskope, die den erforderlichen manuellen Aufwand des Zytotechnologen zu
verringern oder vereinfachen, sind oft zur Steigerung der Wirksamkeit hilfreich, mit dem eine
Probe durchmustert werden kann. Andere automatisierte Verfahren wie sie von B. Nordin in
einer Doktorarbeit mit dem Titel "The Development of an Automatic Prescreender for the
Early Detection of Cervical Cancer: Algorithms and Implementation", Universität von Uppsala,
Image Analysis Laboratory, Uppsala, Schweden (1989), beschrieben wurden, sind ebenfalls bei
der Steigerung der zytologischen Durchmusterungswirksamkeit hilfreich.
Solche Verfahren können zwar die zytologische Durchmusterungswirksamkeit in unter
schiedlichem Umfang verbessern, doch besteht ein Bedarf für ein System, das die Zeit redu
ziert, die benötigt wird, um eine zytologische Probe akkurat zu analysieren, und dabei die
Wirksamkeit erhöht, mit der solch eine Probe analysiert werden kann.
Die DE-A-30 40 245 beschreibt ein System zur Identifikation und Klassifizierung von Zellen,
wobei Zellen automatisch lokalisiert und klassifiziert werden. Unbekannte Zellen werden
lokalisiert und für einen konstanten, vorbestimmten Zeitraum dargestellt.
Die DE-A-33 13 789 beschreibt ein mikroskopisches Untersuchungsverfahren zur Ermittlung
von interessanten Objekten, wobei für ein Objekt, das während eines Abtastvorgangs als
interessant klassifiziert wurde, ein Markierungssignal erzeugt wird, das eine
Wiederauffindung des Objekts erlaubt.
Die US-PS 5,068,906 beschreibt eine Vorrichtung zur Extraktion einzelner zellulärer
Abbildungen aus einem ursprünglichen Bild und die Abspeicherung dieser Abbildungen.
Die US-PS 5,548,661 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Trennung
eines Objekts vom Hintergrund in einem digitalen Bild.
Der Erfindung liegt vorwiegend die Aufgabe zugrunde, die für die visuelle Durchmusterung
von zytologischen Proben erforderliche Durchschnittszeit zu reduzieren. Diese Aufgabe wird
gelöst durch Bereitstellen eines zytologischen Probenanalysiersystems, das einem Betrachter
nur solche Sichtfelder präsentiert, die ein diagnostisch signifikantes Material enthalten können.
Der zytologische Probenanalysator umfaßt eine Einrichtung, die auf ein Bild eines Bereichs
einer zytologischen Probe reagiert, zur Bestimmung, ob der Bereich ein zu betrachtendes
Probenmaterial enthält. Eine Einrichtung, die auf ein Bild reagiert, das ein zu betrachtendes
Probenmaterial enthält, speichert Koordinaten, die die Lage des Bildes auf der zytologischen
Probe anzeigen. Eine Einrichtung, die auf eine Vielzahl der gespeicherten Koordinaten reagiert,
wobei jede die Lage auf der zytologischen Probe für ein entsprechendes Bild anzeigen, erzeugt
einen Leitwegpfad, der die Zeit minimiert, die für einen Betrachter der zytologischen Probe
erforderlich ist, um jedes der Bilder zu betrachten, das ein zu betrachtenden Bereich einer
Probe enthält.
Ausführungsformen, die die vorstehenden Prinzipien verwenden, reduzieren vorzugsweise die
Zeit, die benötigt wird, um die Bereiche des Objektträgers zu betrachten, die in zwei Wegen
kein zytologisches Material enthalten. Erstens werden viele Bereiche des Objektträgers, die
kein zytologisches Material enthalten, identifiziert und von den Betrachtungen ausgesondert,
die dem Betrachter der zytologischen Probe präsentiert werden. Zweitens wird der Pfad zwi
schen den zu präsentierenden Betrachtungen optimiert, wodurch die Zeit weiter reduziert wird,
die zur Betrachtung des zytologischen Materials auf dem Objektträger benötigt wird. Die
Wirksamkeit der Analyse ist daher gesteigert und die Ermüdung des Betrachters ist durch
Erhöhung des Zeitanteils vermindert, die der Betrachter zur Analyse des tatsächlichen zyto
logischen Materials aufwendet.
Ferner präsentieren die Ausführungsformen unter Ausnutzung der erfindungsgemäßen Prin
zipien dem Zytotechnologen die tatsächlichen Proben auf dem Objektträger zur Analyse statt
ein elektronisches Bild zu präsentieren. Das direkte visuelle Bild, welches durch ein Mikroskop
zu sehen ist, besitzt eine bessere räumliche Auflösung und Farbtreue, als ein äquivalentes Bild,
das elektronisch eingefangen und dargestellt wird. Daher ist das direkte Bild für kritische
diagnostische Anwendungen besser geeignet. Darüber hinaus werden dem Zytotechnologen
alle Bereiche des Objektträgers präsentiert, die normales oder abnormales zytologisches
Material enthalten, und daher wird seine eigene Fertigkeit und Urteilsfähigkeit in der Ent
scheidung verwendet, ob die Probe Abnormalitäten enthält. Die Präsentation des in der Probe
enthaltenden gesamten zytologischen Materials erlaubt vorzugsweise dem Zytotechnologen,
die vom Zusammenhang abhängige Information zu verwenden, um zu einer Beurteilung zu
kommen, und das Training und das Fachwissen des Zytotechnologen erlaubt die Erkennung
von Abnormalitäten, das einem computerisierten Bildanalysesystem zur Erkennung nicht ein
programmiert werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitende Systeme können
daher an einen großen Bereich von Probenarten und Präparationen angepaßt werden, während
computerisierte Bildanalysesysteme programmiert zur Erkennung verschiedener Abnormalitä
ten, nur an solche spezifischen Arten und Präparationen von Proben angepaßt werden können,
auf die sie programmiert sind.
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung können besser ver
standen werden, wenn die folgenden detaillierten Beschreibungen der verschiedenen bevor
zugten Ausführungsformen der Erfindung betrachtet werden. Im Verlauf der Beschreibung
wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das die in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten
Hauptkomponenten und die Funktionen veranschaulicht.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise einer bevorzugten Ausführungsform ver
anschaulicht.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Bereich von Fig. 2 in größerem Detail veranschaulicht.
Fig. 4(a) und 4(b) sind Flußdiagramme, die einen Bereich von Fig. 3 in größerem Detail ver
anschaulichen.
Fig. 5 ist eine Veranschaulichung eines bevorzugten Filters, verwendet in einer bevorzugten
Ausführungsform.
Fig. 6(a) und 6(b) sind vereinfachte Veranschaulichungen, die die Hauptbetrachtungsmuster,
erzeugt von einer bevorzugten Ausführungsform, zeigen.
Fig. 7 ist eine vereinfachte Veranschaulichung, die die Art und Weise zeigt, in denen Kacheln
(Felder) durch eine bevorzugte Ausführungsform erzeugt werden können.
Fig. 8 ist eine Veranschaulichung, die eine alternative Ausführungsform der Betrachtung,
gezeigt am Objektträger 102 in Fig. 1, zeigt.
Fig. 1 zeigt beispielhaft die Funktionen eines zytologischen Durchmusterungssystem unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien. Das zytologische Durchmusterungssystem
von Fig. 1, das zur Verwendung in einem klinischen Labor oder einer ähnlichen Einrichtung
angepaßt ist, enthält vorzugsweise eine Bildeinfangvorrichtung 100, einen Kartographen 104
und eine Durchmusterungsstation 110, die ein Mikroskop zur Betrachtung von zytologischen
Proben enthält. Die Bildeinfangvorrichtung 100 verwendet eine Kamera zum Einfangen digi
taler Bilder eines Objektträgers 102. Das Einfangen eines Bildes von einer Probe 103 auf dem
Objektträger 102 wird ausgeführt durch Unterteilen des Objektträgers 102 in eine Vielzahl von
Bereichen mit gleicher Größe, bestimmt durch die punktierten Linien in dem Objektträger 102,
und das individuelle Einfangen eines digitalen Bildes eines Bereichs. Das digitale Bild des
Bereichs wird nach Einfangen in einem Speicher gespeichert und durch den Kartographen 104
analysiert, der so wirkt, daß der Bereich auf das Vorkommen von zytologischem Material
analysiert wird. Wird irgendein zytologisches Material erkannt, wird der Bereich durch den
Kartographen als ein zu durchmusternder Bereich bestimmt. Wenn der Bereich analysiert ist,
wird ein digitalisiertes Bild eines anderen Bereichs des Objektträgers bei 100 eingefangen und
bei 104 analysiert. Diese Abfolge wird solange wiederholt, bis jeder Bereich auf dem Objekt
träger 102 eingefangen und analysiert worden ist.
Wenn alle Bereiche auf dem Objektträger 102 eingefangen und analysiert (106) worden sind,
erzeugt der Kartograph 104, wie bei 107 zu sehen, eine Vielzahl von Kacheln (Feldern), die
innerhalb des Objektträgers 102 an der Durchmusterungsstation 110 als Kreise zu sehen sind.
Die in Fig. 1 gezeigten Kacheln sind zur Erleichterung der Veranschaulichung vereinfacht. Jede
der Kacheln hat vorzugsweise die gleiche Größe und entspricht einem Sichtfeld, ausgewählt
durch den Zytotechnologen für das Mikroskop an der Durchmusterungsstation. Die Kacheln
umgeben also das gesamte durch den Kartographen bestimmte zytologische Material, das zur
Betrachtung durch den Zytotechnologen benötigt wird. Sind die Kacheln erzeugt, verwendet
der Kartograph, wie bei 108 zu sehen, eine Leitwegfunktion, um eine Vielzahl von Betrach
tungskoordinaten zu erzeugen, die die Abfolge bestimmen, in denen die Kacheln durch den
Zytotechnologen an der Durchmusterungsstation 110 betrachtet werden können. Die Koordi
naten werden dann nach Anfrage durch eine Durchmusterungsstation 110 an die Durchmuste
rungsstation (nachstehend ausführlich beschrieben) übermittelt, die vorzugsweise die Form
eines Mikroskops hat, unter Verwendung eines motorisierten Objekttisches, um den Objekt
träger 102 zwischen einem Objektiv des Mikroskops in Übereinstimmung mit der Abfolge von
Koordinaten, erhalten von dem Kartographen, zu bewegen.
Die Abfolge, in der die Kacheln betrachtet werden, ist vorzugsweise von dem Kartographen
ausgewählt, um die von der Durchmusterungsstation 110 benötigten Zeit zu reduzieren, um
zwischen den Kacheln hin- und herzubewegen und um den praktischen Grad der Bildkontinui
tät zu maximieren. Daher reduziert der Kartograph 104 die Durchschnittszeit auf zwei Arten,
die von dem Zytotechnologen benötigt wird, um die Probe zu durchmustern, die auf dem
Objektträger 102 enthalten ist. Erstens werden die Bereiche auf dem Objektträger, die kein
zytologisches Material enthalten, durch den Kartographen ausgesondert, so daß der Zyto
technologe diese Aufgabe nicht visuell ausführen muß. Zweitens wird der Pfad zwischen den
Bereichen, der zytologisches Material enthält, optimiert, so daß die Zeit reduziert wird, die von
dem motorisierten Objekttisch benötigt wird, der von dem Mikroskop der Station 110
verwendet wird, um von einem Bereich zum nächsten zu fahren.
Die in Fig. 1 gezeigten Bereiche des Objektträgers sind zur Erleichterung der Veranschau
lichung vereinfacht. Tatsächlich hat ein Objektträger üblicherweise viel mehr Bereiche, als in
Fig. 1 gezeigt ist. Zum Beispiel mißt ein typischer Objektträger etwa 75 mm × 25 mm, mit
einem von rund 50 mm × 25 mm durch eine Probe belegten Bereich. Solch ein Objektträger
enthält Bereiche von etwa 2,5 mm × 2,5 mm, was einen Gesamtbetrag von etwa 200 Bereichen
für den Objektträger ergibt.
Die Bildeinfangvorrichtung 100 hat vorzugsweise die Form einer CCD-(ladungsgekoppeltes
Element, Charge Couple Device)-artigen wissenschaftlichen Kamera mit einem 1K × 1K oder
größerem Format und einem Klasse 3 oder besseren Sensor. Solch eine Kamera ist im Handel
erhältlich unter dem Handelsnamen ES-1 von Kodak Corporation, Rochester, New York,
USA, und ist ebenfalls erhältlich von Pulnix Amerika, Sunnyvale, Kalifornien, USA. Solch eine
Kamera ist vorzugsweise charakterisiert durch einen aktiven Sensorbereich von 9 mm × 9 mm
oder größer und mit einem Pixel-Zwischenraum von neun (9) Mikron oder kleiner und kann
Bilder mit einer Rate von wenigstens 30 Bildern pro Sekunde einfangen, und kann einen
digitalen Auslaß bei einer minimalen Rate von 30 Mhz bereitstellen. Das optische System ist
zusammengestellt, um eine wirksame Pixelauflösung von etwa 2,4 Mikron bei der Probe
bereitzustellen. Während diese Auflösung für die hier beschriebene bevorzugte Ausführungs
form geeignet ist, kann sie für andere Anwendungen geändert werden. Die hier aufgeführten
Beschreibungen sind für eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform veranschaulichend und
können geändert werden. Zum Beispiel würde eine Kamera mit einem Format größer als 1K ×
1K die Anzahl von Bildern verringern, die eingefangen werden, da jedes eingefangene Bild
einen größeren Bereich des Objektträgers enthalten würde. Ein Pixel mit einem Abstand kleiner
als 9 Mikron würde zu einer größeren Auflösung führen.
Die Kamera stellt ihren digitalen Auslaß einem Bilderfasser zur Verfügung, der so wirkt, daß
die digitalen Daten, die von der Kamera erhalten werden, gespeichert werden. Der Bilderfasser
verwendet vorzugsweise ein PCI-artiges Interface und ist durch eine Datentransfer-Rate von
mindestens 50 Mhz charakterisiert. Vorzugsweise verwendet der Bilderfasser auch digitale
Signalprozessierung zur Schattierungskorrektur und Fleckenfindung. Ein bevorzugter
Bilderfasser hat die Form eines Data Raptor-artigen Bilderfassers, erhältlich von Bit Flow
Corp., Woburn, Massachusetts, USA. In einer alternativen Ausführungsform kann der Bilder
fasser verschiedene Bildverstärkungsfunktionen mittels spezialisierter Hardware-Einrichtungen
ausführen, um eine Geschwindigkeitssteigerung über das Ausführen dieser Funktionen mit der
Software bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Bilderfasser mit spezieller Hardware
konfiguriert sein, wie einem digitalen Signalprozessierungsstromkreis, um Histogrammkalku
lationen auszuführen, ausgeführt in der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der
Software.
Die Durchmusterungsstation 110 hat vorzugsweise die Form eines Mikroskops unter Verwen
dung eines motorisierten Objekttisches und einer motorisierten Fokussierung, die von dem
Betrachter der Station mittels einer ergonomischen Einlaßvorrichtung, die einfache und
schnelle Kontrolle des Objekttisches und des Fokussierens erlaubt, kontrolliert werden kann.
Die Durchmusterungsstation kann ebenfalls unter Computerkontrolle oder unter kombinierter
manueller und computerisierter Kontrolle betrieben werden. Die Durchmusterungsstation ist
mit dem Kartographen 104 über eine serielle Verbindung verbunden und erhält von dem Bild
erfasser positionale Informationen in Form von Koordinaten der Bereiche, die von dem Sta
tionsbearbeiter betrachtet werden sollen. Eine bevorzugte Durchmusterungsstation ist erhält
lich von AccuMed International, Chicago, Illinois, USA, unter dem Handelsnamen AcCellTM
Serie 2000.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Kartograph und die Bildeinfangvorrichtung in
einem einzigen Gehäuse enthalten und der Kartograph ist mit der Durchmusterungsstation
mittels eines lokalen Gebietsnetzwerks verbunden. Während weder die physikalische Struktur
des Kartographen und der Bildeinfangvorrichtung noch die Art und Weise der Kopplung des
Kartographen an die Durchmusterungsstation kritisch ist, erlaubt solch eine Anordnung dem
Kartographen und der Bildeinfangvorrichtung eine physikalische Trennung von der Durch
musterungsstation und erlaubt dem Kartographen, Informationen an eine Vielzahl von
Durchmusterungsstationen zu übermitteln und zu erhalten. Alternative Anordnungen der Art
und Weise, in denen der Kartograph und die Durchmusterungsstation gekoppelt sind, z. B. über
eine direkte serielle Verbindung, sind den Fachleuten anhand der vorliegenden Beschreibung
offensichtlich.
Ein Bearbeiter, der die Durchmusterungsstation 110 verwenden will, um einen Objektträger zu
betrachten, führt den Objektträger oder eine Vielzahl von Objektträgern in einen Objektträger-
Träger ein, der dann in ein Magazin eingeführt wird, das in der Durchmusterungsstation
enthalten ist. Das System entnimmt den Objektträger aus dem Magazin und tastet mittels eines
Strichmarkierungslesers eine Strichmarkierung ab, die an jedem Objektträger befestigt ist. Die
Identität des Objektträgers, festgestellt durch die abgetastete Strichmarkierung, wird von dem
System verwendet, um Koordinaten von dem Kartographen 104 zu erhalten. Der Objektträger
wird dann von dem Magazin auf den Objekttisch transportiert, der dann in Übereinstimmung
mit einem ersten Satz von Koordinaten, erhalten von dem Kartographen 104, positioniert wird.
Der Betrachter kann dann den Objektträger betrachten und unter Verwendung der vorstehend
erwähnten ergonomischen Einlaßeinrichtung sowohl die Fokussierung als auch die
Geschwindigkeit des Objektträgers kontrollieren. Falls gewünscht, kann der Bearbeiter die
Bewegung des Objektträgers stoppen und die Bewegung erneut starten. Darüber hinaus kann
der Betrachter einen manuellen Modus eingeben, bei dem die Kontrolle der Betrachtung des
Objektträgers vollständig manuell ist und jeder Bereich des Objektträgers kann in der von dem
Betrachter gewünschten Abfolge betrachtet werden. Zusätzliche Aspekte des Bearbeitens der
Durchmusterungsstation sind in den folgenden US-Patentanmeldungen beschrieben:
"System for Simplifying the Implementation of Specified Functions", US 5,930,732 A.
"Automated Specimen Handling System and Method for Sorting the Specimens", Serien-Nr. 08/528,789.
"Specimen Management System", US 5,963,368 A.
"System for Simplifying the Implementation of Specified Functions", US 5,930,732 A.
"Automated Specimen Handling System and Method for Sorting the Specimens", Serien-Nr. 08/528,789.
"Specimen Management System", US 5,963,368 A.
Die durch den Kartographen 104 ausgeführten Funktionen sind im Flußdiagramm in Fig. 2
veranschaulicht. Vorzugsweise ist der Kartograph mit einem Software-Programm ergänzt, daß
in einem Halbleiter, einer magnetischen oder einer ähnlichen Art von Speichereinrichtung
gespeichert ist und mit einem allgemeinen Digitalcomputer ausgeführt wird. Wie in 202 zu
sehen, erhält der Kartograph ein Bild von jedem Bereich des Objektträgers von dem Bildein
fangblock 100 von Fig. 1 und bestimmt, welcher Bereich zytologisches Material enthält. Neue
Bereichsgrenzen werden dann in der Art und Weise bestimmt, daß alles erkannte Material
innerhalb der Bereiche eingeschlossen ist, während für den größten praktischen Umfang solche
Bereiche des Objektträgers ausgeschlossen werden, die kein Material enthalten, das von den
Regionen präsentiert wird. Bei 204 wird als nächstes die wirksamste Abfolge zur Präsentation
des zytologisches Material enthaltenden Bereichs an den Zytotechnologen bestimmt. Bei 206
wird schließlich die positionale Information in Form einer Abfolge von Koordinaten an die
Durchmusterungsstation 110 übermittelt.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, analysiert der Kartograph 104 jeden Bereich des Objektträgers
102 durch eine erste Unterteilung jeder Region in eine Vielzahl von Blöcken gleicher Größe,
dargestellt durch gestrichelte Linien innerhalb der Region 112 und dann durch individuelles
Analysieren jedes Bildelementes (Pixel) innerhalb jedes Blocks, dargestellt durch gestrichelte
Linien innerhalb des Blocks 114. Vorzugsweise ist die Anzahl der Bereiche groß genug, so daß
irgendein Bereich nicht mehr als ein Viertel des Bereichs von den 100% betragenden Sichtfeld
eines 10X Durchmusterungsobjektivs belegt, das in der Durchmusterungsstation 110
verwendet wird. Jede Region wird vorzugsweise in eine 64 × 64 Matrix von Blöcken unterteilt,
wobei jeder Block eine Matrix von 16 × 16 Pixel enthält. Die Kamera/Objektiv-Kombination der
Bildeinfangvorrichtung 102 ist vorzugsweise ausgewählt, um eine nominale Auflösung von 2,5
Mikron an der Probe bereitzustellen, so daß die Erkennung aller Objekte größer als 5 Mikron
im Durchmesser sichergestellt ist. Vorzugsweise ist der Kartograph mit einem
Speicherprogramm, ausgeführt von einem allgemeinen Computer, ergänzt. Fig. 3, 4(a) und
4(b) veranschaulichen die Arbeitsweise des Kartographen in weiterem Detail.
Das Kartographen-Programm wird bei Schritt 302 und bei Schritt 304 eingefügt und eine
Kern- und eine Zytoplasma-Schwelle werden von in einem Speicher gespeicherten Werten,
verfügbar für den Kartographen, erhalten. Jede Schwelle setzt einen initialen Grauskalen-
Intensitätswert fest, der verwendet wird, um gegen eine Grauskalen-Intensität der zu analysie
renden Pixel zu vergleichen. Vorzugsweise wird eine Grauskala, repräsentiert durch 8 Bits (1
Byte) verwendet, um einen Bereich von 256 Grauskalenwerten von 0 bis 255 bereitzustellen.
In diesem Bereich bedeutet ein Wert von 0 ein Pixel, das vollständig schwarz ist, und ein Wert
von 255 bedeutet ein Pixel, das weiß oder klar ist. Vorzugsweise wird die Kernschwelle zu
einer Grauskala von einem Anfangswert von 150 und die Zytoplasma-Schwelle zu einem
Anfangswert von 200 gesetzt. In einer wie vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden
die Anfangswerte der Kern- und Zytoplasma-Schwellen empirisch gesetzt und dann, basierend
auf den Bilddaten, justiert. In einer anderen Ausführungsform werden die initialen Werte
adaptiv von dem Bildhistogramm bestimmt. Der empirische Schritt führt dazu, rechnerisch
einfacher und wirksamer zu sein, wenn das Bild korrekt abgestuft und skaliert wurde. Der
adaptive Schritt gibt eine bessere Darstellung, wenn das Bild korrekt abgestuft, aber nicht
skaliert wurde. Ein Pixel mit einer Grauwert-Intensität unterhalb der Kernschwelle kann
repräsentativ für Kernmaterial sein, und ein Pixel mit einer Grauwert-Intensität oberhalb der
Kernschwelle und unterhalb der Zytoplasmaschwelle kann repräsentativ für Zytoplasmamate
rial sein. Ein Pixel mit einer Grauwert-Intensität oberhalb der Zytoplasmaschwelle wird von
dem Kartographen entweder als Nicht-Kern oder Nicht-Zytoplasmamaterial bestimmt.
Bei 306 wild der zu bewertende Bereich des Bildes, erhalten von dem Bilderfasser, an den
Kartographen überführt und die Abstufungskorrektur des Bildes wird durchgeführt, um die
Uneinheitlichkeit in der Ausleuchtung des Bildes zu korrigieren, die aufgrund einer Vielzahl
von Faktoren einschließlich Defekten oder Mängeln in der Kamera auftreten können. Die
Abstufungskorrektur wird durchgeführt durch Erzeugung einer Pixel-Korrekturkarte vor der
Einleitung der Kartographen-Routine, die einen Korrekturwert entsprechend jedem Pixel in
dem Bilderfasser enthält. Die Pixel-Korrekturkarte wird erzeugt durch Abnahme eines Bildes
mit dem Bilderfasser von einem sauberen, unbenutzten Objektträger. Das resultierende Bild,
von dem von den Pixeln erwartet wird, daß sie jeder einen Grauskalen-Wert von 255 haben,
wird dann analysiert uud die Pixel-Karte wird erzeugt, so daß jeder Pixel einen korrespondie
renden Korrektionswert besitzt, der, wenn er zu dem Wert des Pixels in dem Bild von dem
unbenutzten Objektträger zugefügt wird, in einem Grauskalen-Wert von 255 resultiert. Durch
führen des Abstufungskorrekturschritts, wie zu sehen bei 306, erfordert die Zugabe jedes
Pixel-Korrekturwerts zu dem entsprechenden Pixel.
Bei den Schritten 308 und 310 werden die initialen Kern- und Zytoplasmaschwellen ausge
richtet, um für jedes Hintergrundmaterial zu korrigieren, wie Schleim auf der Probe, der die
Analyse der Pixel beeinflussen kann. Die Einstellung wird vorzugsweise durchgeführt durch
Kalkulieren eines Histogramms von den Grauskalen-Werten der Pixel in dem in Frage kom
menden Bereich. Der Grauskalen-Wert mit dem höchsten Vorkommen in dem Histogramm
wird bei Schritt 308 als die Variable MAX bezeichnet, und bei Schritt 310 werden die Kern-
und Zytoplasmaschwellen in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen eingestellt:
Kernschwelle = (Kernschwelle + MAX) - 255 (1)
Zytoplasmaschwelle = (Zytoplasmaschwelle + MAX) - 255 (2)
In den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) ist der Wert 255 der maximale Wert (weiß) in
dem benutzten Grauwert.
Bei Schritt 312 werden der Kernpixelwert (SUMN) und ein Zytoplasmapixelwert (SUMC) in
Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen kalkuliert:
SUMN = L . Kernschwelle (3)
SUMC = M . Zytoplasmaschwelle (4)
In den vorstehenden Gleichungen (3) und (4) entsprechen die Werte L und M einem Filter, der
vorzugsweise verwendet wird, um individuelle Pixel als Funktion der umgebenden Pixel zu
analysieren. Fig. 5 der Zeichnungen zeigt eine bevorzugte Form des verwendeten Filters, um
solch eine Funktion durchzuführen. In Fig. 5 ist eine Matrix von 25 Pixel gezeigt, wobei der in
Frage kommende Pixel im Zentrum der Matrix gezeigt und durch das Zahlensymbol "1"
bezeichnet ist. Die den in Frage kommenden Pixel direkt umgebenden acht Pixel sind ebenfalls
durch das Zahlenzeichen "1" bezeichnet und repräsentieren wie bei dem in Frage kommenden
Pixel, Pixel mit Grauskalen-Intensitäten unter der Kernschwelle und repräsentieren daher
Kernmaterial. Die 16 Pixel in der Peripherie der Matrix, die durch das Zahlenzeichen "-1"
bezeichnet sind, repräsentieren Pixel mit Grauskalen-Intensitäten, die zwischen den Kern- und
Zytoplasmaschwellen liegen und daher Zytoplasmamaterial entsprechen. Daher bestimmt der in
Fig. 5 gezeigte Filter, hier als ein "Tophat-Filter" bezeichnet, einen Pixel, der Kernmaterial
repräsentiert, wenn der in Frage kommende Pixel eine Grauskalen-Intensität geringer als die
Kernschwelle besitzt, und wenn die acht unmittelbar umgebenden Pixel ebenfalls eine
Grauskalen-Intensität unter der Kernschwelle besitzen, und wenn die 16 Pixel, die unmittelbar
die vorstehend erwähnten acht Pixel umgeben, eine Grauskalen-Intensität zwischen den Kern-
und Zytoplasmaschwellen besitzen.
Der Wert L, wie in Gleichung (3) verwendet, zeigt die Zahl der Pixel in dem Tophat-Filter an,
die das Kernmaterial repräsentieren, das den in Frage kommenden Pixel umgibt. Daher gleicht
L in dem Tophat-Filter von Fig. 5 dem Wert acht (8). Der Wert M, wie in Gleichung (4) ver
wendet, zeigt die Anzahl der Pixel in dem Tophat-Filter an, die Zytoplasmamaterial repräsen
tieren, das in dem Tophat-Filter von Fig. 5 gleich dem Wert 16 ist. Wenn die Werte SUMN
und SUMC bestimmt sind, wird jeder Block in dem Frage kommenden Bereich individuell
analysiert, wie bei 314 zu sehen ist, in einer Art und Weise, die genauer in den Fig. 4(a) und
4(b) gezeigt ist.
Bei 400 wird die Anzahl der Pixel in dem Block, die eine Grauskalen-Intensität geringer als die
Kernschwelle (N) besitzen, bestimmt und bei Schritt 402 wird der Wert N mit einem empirisch
bestimmten Bereich verglichen, der z. B. einen Wert 5 als Minimum und einen Wert 250 als
Maximum besitzt. Der Vergleich bei Schritt 402 stellt vorzugsweise eine schnelle und
anfängliche Bestimmung bereit, ob der in Frage kommende Block eine weitere Analyse erfor
dert, um das Vorkommen von zu betrachtendem Probenmaterial zu bestimmen. Falls die
Anzahl der Pixel in dem Block, die geringer sind als die Kernschwelle, geringer als 5 ist, dann
ist der Block bestimmt als frei von zellulärem Material. Falls die Anzahl der Pixel in dem
Block, die geringer sind als die Kernschwelle, größer ist als 250, dann ist der Block bestimmt
als Material, das anderes als isoliertes zelluläres Material enthält. In jeder dieser Situationen
wird keine weitere Analyse der Pixel in dem Block durchgeführt und der Block ist nicht unter
den Blöcken, die von einem Betrachter an der Durchmusterungsstation 110 betrachtet werden.
Bei 404 wird dem Block ein Wert von 0 zugewiesen und es wird die Analyse des nächsten
Blocks durchgeführt. Der geringere Wert (5) dieses Bereiches ist vorzugsweise ausgewählt,
um Blöcke von der weiteren Analyse auszuschließen, die einige Pixel enthalten können, her
vorgerufen durch Staub oder andere Arten von nicht-zellulärem Material, die unter der Kern
schwelle liegen, aber die frei von zellulärem Material sind. Der höhere Wert (250) in diesem
Bereich wird vorzugsweise ausgewählt, um Blöcke von der weiteren Analyse auszuschließen,
die anderes als zelluläres Material enthalten, wie Markierungen auf dem Objektträger, die eine
solche geringe Transmission von Licht durch den Objektträger erlauben, so daß eine weitere
Analyse des Materials verhindert wird.
Falls N innerhalb des Bereichs, festgesetzt bei Schritt 402, liegt, dann wird am Anfang von
Schritt 408 jeder Pixel des in Frage kommenden Blocks individuell analysiert und eingeteilt als
in einer von vier Kategorien liegend. Falls der in Frage kommende Pixel die Kriterien bei 414
erfüllt, dann wird der Pixel anfänglich bestimmt als in Kategorie 1 liegend und eine zusätzliche
Analyse wird bei den Schritten 420, 424 und 428 durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Pixel
in Kategorie 2, 3 oder 4 fällt. Pixel, die eventuell als in Kategorie 1 liegend bestimmt wurden,
sind solche Pixel, von denen angenommen wird, daß sie Kernmaterial repräsentieren. Pixel, die
eventuell bestimmt wurden als in Kategorie 2 liegend, sind solche Pixel, von denen
angenommen wird, daß sie oberflächliche Plattenepithelzellen repräsentieren. Pixel, die
eventuell bestimmt wurden als in Kategorie 3 liegend, sind solche Pixel, von denen
angenommen wird, daß sie zytoplasmatische Überlappungen in der Probe repräsentieren. Pixel,
die eventuell als in Kategorie 4 liegend bestimmt wurden, sind solche Pixel, von denen
angenommen wird, daß sie ein Artefakt, wie Staub, Bläschen oder Kratzer oder auch
biologisches Material, das nicht von Interesse ist, repräsentieren. Proben enthalten zum Bei
spiel Zellfragmente als auch intakte Zellen. Die ersteren sind im allgemeinen nicht von Inter
esse. Gleichermaßen sind einige Laboratorien nicht interessiert an Bakterien, Hefen, Pilzen und
ähnlichen Objekten, die in Proben Vorkommen, die auf das Vorkommen von Krebs
durchmustert werden. Die Unterscheidung zwischen den Kategorien 2, 3 und 4 sind nur von
Nutzen während des Testens der Routine und werden nicht verwendet zur Bestimmung, ob der
in Frage kommende Block zu betrachtendes zelluläres Material, wie z. B. zelluläres Material
enthält, das eine Betrachtung durch den Zytotechnologen verlangt. Falls irgendein Pixel in dem
in Frage kommenden Block als in Kategorie 1 liegend bestimmt wird, wird der Block als einer
der Blöcke einbezogen, der in dem Leitwegpfad dem Zytotechnologen zur Betrachtung an der
Durchmusterungsstation 110 präsentiert wird.
Bei Schritt 408 wird der Grauskalen-Wert des in Frage kommenden Pixels mit der Kern
schwelle verglichen, und falls der Grauskalen-Wert nicht niedriger ist, als die Kernschwelle,
fährt die Routine fort, den nächsten Pixel zu analysieren. Andernfalls wird bei Schritt 412 ein
Skalar-Produkt für die Filterhöhe (filter top) (T) durch Zufügen der Grauskalen-Intensität des
in Frage kommenden Pixels mit den umgebenden 8 Pixeln erzeugt. Der Wert T wird bei Schritt
414 mit einem Filtertop-Schwellenwert verglichen, und falls T nicht größer ist als der Filtertop-
Schwellenwert, fährt die Routine fort zum nächsten Pixel. Der Filtertop-Schwellenwert wird
vorzugsweise erzeugt in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung:
Filtertop-Schwellenwert = Pixel Grauskalenwert . L . 1,075 (5)
wobei 1,075 ein vorbestimmter Skalierungsfaktor ist. Falls bei 414 T größer ist als der Filter
top-Schwellenwert, dann wird bei 416 der in Frage kommende Block der Wert 1 zugewiesen
und bei 418 wird ein Filter-Randwert (B) durch Zufügen der Intensität des in Frage kommen
den Pixels mit den 16 Pixeln an der Peripherie des Filters erzeugt. Die Routine fährt in Fig.
4(b) fort, wobei bei 420 der Filter-Randwert (B) mit der Zytoplasma-Pixel-Schwelle (SUMC)
verglichen wird, und falls B nicht größer ist als SUMC, fährt die Routine zum nächsten Pixel
fort. Andernfalls wird bei Schritt 422 der in Frage kommende Pixel der Kategorie 2 zugewie
sen, und bei Schritt 424 wird B überprüft, um zu bestimmen, ob es innerhalb des Bereichs liegt,
festgesetzt durch SUMC und SUMN. Falls B außerhalb dieses Bereichs liegt, fährt die Routine
zu dem nächsten Pixel fort. Andernfalls wird der in Frage kommende Pixel bei Schritt 426 der
Kategorie 3 zugewiesen; bei Schritt 428 bestimmt die Routine, ob der Kontrastwert zwischen
den End- und Randwerten geringer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, ausgewählt als ein
Wert von 1,3, und falls nicht, dann fährt die Routine zu dem nächsten Pixel fort. Andernfalls
wird der in Frage kommende Pixel der Kategorie 4 zugewiesen. Wenn alle Pixel analysiert
sind, wird die Anzahl der Pixel in Kategorie 1 bei 432 bestimmt.
Bei Schritt 434 wird die Abtastgeschwindigkeit für den in Frage kommenden Block bestimmt.
Der Kartograph bestimmt vorzugsweise die Abtastgeschwindigkeit, die Geschwindigkeit zu
dem in Frage kommenden Block, mit der der Mikroskop-Objekttisch unter dem Objektiv
bewegt wird, als eine Funktion der Anzahl von Pixeln mit zu betrachtendem zellulären Mate
rial. Mit anderen Worten wird die Anzahl der Pixel in Kategorie 1 bestimmt. Diese bevorzugte
Eigenschaft ergibt Blöcke, von denen ermittelt wurde, daß sie wenig zu betrachtendes
zelluläres Material enthalten, um schneller abgetastet zu werden als die Blöcke, von denen
ermittelt wurde, daß sie mehr zu betrachtendes zelluläres Material enthalten.
Die Abtastgeschwindigkeit wird ermittelt als eine Funktion der Zeit, erforderlich für einen
Zytotechnologen, um das Sichtfeld visuell abzutasten, und um sicher zu sein, daß alle Objekte
in dem Sichtfeld erkannt wurden. Die Abtastgeschwindigkeit wird ermittelt als eine Funktion
eines solches Bereichs und als die Anzahl der Pixel, von denen bestimmt ist, daß sie zu
betrachtendes zelluläres Material repräsentieren, als auch die Verteilung der Pixel innerhalb der
Kachel. Daher wird der Bereich, der mehr zytologisches Material enthält, langsamer abge
tastet, als die Bereiche, die weniger zytologisches Material enthalten, so daß dem Zytotechno
logen mehr Zeit zur Analyse eines Bereiches zur Verfügung steht, der eine große Menge von
zytologischem Material enthält. Die Anzahl der Pixel in jedem Block wird repräsentiert durch
die Zahl S, wie ermittelt bei Schritt 432. Die Gleichung (6) zeigt die Art und Weise, in der die
Abtastgeschwindigkeit berechnet wird:
wobei N die Anzahl der Kartenpixel in der Kachel ist,
Si der Kartenpixelwert ist, und
di die Entfernung von dem Pixel zum Zentrum der Kachel ist.
Si der Kartenpixelwert ist, und
di die Entfernung von dem Pixel zum Zentrum der Kachel ist.
Die vorstellende Gleichung erzeugt vorzugsweise eine Abtastgeschwindigkeit, die der Anzahl
von Pixeln mit zu betrachtendem zellulären Material entspricht, das aber immer noch innerhalb
eines zuvor bestimmten Bereichs liegt, um eine entsprechende Betrachtungszeit sicherzustellen.
Die Betrachtungszeit besitzt ebenfalls ein maximales Limit, um überlange Betrachtungszeiten
zu verhindern.
Wenn alle Bereiche des Objektträgers wie vorstehend beschrieben analysiert sind, um das
Vorkommen und die Lage des zytologischen Materials auf dem Objektträger zu bestimmten,
erzeugt der Kartograph bei Schritt 435 Kacheln, die jede ein Sichtfeld für die
Durchmusterungsstation zur Betrachtung des zytologischen Materials durch einen Zytotech
nologen repräsentieren. Vorzugsweise werden vier Sätze von Kacheln erzeugt, wobei zwei
Sätze der Kacheln zum Betrachten der Kacheln in einem ersten vertikalen Muster erzeugt
werden und zwei Sätze zum Betrachten der Kacheln in einem ersten horizontalen Muster
erzeugt werden. Von den zwei Sätzen der Kacheln, die zum ersten vertikalen Betrachten
erzeugt wurden, entspricht ein Satz dem Sichtfeld, erzeugt durch eine 10fache Vergrößerung
an der Durchmusterungsstation, und ein zweiter Satz entspricht dem Sichtfeld, erzeugt durch
eine 20fache Vergrößerung an der Durchmusterungsstation. Eine 10fache Vergrößerung ent
spricht einem kreisförmigen Sichtfeld von etwa 2,2 mm im Durchmesser und eine 20fache
Vergrößerung entspricht einem kreisförmigen Gesichtsfeld von etwa 1,1 mm im Durchmesser.
Jede kreisförmige Kachel ist vorzugsweise kleiner als das Sichtfeld für eine ausgewählte
Vergrößerung. Zum Beispiel kann eine kreisförmige Kachel 200 Mikron kleiner sein als das
Sichtfeld für eine ausgewählte Vergrößerung. Alternativ kann jede der Kacheln die Form eines
Quadrats mit Seitenlängen von z. B. etwa 1,56 mm annehmen. Während entweder kreisförmige
oder quadratische Kacheln vorteilhaft genutzt werden können, ist von kreisförmigen Kacheln
gefunden worden, daß sie eine geringere Anzahl von Kacheln benötigen, als quadratische
Kacheln, um das zu betrachtende Material auf dem Objektträger abzudecken, wobei die
Sichtfelder, die dem Zytotechnologen präsentiert werden, vermindert sind. Ähnliche Sätze
werden für das erste horizontale Betrachten erzeugt. Daher kann der Zytotechnologe eine von
zwei Vergrößerungen zur Betrachtung der Kacheln in entweder einem ersten horizontalen oder
einem ersten vertikalen Betrachtungsmuster auswählen. Fig. 6(a) zeigt ein Beispiel eines ersten
horizontalen Betrachtungsmusters und Fig. 6(b) zeigt ein Beispiel eines ersten vertikalen
Betrachtungsmusters. Während die dem Zytotechnologen präsentierten Sichtfelder von einem
horizontalen oder vertikalen Muster abweichen, gleicht der Gesamtpfad, der benutzt wird, um
dem Betrachter die Kacheln in einem ersten horizontalen Muster zu präsentieren, einem
Schlangenlinienpfad, der sich horizontal von einem Ende des Objektträgers zum anderen
bewegt. Ähnlich gleicht das erste vertikale Muster einem Schlangenlinienpfad, der sich vertikal
von einem Ende des Objektträgers zu dem anderen mit leichten Abweichungen bewegt.
Die Erzeugung von Kacheln wird vorzugsweise in der Art und Weise ausgeführt, um sämt
liches identifiziertes zu betrachtendes Material mit einer möglichst geringen Anzahl von
Kacheln und einem möglichst geringen Abstand zu bedecken, um zwischen den Kacheln hin-
und herzubewegen. Vorzugsweise sind die Kacheln so positioniert, daß das zu betrachtende
Material in dem Zentrum der Kachel positioniert ist. Wie in Fig. 1 zu sehen, können die
Kacheln abgetrennt sein, um das zu betrachtende Material zu bedecken, das durch eine einzelne
Kachel bedeckt sein kann. Kacheln können sich ebenfalls überlappen (wie in Fig. 1 zu sehen),
um das zu betrachtende Material abzudecken, das mehrere Kacheln benötigt, um das Material
abzudecken. Vorzugsweise vermindern bedeckende Kacheln die Entfernung von einer Kachel
zur anderen, die erforderlich sind, um verschiedenes Material dem Zytotechnologen zu
präsentieren. Zum Beispiel, wie in Fig. 7 gezeigt, werden die Kacheln 701, 702 und 703 in
einer ersten horizontalen Weise erzeugt, so daß sie sich überlappen, um das Material, zu sehen
bei 704, abzudecken. Vorzugsweise muß das Sichtfeld nur von links nach rechts geringfügig
bewegt werden, um drei Sichtfelder zu präsentieren, um das Material 704 in seiner Gesamtheit
zu betrachten. Darüber hinaus erzeugt die Überlappung eine Kontinuität für das Sichtfeld, um
die Analyse durch den Zytotechnologen weiter zu vereinfachen. Eine fokale Position für jede
Kachel ist ebenfalls in einer Art und Weise erzeugt, die vorzugsweise den Kontrast und den
räumlichen Frequenzinhalt des Bildes maximiert.
Vorzugsweise werden die vier Sätze von Kacheln in einer Textdatei gespeichert und die
Koordinaten, die durch den Kartographen an die Durchmusterungsstation übermittelt werden,
beinhalten vier Werte. Zwei Werte bezeichnen eine Startposition in dem Bereich, der betrachtet
werden soll, ein Wert definiert eine fokale Position zum Fokussieren der Mikroskop-Objektive
in dem Bereich, der betrachtet werden soll, und ein Wert ist ein Abtastgeschwindigkeitswert,
der bestimmt, wie schnell der Objekttisch unter dem Objektiv in dem Bereich bewegt werden
soll, der betrachtet werden soll.
Zum Betrachten des Objektträgers lädt der Zytotechnologe eine Kassette mit einem oder meh
reren Objektträgern, die durch den Kartographen analysiert worden sind, wählt eine Vergröße
rung aus und informiert die Durchmusterungsstation durch Eingabe eines geeigneten Kom
mandos durch ein Bedienungspult auf der Durchmusterungsstation von dem gewünschten
Betrachtungsmuster (horizontal oder vertikal). Die Kassette wird in geeigneter Weise in die
Durchmusterungsstation eingeführt, die einen Objektträger auswählt und den Identifikations
code auf dem Objektträger in Form eines Strichcodes liest. Die Durchmusterungsstation
bestimmt das Sichtfeld entsprechend der ausgewählten Vergrößerung und sucht dann ein elek
tronisches Verzeichnis auf die Anwesenheit eines Identifikationscodes auf dem Objektträger
ab. Falls das elektronische Verzeichnis den Identifikationscode enthält, verwendet die
Durchmusterungsstation die Information, um eine Textdatei zu erhalten, enthaltend den Satz
der Kacheln entsprechend der Vergrößerung und dem gewünschten Durchmusterungsmuster,
der von dem Zytotechnologen ausgewählt wurde.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Kartograph jeden Bereich auf dem Objektträ
ger in der Art und Weise gezeigt in den Schritten der Zeichnungen durch Schritt 434 analysie
ren. Dann kann der Kartograph aufgrund einer Anfrage von der Durchmusterungsstation für
Kacheln entsprechend einer bestimmten ausgewählten Vergrößerung und Betrachtungsmuster
die entsprechenden Kacheln und Leitwegmuster entsprechend der ausgewählten Vergrößerung
und Betrachtungsmuster erzeugen. Dieses Verfahren kann in einem geringfügigen Verzögern
resultieren, während der Kartograph die Kacheln und Leitwegmappe erzeugt, würde aber die
Menge des Speichers reduzieren, der benötigt wird, um die Dateien, enthaltend die vier Sätze
von Kacheln entsprechend den zwei Vergrößerungen und zwei Betrachtungsmustern zu spei
chern.
Die spezifischen Mechanismen und Verfahren, die hier beschrieben wurden, sind nur eine
Veranschaulichung einer Anwendung der Prinzipien der Erfindung. Zahlreiche Modifikationen
können hinsichtlich der beschriebenen Verfahren und der Mittel durchgeführt werden, ohne
von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Claims (19)
1. Verfahren zur Unterstützung eines Betrachters bei der Durchmusterung einer Probe,
umfassend in einer Kombination:
das Einfangen von Daten eines digitalen Bildes der Probe in einer Vorrichtung,
wobei die Vorrichtung die Daten des digitalen Bildes analysiert und dadurch Bereiche in der Probe identifiziert, die diagnostisch signifikantes Material enthalten, jeder der von der Vorrichtung erkannten diagnostisch signifikantes Material enthaltenden Bereiche einen zu durchmusternden Bereich darstellt und die Vorrichtung jeden Bereich, der von der Vorrichtung nicht als diagnostisch signifikantes Material enthaltend erkannt wird von einer weiteren Analyse ausschließen kann,
wobei die Vorrichtung ein Leitwegmuster erzeugt, das für jeden zu durchmusternden Bereich jeweils eine Geschwindigkeit für die Darstellung des zu durchmusternden Bereichs für den Betrachter definiert und die Geschwindigkeit geringer ist für einen zu durchmusternden Bereich, der eine größere Menge diagnostisch signifikantes Material enthält, als ein weiterer zu durchmusternder Bereich und die Geschwindigkeit höher ist für einen zu durchmusternden Bereich, der weniger diagnostisch signifikantes Material enthält, als ein weiterer zu durchmusternder Bereich,
wobei die Vorrichtung das Leitwegmuster verwendet, um die Darstellung der zu durchmusternden Bereiche für den Betrachter zu steuern und
wobei das Leitwegmuster dem Betrachter mehr Zeit zur Verfügung stellt, um einen zu durchmusternden Bereich mit mehr diagnostisch signifikantem Material zu betrachten und umgekehrt.
das Einfangen von Daten eines digitalen Bildes der Probe in einer Vorrichtung,
wobei die Vorrichtung die Daten des digitalen Bildes analysiert und dadurch Bereiche in der Probe identifiziert, die diagnostisch signifikantes Material enthalten, jeder der von der Vorrichtung erkannten diagnostisch signifikantes Material enthaltenden Bereiche einen zu durchmusternden Bereich darstellt und die Vorrichtung jeden Bereich, der von der Vorrichtung nicht als diagnostisch signifikantes Material enthaltend erkannt wird von einer weiteren Analyse ausschließen kann,
wobei die Vorrichtung ein Leitwegmuster erzeugt, das für jeden zu durchmusternden Bereich jeweils eine Geschwindigkeit für die Darstellung des zu durchmusternden Bereichs für den Betrachter definiert und die Geschwindigkeit geringer ist für einen zu durchmusternden Bereich, der eine größere Menge diagnostisch signifikantes Material enthält, als ein weiterer zu durchmusternder Bereich und die Geschwindigkeit höher ist für einen zu durchmusternden Bereich, der weniger diagnostisch signifikantes Material enthält, als ein weiterer zu durchmusternder Bereich,
wobei die Vorrichtung das Leitwegmuster verwendet, um die Darstellung der zu durchmusternden Bereiche für den Betrachter zu steuern und
wobei das Leitwegmuster dem Betrachter mehr Zeit zur Verfügung stellt, um einen zu durchmusternden Bereich mit mehr diagnostisch signifikantem Material zu betrachten und umgekehrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeit geringer ist für einen zu
durchmusternden Bereich, der großflächiger verteiltes diagnostisch signifikantes
Material enthält als ein weiterer zu durchmusternder Bereich und die
Geschwindigkeit höher ist für einen zu durchmusternden Bereich, der weniger
ausgedehnt verteiltes diagnostisch signifikantes Material enthält als ein weiterer zu
durchmusternder Bereich, und
wobei das Leitwegmuster dem Betrachter mehr Zeit zur Betrachtung eines zu durchmusternden Bereichs mit großflächiger verteiltem diagnostisch signifikantem Material zur Verfügung stellen kann.
wobei das Leitwegmuster dem Betrachter mehr Zeit zur Betrachtung eines zu durchmusternden Bereichs mit großflächiger verteiltem diagnostisch signifikantem Material zur Verfügung stellen kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Probe eine zytologische Probe umfaßt, das
diagnostisch signifikante Material zytologisches Material umfaßt und wobei die
Geschwindigkeit der Darstellung eines zu durchmusternden Bereichs für den
Betrachter eine Abtastgeschwindigkeit darstellt, mit der die zytologische
Probe im Verhältnis zu einem Mikroskopobjektiv bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Daten des digitalen Bildes Pixel darstellen,
die kooperativ ein Bild der Probe definieren, und wobei die Vorrichtung, die
Bereiche der Probe mit diagnostisch signifikantem Material identifiziert, eine
Intensität eines jeden der einen Bereich der Probe kooperativ bestimmenden Pixel
analysiert und bestimmt, ob die Intensität des Pixel diagnostisch signifikantes
Material darstellen kann.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Probe eine zytologische Probe umfaßt, das
diagnostisch signifikante Material zytologisches Material umfaßt und wobei die
Vorrichtung, die bestimmt, ob die Intensität diagnostisch signifikantes Material
darstellen kann, die Intensität mit der Intensität eines Kernschwellen- und eines
Zytoplasmaschwellen-Wertes vergleicht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Vorrichtung zur Speicherung
eines Sets von Koordinaten entsprechend den Positionen an zu durchmusternden
Bereichen in der Probe auf einem Datenspeichermedium, wobei das Leitwegmuster
weiterhin eine Sequenz bestimmt zur Darstellung der zu durchmusternden Bereiche
für den Betrachter und die Sequenz in den gespeicherten Koordinaten, die den
jeweiligen zu durchmusternden Bereichen entsprechen, verschlüsselt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Koordinaten jeweils eine fokale Position für
jeden zu durchmusternden Bereich beinhalten und das Leitwegmuster, das in den
gespeicherten Koordinaten verschlüsselt ist, dadurch eine Fokalposition zur
Darstellung eines jeden jeweiligen zu durchmusternden Bereichs mit Hilfe eines
Mikroskops definiert.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die gespeicherten Koordinaten als Funktion von
wenigstens einer ersten Vergrößerung erzeugt werden, die zur Darstellung der
Probe mit Hilfe eines Mikroskops wählbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Darstellung der zu durchmusternden
Bereiche für einen Betrachter das Bewegen der Probe im Verhältnis zu einem
Mikroskopobjektiv umfaßt, um die zu durchmusternden Bereiche für eine
Betrachtung durch den Betrachter mit Hilfe des Mikroskops darzustellen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung die Sequenz konfiguriert, um die
physikalische Bewegung der Probe im Verhältnis zum Mikroskopobjektiv zu
minimieren.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung die Sequenz zur Darstellung
der zu durchmusternden Bereiche in einen Schlangenlinienpfad konfiguriert.
12. Ein Probenanalysier-System, umfassend:
eine Kamera, die digitale Daten erzeugt, die ein von der Kamera eingefangenes Bild anzeigen,
eine Speichervorrichtung, gekoppelt an die Kamera, die die digitalen Daten speichert,
ein Bild-Analysierer, der die digitalen Daten analysiert und dadurch Informationen über diagnostisch signifikantes Material in bestimmten Bereichen der Probe sammelt und die Koordinaten für die bestimmten Bereiche der Probe speichert,
ein Router, der ein in den gespeicherten Koordinaten verschlüsseltes Leitwegmuster erzeugt, wobei das Leitwegmuster eine Sequenz zur Darstellung von Mikroskop- Blickfeldern definiert, die Bildern bestimmter Bereiche der Probe entsprechen und für einen jeweiligen aller darzustellender Bereiche eine Geschwindigkeit zur Darstellung des Bereichs definiert, wobei die Geschwindigkeit wenigstens zum Teil auf der Information basiert, die der Bild-Analysierer über das diagnostisch signifikante Material in dem jeweiligen Bereich sammelt, und
eine Durchmusterungsstation, die ein Mikroskop mit einem motorisierten Objekttisch verwendet, der auf Koordinaten, erhalten von dem Router, reagiert, und die die Sequenz von Mikroskopsichtfeldern entsprechend den durch das Leitwegmuster definierten Geschwindigkeiten darstellt.
eine Kamera, die digitale Daten erzeugt, die ein von der Kamera eingefangenes Bild anzeigen,
eine Speichervorrichtung, gekoppelt an die Kamera, die die digitalen Daten speichert,
ein Bild-Analysierer, der die digitalen Daten analysiert und dadurch Informationen über diagnostisch signifikantes Material in bestimmten Bereichen der Probe sammelt und die Koordinaten für die bestimmten Bereiche der Probe speichert,
ein Router, der ein in den gespeicherten Koordinaten verschlüsseltes Leitwegmuster erzeugt, wobei das Leitwegmuster eine Sequenz zur Darstellung von Mikroskop- Blickfeldern definiert, die Bildern bestimmter Bereiche der Probe entsprechen und für einen jeweiligen aller darzustellender Bereiche eine Geschwindigkeit zur Darstellung des Bereichs definiert, wobei die Geschwindigkeit wenigstens zum Teil auf der Information basiert, die der Bild-Analysierer über das diagnostisch signifikante Material in dem jeweiligen Bereich sammelt, und
eine Durchmusterungsstation, die ein Mikroskop mit einem motorisierten Objekttisch verwendet, der auf Koordinaten, erhalten von dem Router, reagiert, und die die Sequenz von Mikroskopsichtfeldern entsprechend den durch das Leitwegmuster definierten Geschwindigkeiten darstellt.
13. Proben-Analysator nach Anspruch 12, wobei die Geschwindigkeit zur Darstellung
eines bestimmten Bereichs der Probe auf der quantitativen Messung von
diagnostisch signifikantem Material in dem Bereich, bestimmt durch den Bild-
Analysierer, basiert.
14. Proben-Analysator nach Anspruch 12, wobei die Geschwindigkeit zur Darstellung
eines bestimmten Bereichs der Probe auf der räumlichen Verteilung von diagnostisch
signifikantem Material in dem Bereich, bestimmt durch den Bild-Analysierer, basiert.
15. Proben-Analysierer nach Anspruch 12, wobei die Probe eine zytologische Probe
umfaßt und das diagnostisch signifikante Material zytologisches Material umfaßt.
16. Proben-Analysierer nach Anspruch 12, weiter umfassend eine Vielzahl von
Durchmusterungsstationen, von denen jede ein Mikroskop mit einem motorisierten
Objekttisch verwendet, und wobei jede Durchmusterungsstation umfaßt:
Einrichtungen zur Übertragung von Information der Probenidentifikation an den Router,
und Einrichtungen, die auf die von dem Router erhaltenen Information der Probenidentifikation entsprechenden Koordinaten reagieren und die den motorisierten Objekttisch zur Reaktion auf die empfangenen Koordinaten veranlassen, um die Sequenz der Gesichtsfelder darzustellen.
Einrichtungen zur Übertragung von Information der Probenidentifikation an den Router,
und Einrichtungen, die auf die von dem Router erhaltenen Information der Probenidentifikation entsprechenden Koordinaten reagieren und die den motorisierten Objekttisch zur Reaktion auf die empfangenen Koordinaten veranlassen, um die Sequenz der Gesichtsfelder darzustellen.
17. Ein zytologischer Proben-Analysator, umfassend:
Einrichtungen zum Empfang von Daten eines digitalen Bildes, die eine zytologische Probe darstellen, wobei die zytologische Probe eine Vielzahl von Bereichen definiert,
Einrichtungen zur Analyse der Daten des digitalen Bildes zur jeweiligen Bestimmung für jeden der Vielzahl der Bereiche der zytologischen Probe, ob der Bereich ein zu betrachtendes zytologisches Material enthält, wobei jeder Bereich, der als zu betrachtendes zytologisches Material enthaltend bestimmt wird, einen zu durchmusternden Bereich der zytologischen Probe definiert,
Einrichtungen zur Speicherung von Koordinaten, die die Position von wenigstens jedem zu durchmusternden Bereich der zytologischen Probe anzeigen, und
Einrichtungen zur Schaffung eines in den gespeicherten Koordinaten verschlüsselten Mikroskop-Leitwegmusters, wobei das Mikroskop-Leitwegmuster Information über Sequenz und Abtastgeschwindigkeit definiert zur Darstellung der zu durchmusternden Bereiche der zytologischen Probe für einen Betrachter mit Hilfe eines Mikroskops, um die zur Betrachtung des zu betrachtenden zytologischen Materials, von dem bestimmt wurde, daß es kollektiv in den zu durchmusternden Bereichen der Probe vorhanden ist, erforderliche Zeit für den Betrachter zu minimieren.
Einrichtungen zum Empfang von Daten eines digitalen Bildes, die eine zytologische Probe darstellen, wobei die zytologische Probe eine Vielzahl von Bereichen definiert,
Einrichtungen zur Analyse der Daten des digitalen Bildes zur jeweiligen Bestimmung für jeden der Vielzahl der Bereiche der zytologischen Probe, ob der Bereich ein zu betrachtendes zytologisches Material enthält, wobei jeder Bereich, der als zu betrachtendes zytologisches Material enthaltend bestimmt wird, einen zu durchmusternden Bereich der zytologischen Probe definiert,
Einrichtungen zur Speicherung von Koordinaten, die die Position von wenigstens jedem zu durchmusternden Bereich der zytologischen Probe anzeigen, und
Einrichtungen zur Schaffung eines in den gespeicherten Koordinaten verschlüsselten Mikroskop-Leitwegmusters, wobei das Mikroskop-Leitwegmuster Information über Sequenz und Abtastgeschwindigkeit definiert zur Darstellung der zu durchmusternden Bereiche der zytologischen Probe für einen Betrachter mit Hilfe eines Mikroskops, um die zur Betrachtung des zu betrachtenden zytologischen Materials, von dem bestimmt wurde, daß es kollektiv in den zu durchmusternden Bereichen der Probe vorhanden ist, erforderliche Zeit für den Betrachter zu minimieren.
18. Zytologischer Proben-Analysator gemäß Anspruch 17, wobei die Daten des
digitalen Bildes ein Set von Pixeln umfassen, die einen jeden der Bereiche darstellen,
und die Einrichtungen zur Bestimmung, ob ein bestimmter Bereich zu betrachtendes
zytologisches Material enthält, getrennt jeden Pixel in dem Set von Pixeln
analysieren, die den gegebenen Bereich darstellen zur Bestimmung, ob der Pixel zu
betrachtendes zytologisches Material darstellt.
19. Zytologischer Proben-Analysator gemäß Anspruch 18, wobei die Einrichtungen zur
getrennten Analyse eines jeden Pixels umfassen:
Einrichtungen zur Schaffung eines Kernschwellenwertes, der einen Grauskalenwert in einem Bereich von Grauskalenwerten anzeigt;
Einrichtungen zur Schaffung eines Zytoplasma-Schwellen-Wertes, der einen Grauskalenwert in dem Bereich von Grauskalenwerten anzeigt;
wobei jeder dieser Pixel getrennt als Funktion der Kern- und Zytoplasma-Schwellen- Werte analysiert wird.
Einrichtungen zur Schaffung eines Kernschwellenwertes, der einen Grauskalenwert in einem Bereich von Grauskalenwerten anzeigt;
Einrichtungen zur Schaffung eines Zytoplasma-Schwellen-Wertes, der einen Grauskalenwert in dem Bereich von Grauskalenwerten anzeigt;
wobei jeder dieser Pixel getrennt als Funktion der Kern- und Zytoplasma-Schwellen- Werte analysiert wird.
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