AT525533B1 - Verfahren und System zur Analyse einer Blutprobe - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Analyse einer Blutprobe, bei welchem in einem ersten Schritt ein Bild einer Blutprobe durch eine Kamera aufgenommen wird, und in einem zweiten Schritt das Bild durch einen Computer ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, vorgesehen, bei welchem, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, in einem dritten Schritt das Bild erneut ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden, wobei basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe aufgenommen wird und dieses Bild dem zweiten und dem dritten Schritt unterzogen wird.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse einer Blutprobe, bei welchem in einem ersten Schritt ein Bild einer Blutprobe durch eine Kamera aufgenommen wird, und in einem zweiten Schritt das Bild durch einen Computer ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden.

[0002] Die Erfindung betrifft weiters ein System zur Analyse einer Blutprobe, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend eine Aufnahme für die Blutprobe, eine Kamera sowie einen mit der Kamera verbundenen Computer, der ausgebildet ist, um die von der Kamera empfangenen Bilder auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden.

[0003] Bei der Analyse von Blutproben wird die Blutprobe eines Menschen oder eines Tiers hinsichtlich der Quantität und/oder der Qualität der enthaltenen Blutzellen untersucht. Aus einer solchen Untersuchung lassen sich weitreichende Rückschlüsse auf den Zustand sowie die Mikrozirkulation im Gewebe, den vorhandenen Immunschutz sowie allgemein den gesamten Gesundheitszustand des Körpers ziehen.

[0004] Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Analyse einer Blutprobe bekannt, um die Zellzusammensetzung und die Zellmorphologie als Teil eines Blutbildes zu ermitteln.

[0005] Die einfachste Möglichkeit ist die manuelle Analyse einer Blutprobe durch einen Arzt oder eine andere dazu ausgebildete Person mithilfe eines herkömmlichen Mikroskops. Die Blutprobe wird auf einem Objektträger bereitgestellt, der bspw. aus Glas besteht, und anschließend ggf. mit einer Flüssigkeit gefärbt, wodurch die Zellzusammensetzung optisch besser ersichtlich gemacht wird. Die Blutprobe wird getrocknet und kann anschließend unter einem Mikroskop betrachtet und ausgewertet werden. Das Bild der Blutprobe wird hierbei ca. 400 bis 1.000-fach vergrößert, um die Zellen mit dem menschlichen Auge sichtbar zu machen. Bei der Analyse selbst bestimmt der Nutzer die Zelltypen anhand der Größe, der Form und/oder der Farbe. Nachteilig bei diesen Verfahren sind ein hoher Arbeitsaufwand sowie eine hohe Subjektivität des Ergebnisses, dessen Qualität primär von der Arbeitsleistung des Nutzers abhängt.

[0006] Um diese Nachteile zu beseitigen, können Hämatologiegeräte eingesetzt werden, um automatische Blutanalysen durchführen zu können. Es existiert eine Vielzahl von verschiedenen Systemen, um die Blutzellen in einer Blutprobe zu zählen bzw. zu klassifizieren. Die meisten derartigen Vorrichtungen basieren auf der Messung der Anderung der mittleren elektrischen Leitfähigkeit zwischen zwei in einer Flüssigkeit angeordneten Elektroden, die jeweils in einer durch eine schmale Öffnung getrennten Kammer angeordnet sind (Coulter-Zähler). Die Öffnung ist geringfügig größer als die zu messenden Zellen bzw. Partikel. Durch eine bspw. durch einen Unterdruck erzeugte Strömung fließen die zu messenden Zellen bzw. Partikel von einer Kammer in die andere Kammer, sodass sich der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden verändert. Da die Anderung proportional zur Größe der Zelle bzw. des Partikels ist, kann sowohl die Anzahl als auch die Größe der Zellen bzw. Partikel erfasst und ausgewertet werden.

[0007] Nachteilig bei diesen Systemen ist, dass bei rotem Blut im Wesentlichen lediglich die Anzahl von roten Blutzellen und von Hämoglobin direkt gemessen werden kann. Die übrigen Bestandteile werden mathematisch berechnet und nicht gemessen, sodass die Fehleranfälligkeit relativ hoch ist. Weiters kann mit herkömmlichen Verfahren die Form der roten Blutzellen sowie insbesondere die Anzahl roter Blutzellen mit veränderter Form nicht ermittelt werden. Weiters kann mit dieser Methode auch die Anzahl und die Größe weißer Blutzellen ermittelt werden.

[0008] Bei heutigen Analysegeräten wird für die Erkennung und Zählung weißer Blutzellen die Durchflusszytometriemethode verwendet, bei welcher die Zellen an einer elektrischen Spannung oder einem Lichtstrahl vorbeigeführt werden. Das dabei entstehende Streulicht wird aufgefangen und ausgewertet. Dies ermöglicht es insbesondere, dass die einzelnen Arten weißer Blutzellen unterschieden und entsprechend gezählt werden können. Nachteilig bei dieser Methode ist allerdings, dass noch nicht ausgereifte Formen von Granulozyten (Promyelozyten, Myelozyten, Me-

tamyelozyten und Bänder) nicht effektiv voneinander unterschieden und gezählt werden können. Weiters erlauben derartige Analysegeräte bei der Evaluierung der Leukozytenabstammung nicht die Erfassung von Anderungen im Zellkern und im Zytoplasma oder von pathologischer Granularität. Auch hier werden viele Parameter berechnet und geschätzt, wodurch eine hohe Fehleranfälligkeit gegeben ist.

[0009] Zuverlässigere automatische Analysegeräte basieren auf der automatischen Mikroskopie, bei welcher Bilder der Blutprobe durch eine Kamera und ein Mikroskop aufgenommen werden und diese Bilder anschließend basierend auf entsprechenden Algorithmen ausgewertet werden. Diese Analysegeräte verringern die Analysezeit und erhöhen die Objektivität der Messungen.

[0010] Die CN 110852288 A zeigt ein Verfahren zur Klassifizierung eines Zellbildes, insbesondere zur Klassifizierung von Epithelzellen, bei welchem ein Bild einer Zelle aufgenommen wird und dieses Bild mithilfe eines groben Klassifizierungsmodels grob klassifiziert wird.

[0011] Die CN 111815633 A zeigt ein Verfahren zur Klassifizierung von pathologischen Bildern, insbesondere hinsichtlich von Tumorzellen, wobei das pathologische Bild in mehrere Blöcke aufgeteilt wird und die Blöcke mithilfe eines ersten Klassifizierungsmodels klassifiziert werden. Anschließend werden die Blöcke mithilfe eines zweiten Klassifizierungsmodels erneut klassifiziert.

[0012] Nachteilig bei derartigen bekannten Systemen ist es, dass einige pathologische Zellen einander optisch sehr ähnlich sind, und voneinander lediglich bspw. durch die Granulität oder andere unscheinbare Details unterschieden werden können. Auch wenn die verwendeten Algorithmen ausgebildet sind, um auch geringe Unterschiede zu erkennen, kommt es aufgrund der optischen Ahnlichkeiten oftmals zu Fehlbestimmungen bzw. Fehlklassifikationen und damit zu einem falschen Analyseergebnis.

[0013] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Analysezuverlässigkeit bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zu erhöhen und Fehlklassifikationen von Zellen zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Insbesondere soll ein einfaches, zuverlässiges und schnelles Verfahren zur AnaIyse einer Blutprobe bereitgestellt werden.

[0014] Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, in einem dritten Schritt das Bild erneut ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden, wobei basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe aufgenommen wird und dieses Bild dem zweiten und dem dritten Schritt unterzogen wird.

[0015] Es ist also vorgesehen, dass zunächst ein Bild (ein Foto) einer Blutprobe aufgenommen wird. Das Bild kann die gesamte Blutprobe abbilden, oder, bevorzugt, einen Teilbereich der Blutprobe. Dieses Bild wird mithilfe eines ersten Algorithmus ausgewertet, wobei jede erkannte Zelle insbesondere anhand ihrer Form, ihrer Größe, ihrer Farbe und ggf. anderen Eigenschaften einer (vordefinierten) Gruppe von Zellen zugeordnet wird. Hierdurch wird eine erste Klassifizierung erhalten, welche aufgrund der Anzahl der Zellen in jeder Kategorie ermöglicht, eine erste Einschätzung des Gesundheitszustandes zu erhalten. Anhand des Ergebnisses der ersten Klassifizierung der Zellen wird nunmehr entschieden, ob entweder keine weitere Untersuchung des Bildes erfolgt, bspw. wenn das Blutbild auf einen guten Gesundheitszustand hindeutet, oder ob eine weitere Klassifizierung (Reklassifizierung) mithilfe eines zweiten Algorithmus erfolgen soll, insbesondere wenn das Blutbild auf einen pathologischen Zustand hindeutet, bspw. aufgrund der Anwesenheit pathologischer Zellen oder einer zu geringen oder zu hohen Anzahl von bestimmten Blutbestandteilen. Um in diesem Schritt eine Entscheidung zu treffen, werden bevorzugt gemäß einer vorgegebenen Routine vordefinierte Werte errechnet und mit vorgegebenen Schwellwerten bzw. Referenzbereichen verglichen, bspw. ob die Anzahl der Blasten und Promyelozyten eine bestimmte Konzentration im Blut übersteigt. Falls hierbei festgestellt wird, dass ein pathologischer Zustand vorliegen kann, kann ein bestimmter, auf die entsprechende Situation zugeschnittener mathematischer Algorithmus verwendet werden, um die Klassifizierung zu verbessern, also die Fehlerwahrscheinlichkeit zu reduzieren. Durch diesen Verfahrensschritt wird es ermöglicht, nach

der ersten Analyse durch einen allgemeinen mathematischen Algorithmus zur Erkennung von Zellen einen spezifischen, auf die bei der ersten Analyse erkannte Situation zugeschnittenen speziellen mathematischen Algorithmus zu wählen und damit eine zweite Analyse durchzuführen, wodurch die Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Klassifizierung und damit dem Ergebnis der Blutanalyse im Vergleich zu einem lediglich die erste Analyse umfassenden Verfahren deutlich verbessert wird.

[0016] Dies ist möglich, da der zweite mathematische Algorithmus speziell auf ein bestimmtes, im zweiten Schritt durch den ersten Algorithmus erkanntes Krankheitsbild zugeschnitten ist und daher in der Lage ist, auch kleinste optische Unterschiede zwischen den einzelnen Zellen zu erkennen.

[0017] Die Klassifikation erfolgt bspw. dadurch, dass das Bild von einer Bilderfassung ausgewertet wird, wobei bspw. die Anzahl der Zellen, deren Farbe, Größe und Form ermittelt wird. Diese Werte können bspw. auf numerische Skalen übertragen und gespeichert werden. Anschließend wird anhand dieser ermittelten Werte mithilfe des ersten Algorithmus, der die ermittelten Werte weiterverarbeitet und bspw. gewichtet, bestimmt, welche Arten von Zellen auf dem Bild erkannt wurden.

[0018] Bei der Reklassifikation werden die erkannten Zellen erneut untersucht, diesmal mithilfe eines anderen, zweiten Algorithmus, und erneut jeweils einer Zellart zugeordnet.

[0019] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, ein weiteres Bild eines anderen Teilbereichs der Blutprobe aufgenommen wird und dieses weitere Bild dem zweiten und dem dritten Schritt unterzogen wird. Hierbei ist bspw. vorgesehen, dass eine bestimmte vordefinierte Anzahl gewisser Blutteile, bspw. rote Blutzellen und/oder weiße Blutzellen erkannt und durch den ersten Algorithmus entsprechend klassifiziert werden muss, um eine aussagekräftige Analyse zu ermöglichen. Sollte die entsprechende Anzahl an Blutteilen im ersten Bild nicht vorhanden sein und dementsprechend nicht ausreichend Blutteile durch den ersten mathematischen Algorithmus klassifiziert sein, kann ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe durch die Kamera aufgenommen werden, bspw. in einem an das erste Bild angrenzenden Bereich der Blutprobe. Dieses weitere Bild wird, wie das erste Bild, ebenfalls gemäß dem zweiten Schritt und anschließend ggf. gemäß dem dritten Schritt untersucht und ausgewertet. Falls erneut zu wenige Blutteile erkannt und klassifiziert werden, kann ein weiteres, drittes Bild sowie ggf. weitere Bilder aufgenommen werden. Bevorzugt kann die Bildaufnahme weiterer Bilder durch eine mechanische Verschiebevorrichtung ermöglicht werden, die bevorzugt, bspw. über eine Steuerungseinheit, mit dem Computer verbunden ist und von diesem ggf. entsprechend angesteuert wird. Die einzelnen Bilder überlappen einander bevorzugt nicht und grenzen besonders bevorzugt direkt aneinander, um eine möglichst genaue Analyse der Blutprobe zu ermöglichen. Die Verschiebevorrichtung kann die Blutprobe relativ zur Kamera und/oder die Kamera relativ zur Blutprobe verschieben, um das Anfertigen eines Bildes von einen vom ersten Bild unabhängigen Aufnahmebereich der Blutprobe zu ermöglichen.

[0020] Die Kamera kann jede Vorrichtung sein, die ein Bild erfassen und dieses in Form von (elektronischen) Daten auf ein Speichermedium speichern kann, sodass es durch einen Algorithmus ausgewertet werden kann.

[0021] Der Computer ist bevorzugt ein Digitalrechner und kann bspw. als Arbeitsplatzrechner oder Tabletcomputer ausgebildet sein.

[0022] Die im dritten Schritt (potentiell) verwendeten mathematischen Algorithmen werden bevorzugt in einer Datenbank gespeichert. Je nach Bedarf bzw. Ergebnis im zweiten Verfahrensschritt wird der entsprechende Algorithmus ausgewählt und angewandt, um die Auswertung im dritten Verfahrensschritt durchzuführen.

[0023] Bei der Klassifikation bzw. der Reklassifikation werden bspw. die roten Blutzellen und die Blutplättchen gemäß ihrer Größe, Farbe und Form klassifiziert sowie ihre Konzentration im Blut ermittelt. Je größer der Anteil morphologisch veränderter und zerstörter Blutzellen ist, desto ausgeprägter sind bzw. Gewebehypoxie und Mikrozirkulationsstörungen.

[0024] Bei einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass die Reklassifizierung im dritten Verfahrensschritt lediglich hinsichtlich einer bestimmten Zellart durchgeführt wird, wobei bspw. lediglich die weißen Blutzellen reklassifiziert werden. Dies ermöglich insbesondere die Anwendung eines noch spezifischeren Algorithmus, der auf diese Zellart spezialisiert und entsprechend ausgebildet bzw. trainiert ist, und damit ein noch exakteres Ergebnis liefern kann. Alternativ werden alle Zellarten erneut klassifiziert.

[0025] Nach dem dritten Schritt wird das Ergebnis der Blutanalyse, also insbesondere die Anzahl der einzelnen erkannten Blutzellen, bevorzugt auf einem Datenträger gespeichert und/oder auf einer Ausgabeeinheit, bspw. einem Bildschirm, ausgegeben. Dies ermöglicht die Speicherung der Daten bspw. zur späteren Verwendung bzw. die Anzeige für einen Benutzer, um die entsprechenden Schlüsse aus den Daten zu ziehen.

[0026] Die mathematischen Algorithmen sind bevorzugt in einem lokalen Datenträger des Computers gespeichert, können aber auch bspw. auf einem zentralen Datenträger (bspw. einem Server) gespeichert sein, auf welchen mehrere Computer zur Durchführung des Verfahrens zugreifen können. Dies erlaubt eine schnelle und einfache Aktualisierung der Algorithmen.

[0027] Das Verfahren ist (teilweise) computerimplementiert, wobei insbesondere auf einem Datenträger die nötigen Algorithmen und anderen Programmteile zur Durchführung des Verfahrens gespeichert sind.

[0028] Vor dem ersten Verfahrensschritt wird die Blutprobe ggf. entsprechend aufbereitet, bspw. auf einen Träger aufgebracht und getrocknet und anschließend bspw. in eine Aufnahme einer Kamera-Mikroskop-Kombination gelegt, sodass von der Blutprobe durch die Kamera Bilder gemacht werden können.

[0029] Weiße Blutzellen werden gemäß ihren jeweils charakterisierenden Eigenschaften in Größe, Farbe und Form unterschieden. Bspw. werden die weißen Blutzellen während der Analyse in die folgenden Gruppen eingeteilt: * Basophile (Beteiligt an der Entwicklung von allergischen Reaktionen) * Eosinophile (Hauptaufgabe ist die Bekämpfung mehrzelliger Parasiten) * Segmentierte Neutrophilen (Größte Gruppe von Granulozyten) * Bandneutrophile (junge, unreife Neutrophile) * Lymphozyten (Stellen humorale Immunität und zelluläre Immunität bereit und regulieren die Aktivität anderer Zelltypen) * Monozyten (Stellen die angeborene Immunität bereit und tragen mustererkennende Rezeptoren) * Große granulare Lymphozyten (Anteil von ca. 5% bis 20% an der Gesamtanzahl von Lymphozyten im Blut)

[0030] Neben diesen normalen Blutbestandteilen können auch pathologische Zellen im Blut enthalten sein, bspw. die folgenden: * Promyelozyten (myeloische Zellen, die Vorprodukte von Granulozyten während der Granulopoese, entwickelnd aus Myeloblasten in Myelozyten) * Myelozyten (junge Zellen der Granulozitärreihe, kommen normalerweise im Knochenmark, aber nicht im peripheren Blut vor) * Metamyelocytes (Myeloische Zellen, die die Granulopoese durchmachen und von Myelozyten abgeleitet sind) * Blasten (Junge, unreife Zellen, die im Knochenmark produziert werden) * Plasmazellen (immunkompetente Zellen die Antikörper produzieren. Normalerweise beträgt ihr Anteil an den weißen Blutzellen nicht mehr als 0,5%) * Atypische Lymphozyten (die Anwesenheit dieser Zellen im Blut deutet auf eine akute Infektion und damit den Bedarf an einer Antikörpersynthese hin) * Reaktive Lymphozyten (zytotoxische Lymphozyten, die aufgrund der Stimulierung durch ein Antigen größer wurden) * Prolymphozyten (Vorläuferzellen der Lymphopoese, der direkten Vorprodukte der Lymphozyten, die aus Lymphoblasten entstehen)

[0031] Bevorzugt ist vorgesehen, dass im zweiten Schritt ein erstes neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird. Der im zweiten Schritt genutzte erste mathematische Algorithmus umfasst bzw. wird hierbei durch ein erstes (künstliches) neurales Netzwerk gebildet. Neurale Netzwerke haben eine hohe Effizienz, wenn komplexe Muster bei der Bildverarbeitung erkannt und klassifiziert werden müssen. Das erste neurale Netzwerk ist bevorzugt ausgebildet bzw. trainiert, um Blutproben jeder Art, insbesondere unauffällige, gesunde Blutproben mit allenfalls leichten Abweichungen von der Norm, wie bspw. reaktive Lymphozytose oder eine leichte Linksverschiebung, gut analysieren zu können, insbesondere um alle möglichen Zellen zu erfassen und zu kategorisieren. Um dies zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste neurale Netzwerk mit einer Vielzahl von gesunden bzw. lediglich leicht von der Norm abweichenden Blutbildern trainiert ist. Durch dieses Training ist das erste neurale Netzwerk besser bei der Erkennung und Klassifizierung von gesunden, also zumindest im Wesentlichen der Norm entsprechenden Blutbildern, die keine bösartigen Zellen und ernste pathologische Zustände aufweisen.

[0032] Weiters ist es bevorzugt vorgesehen, dass im dritten Schritt ein zweites neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird. Der im dritten Schritt eingesetzte mathematische Algorithmus umfasst bzw. wird hierbei durch ein zweites (künstliches) neurales Netzwerk gebildet, welches sich vom ersten mathematischen Algorithmus bzw. vom ersten neuralen Netzwerk unterscheidet und spezifisch für ein bestimmtes, im zweiten Schritt klassifiziertes Blutbild gedacht und ausgebildet ist. Das zweite neurale Netzwerk ist also bevorzugt ausgebildet bzw. trainiert, um pathologische Zellen voneinander zu unterscheiden und entsprechend kategorisieren zu können. Um dies zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite neurale Netzwerk (ausschließlich) mit einer Vielzahl von kranken, also von der Norm abweichenden Blutbildern, insbesondere bösartigen Zellen, seltenen und/oder pathologischen Krankheitsbildern, trainiert ist. Durch dieses Training ist das zweite neurale Netzwerk besser bei der Erkennung, Unterscheidung und Klassifizierung von sehr unreifen, missgebildeten und deformierten Zellgruppen, da es eine hohe Sensitivität in Bezug auf geringe Abweichungen bei Kernen und Zytoplasmen unreifer Zellen aufweist.

[0033] Der erste Algorithmus ist also besser darin, unreife Zellen zu erkennen und normale Zellen zu klassifizieren, während der zweite Algorithmus besser darin ist, zwischen einzelnen unreifen Zellgruppen zu unterscheiden und diese zu klassifizieren.

[0034] Das Training neuraler Netze beinhaltet das Schätzen der Parameter des neuralen Netzes, um eine möglichst genaue Klassifizierung der Blutzellen zu ermöglichen. Hierbei wird anhand von Trainingsdaten, also bereits klassifizierten Blutbildern, die dem neuralen Netz zugeführt werden, eine Anpassung der Parameter des neuralen Netzes erreicht, die zu genaueren Ergebnissen führen.

[0035] Falls lediglich der erste Algorithmus zur Klassifizierung verwendet wird, wird lediglich eine geringe Genauigkeit bei der Unterscheidung zwischen unreifen Zellgruppen erzielt, da der erste Algorithmus die feinen Details bei der Unterscheidung dieser Zellgruppen nicht (zuverlässig) erkennt. Wird hingegen lediglich der zweite Algorithmus zur Klassifizierung einer normalen Blutprobe herangezogen, so wird eine übersensible Analyse ausgegeben, die anfällig für falschpositive Erkennungen und damit ebenfalls ungenau ist.

[0036] Erfindungsgemäß ist weiters ein System zur Analyse einer Blutprobe, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, umfassend eine Aufnahme für die Blutprobe, eine Kamera sowie einen mit der Kamera verbundenen Computer, der ausgebildet ist, um die von der Kamera empfangenen Bilder auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, wobei der Computer weiters ausgebildet ist, um das Bild, basierend auf der Klassifikation der Zellen, erneut auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden, wobei das System weiters ausgebildet ist, um basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe aufzunehmen und dieses Bild dem zweiten und dem dritten Schritt zu unterziehen.

[0037] Hierbei ist bevorzugt weiters ein Mikroskop vorgesehen, um das Bild der Blutprobe zu vergrößern. Die Vergrößerung des Mikroskops ist bevorzugt verstellbar und besonders bevorzugt

ist das Mikroskop mit dem Computer verbunden und kann ggf. von diesem angesteuert werden, um bspw. die Vergrößerung zu verändern.

[0038] Weiters umfasst das System bevorzugt eine Verschiebevorrichtung, um die Aufnahme für die Blutprobe relativ zur Kamera zu bewegen, insbesondere translatorisch zu verschieben.

[0039] Die Verschiebevorrichtung kann alternativ oder zusätzlich bevorzugt ausgebildet sein, um die Kamera relativ zur Blutprobe zu bewegen, insbesondere translatorisch zu verschieben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems und Fig. 3 einige exemplarische Bildauschnitte von Blutzellen.

[0040] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch dargestellt. Bei 1 wird das Verfahren gestartet, nachdem eine zu untersuchende Blutprobe in einer Aufnahme eines Mikroskops gelegt wurde. Bei 2 wird nunmehr ein Bild eines Teils der Blutprobe mithilfe einer Kamera angefertigt (Schritt 1). Anschließend wird das Bild einem Computer zugeführt und durch diesen mithilfe eines ersten mathematischen Algorithmus, insbesondere eines ersten neuralen Netzes ausgewertet, wobei die auf dem Bild erkannten Zellen klassifiziert werden, bspw. in Abhängigkeit von Farbe, Größe und Form der einzelnen Zellen. Bei 3 wird festgestellt, ob eine erste Zellart (bspw. rote Blutzellen) in einer ausreichenden Menge auf dem Bild erkannt wurde. Falls nicht, wird zunächst die Klassifizierung des Bildes bei 4 abgeschlossen und der Aufnahmebereich der Kamera anschließend bei 5 verändert, sodass ein anderer Teilbereich der Blutprobe durch die Kamera erfasst werden kann, wodurch ein weiteres Bild erzeugt wird, welches ebenfalls analysiert und die erkannten Zellen klassifiziert werden. Dies wird solange fortgesetzt, bis bei 3 festgestellt wird, dass auf den bisher aufgenommenen Bildern nunmehr ausreichend Zellen einer Art (bspw. rote Blutzellen) erfasst und klassifiziert wurden. Anschließend wird bei 6 geprüft, ob eine zweite Zellart (bspw. weiße Blutzellen) in einer ausreichenden Menge auf den bisher aufgenommenen Bildern erkannt wurde. Falls nicht, werden die erkannten Zellen bei 7 analysiert und bei 5 der Aufnahmebereich der Kamera verändert, um ein Bild eines anderen Teilbereiches der Blutprobe zu erhalten, welches ebenfalls erneut geprüft wird. Falls ausreichend Zellen der zweiten Zellart erkannt wurden, werden die klassifizierten Zellen hinsichtlich mehrere Kriterien bei 8, 9, 10, 11 und 12 bspw. wie folgt überprüft:

[0041] Bei 8: Anzahl Blasten und Promyelozyten größer als 9

[0042] Bei 9: Anzahl Lymphozyten, reaktive Lymphozyten, atypische Lymphozyten, große granuläre Lymphozyten und Plasmazellen größer als 0 und der Quotient aus reaktiven Lymphozyten, atypischen Lymphozyten, großen granulären Lymphozyten und Plasmazellen sowie Lymphozyten, reaktiven Lymphozyten, atypischen Lymphozyten, großen granulären Lymphozyten und Plasmazellen ist größer als 0,2

[0043] Bei 10: Quotient aus gebänderten Neutrophilen und Leukozyten ist größer als 0,1

[0044] Bei 11: Quotient aus Myezolyten und Metamylezyten (IMGRA) und Leukozyten ist größer als 0,04

[0045] Bei 12: Quotient aus gebänderten Neutrophilen und Leukozyten ist größer als 0,07 und der Quotient aus Myezolyten und Metamylezyten (IMGRA) sowie Leukozyten ist größer als 0,02.

[0046] Sollte keine der Bedingungen 8,9,10,11 oder 12 erfüllt sein, so wird die Blutprobe bei 13 als „normal“ eingestuft, die Ergebnisse werden bei 14 gespeichert und das Verfahren bei 15 abgeschlossen.

[0047] Falls eine der Bedingungen 8,9,10,11 oder 12 erfüllt sein sollte, so wird die Blutprobe bei 16 als „pathologisch“ eingestuft. Basierend darauf, welche der Bedingungen erfüllt ist, wird anschließend ein zweiter mathematischer Algorithmus ausgewählt, bspw. aus einer Datenbank, und die erkannten Zellen werden bei 17 erneut analysiert und klassifiziert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zellen bestmöglich gemäß dem Zustand der Blutprobe erkannt und zugeordnet werden,

sodass Fehlklassifikationen möglichst vermieden bzw. verringert werden. Nach der Reklassifikation bei 17 wird das Ergebnis bei 14 gespeichert und das Verfahren bei 15 beendet.

[0048] Die Zellen werden mithilfe der Klassifikation bzw. der Reklassifikation bspw. wie folgt eingeteilt:

Weiße Rote Blutzellen Plättchen Blutzellen Basophile Größe Farbe Form Mikroplättchen Eosinophile Mikrozyten Polychromie Poikilo Makrozyten plättchen Promyelo Makrozyten Hypochromie Codo Normale zyten zyten Plättchen Myelozyten Normale Hyperchromie Schisto Größe zyten Band Normochromie Helm neutrophile zellen Segmentierte Sichel Neutrophile zellen Lymphozyten Sphero zyten Monozyten Ellipto zyten Plasmazellen Ovalo zyten Reaktive Tränen Lymphozyten Tropfen zellen Große granuläre Stomato Lymphozyten zyten Prolympho Acantho zyten zyten Atypische Echino Lymphozyten zyten Blasten Normale Form

[0049] In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, welches zur Ausführung eines Verfahrens gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Das System umfasst ein Mikroskop 18, eine Kamera 19, eine Aufnahme 20 für eine Blutprobe, einen Computer 21, eine als Bildschirm ausgebildete Ausgabeeinheit 22, eine Steuerungseinheit 23 sowie eine Verschiebevorrichtung 24. Der Computer 21 steuert das Verfahren und empfängt von der Kamera 19 die Bilder der Blutproben, um diese anschließend auszuwerten und die erkannten Zellen zu klassifizieren sowie ggf. die entsprechenden Algorithmen auszuwählen und die Zellen zu reklassifizieren. Die Verschiebevorrichtung 24 ist ausgebildet, um je nach Bedarf die Aufnahme 20 relativ zur Kamera 19 bzw. die Kamera 19 relativ zur Aufnahme 20 in allen Raumrichtungen zu bewegen, um einerseits die Erzeugung von Bildern mehrerer Teilbereiche der Blutprobe zu ermöglichen und andererseits die Fokussierung der Kamera 19 auf die Blutprobe zu verbessern. Das Ergebnis der Blutanalyse, insbesondere die Klassifizierung, kann auf der Ausgabeeinheit 22 dargestellt werden.

[0050] In Fig. 3 sind einige Bildauschnitte von Blutzellen exemplarisch dargestellt, die jeweils große optische Ahnlichkeit miteinander aufweisen. In Fig. 3a sind Lymphozyten 25, Prolympho-

zyten 26 und atypische Lymphozyten 27 gezeigt. In Fig. 3b sind Monozyten 28, Blasten 29 und reaktive Lymphozyten 30 gezeigt. In Fig. 3c sind Promyelozyten 31, Myelozyten 32 und Metamyelozyten 33 gezeigt.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Analyse einer Blutprobe, bei welchem in einem ersten Schritt ein Bild einer Blutprobe durch eine Kamera aufgenommen wird, und in einem zweiten Schritt das Bild durch einen Computer ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass, basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, in einem dritten Schritt das Bild erneut ausgewertet wird, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden, wobei basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation, ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe aufgenommen wird und dieses Bild dem zweiten und dem dritten Schritt unterzogen wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt ein erstes neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt ein zweites neurales Netzwerk zur Klassifizierung genutzt wird.

4. System zur Analyse einer Blutprobe, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine Aufnahme für die Blutprobe, eine Kamera sowie einen mit der Kamera verbundenen Computer, der ausgebildet ist, um die von der Kamera empfangenen Bilder auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen klassifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer weiters ausgebildet ist, um das Bild, basierend auf der Klassifikation der Zellen, erneut auszuwerten, wobei die auf dem Bild ersichtlichen Zellen reklassifiziert werden, wobei das System weiters ausgebildet ist, um basierend auf der im zweiten Schritt durchgeführten Klassifikation ein weiteres Bild eines anderen Bereichs der Blutprobe aufzunehmen und dieses Bild dem zweiten und dem dritten Schritt zu unterziehen.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass weiters ein Mikroskop vorgesehen ist, um das Bild der Blutprobe zu vergrößern.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebevorrichtung vorgesehen ist, um die Aufnahme für die Blutprobe relativ zur Kamera zu bewegen, insbesondere translatorisch zu verschieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen