DE2423455A1

DE2423455A1 - Anordnung zur analyse von blutproben

Info

Publication number: DE2423455A1
Application number: DE2423455A
Authority: DE
Inventors: Charles Norman Carter; Jun Burton Henry Sage
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1974-12-12
Also published as: ES423402A1; NL7406736A; IT1022035B; CA986745A; FR2231002B1; JPS5019531A; US3819913A; FR2231002A1; FI154774A; GB1465162A

Description

ALEXANDER R. HERZFELD 6 frank fürt a.m„ / *j O / Π C

RECHTSANWALT ZEPPELINALLEE 71 / ^ / O H O BEI DEMLANDCERICHTFRANKFURTAMMAIN TEL. 0611/7791 2S

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N. Y., USA

Anordnung zur Analyse von Blutproben

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Analyse von Blutproben, insbesondere zum Nachweis eosinophiler Blutkörper in Blutproben auf mikroskopischen Objektträgern.

Zur Analyse von Blutproben wird die Probe auf den Objektträger eines Mikroskops aufgestrichen und eingefärbt. Durch Zählen der Leukocyten wird das Differenzial der weissen Blutkörper bestimmt. Diese Arbeit wird von geübten Laboranten vorgenommen und ist zeitraubend un ermüdend, die Automatisierung dabei wünschenswert. Einen Vorschlag hierzu enthält eine Dissertationsschrift von J. W. Bacus "An Automated Classification of the Peripheral Blood Leukocytes by Means of Digital Image Processing", University of Illinois, Chicago, 1971·

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Die Erfindung hat eine automatische Anordnung zum Nachweis eosinophiler Blutkörper zur Aufgabe.

Die Patentanmeldung P 24 18 361.7 der gleichen Anmelderin "beschreibt eine automatische Analysevorrichtung, in der das von einem Mikroskop starker Auflösung erzeugte optische Bild von Blutkörpern auf dem Objektträger durch optische Strahlenteiler in zwei Strahlengänge aufgespalten und durch je einen Filter verschiedener Farbmerkmale geleitet wird, die optischen Bilder durch einen Detektor in elektrische Signale umgewandelt werden und ein Analog-Digitalwandler die optische Dichte der Bildpunkte darstellende Digitalworte erzeugt.

Die erfindungsgemäss gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Mittel zum Erzeugen von Histogrammen der optischen Dichte der beiden Filterbilder, zum Vergleich der beiden Histogramme und zur Anzeige .des Nachweises einer eosinophilen Zelle bei einem Dichteunterschied der Histogramme vorgesehen sind.

Es wurde gefunden, dass infolge der Anwesenheit rotgekörnter Gebilde im Zellkern eosinophiler Blutkörper das Histogramm des blaugefilterten Bilds oberhalb eines Mindestwerts optischer Dichte entsprechend dem Schwellenwert von Cytoplasma und Kern im Gegensatz zu anderen Blutzellen dichter als das

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gelt) gefilterte Bild ist. Ein dichteres Histogramm weist demnach eosinophile Blutkörper nach. Durch Vergleich von Histogrammen können diese Blutkörper von anderen Blutzellen unterschieden werden.

Die Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäss Anordnung im Blockschema;

die Fig. 2A zeigt ein Histogramm eines blau gefilterten und die Fig. 2B eines gelb gefilterten Abbilds eines eosinophilen Blutkörpers;

die Fig. 3A und 3B zeigen einen in der Anordnung verwendeten Digitalrechner;

die Fig. 4- zeigt einen eosinophilen Blutkörper.

Ein Mikroskop 11 starker Auflösung erzeugt ein optisches Bild eines Blutkörpers des Blutabstrichs auf dem Objektträger 12, nachdem es mit Hilfe der Detektoroptik 13, des Positionsantriebs 14 und des Fokussierantriebs 15 auf einen einzelnen Blutkörper eingestellt wurde. Neben der Standardoptik 16 sind Strahlenteiler 17 und 18 vorgesehen. In dem einen Strahlengang befindet sich ein Blaufilter 19, in dem anderen ein Gelbfilter 20.

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Ein Detektor 21, ζ. B. eine Vidikon-Fernsehkamera 21, bildet aus den optischen Bildern Punkt für Punkt ein elektronisches Ladungsvertexlungsmuster entsprechend der optischen Durchlässigkeit der Bildpunkte.

Die Ausgabe der Fernsehkamera wird in den Analog-Digitalwandler-22 gegeben, welcher der optischen Dichte der Bildpunkte entsprechende Digitalworte erzeugt. Diese werden in dem Gedächtnis 23 gespeichert. Insoweit entspricht die Anordnung der automatischen Anordnung zum Nachweis von Blutkörpern der Anmeldung P 24 18 561.7-

Die Digitalworte werden zu einem Digital-Histogramm verarbeitet, das im Gedächtnis eines Standarddigitalrechners 24 gespeichert wird. Ebenfalls hierzu geeignet ist der besonders ausgebildete Rechner gemäss der Fig. 3.

Die Digitalworte enthalten 12 Informationsstücke (bits), und zwar je sechs für je einen Punkt im blauen und gelben Bild. Eine grosse Zahl von Bildpunkten wird nacheinander abgetastet und in ihrer optischen Dichte durch aufeinander folgende Digitalworte dargestellt, die für das gelbe Bild in das Register 25 und für das blaue Bild in das Register 26 eingesetzt werden.

Die Digitalworte werden nach Massgabe der optischen Dichte entschlüsselt, z. B. durch 64 Entschlüsseier für das Register

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25, von denen jedoch nur die Entschlüsseier 27 - 29 gezeigt sindi Dabei entsteht beispielsweise ein Impuls im Entschlüsseier 27, wenn der Bildpunkt weiss ist, ein Impuls im Entschlüsseier 28, wenn der Punkt grau ist und ein Impuls im Entschlüsseier 29, wenn er schwarz ist. Tatsächlich werden 64 verschiedene Dichten entschlüsselt; die entsprechenden Impulse werden von Zählern 1-64 gezählt. Das entsprechende Histogramm der Fig. 2A zeigt die Zählernummer auf der Waagerechten und die Zählwerte auf der Senkrechten. Das entsprechende Histogramm der Zählerausgabe 1-64 der Fig. 3B für das blaue Bild ist in der Fig. 2B dargestellt.

Es wurde gefunden, dass das durch den Blaufilter erzeugte Bild grosser Dichte eine Anzeige einer eosinophilen Zelle darstellt. Die Fig. 4 zeigt eine solche Zelle. Der Hintergrund ist mit 33, das Cytoplasma mit 34 und der Kern der Zelle mit 35 bezeichnet. Das Cytoplasma erscheint rot gekörnt, der Kern dunkel und schattiert. Daher ist das blaue Histogramm oberhalb des mit dem Schwellenwert der optischen Dichte von Cytoplasma und Kern zusammenfallenden Minimum 36 sehr viel dichter als das gelbe Histogramm. Der Bereich links des Punktes 36 entspricht dem weniger dichten Hintergrund. Es wurde gefunden, dass die optische Dichte über dem Punkt 36 für das blaue Bild sehr viel dichter wird als für das gelbe Bild. Die Anzahl der Punkte des gelben Histogramms mit einer optischen Dichte

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grosser als T ist mit N bezeichnet und kann definiert wer- «y ο

den, als

M₇ - I I₇ (i)

worin f (i) die Anzahl der Punkte gegebener optischer Dichte, i den Index der optischen Dichte und N die Gesamtzahl der optischen Dichten bezeichnet. Im obigen Beispiel ist N = 64. Entsprechend gilt für das blaue Bild

\ = Σ. f_b α)·

^{i = T}b

N Das "Verhältnis der Farbbilder B. = w— liegt für eosinophile

Blutkörper im Bereich von 1,5 - 2,5. Für andere Zellen ohne rot gefärbtes Korn ist das Verhältnis E = 0,9 - 1,2. Das Verhältnis ergibt eine zuverlässige Anzeige von eosinophilen Blutkörpern in mit Wright's Färbung behandelten Blutabstrichen. Dies Verhältnis wird durch die Schaltung der Fig. 5A und 3B gemessen. Der Komparator 37 vergleicht den Zählwert der Zähler 1-64 und ermittelt den Kinumumwert. Hat z. B. der Zähler 34 den Mindestwert, so wird seine Adresse in den Addierer 38 gegeben, der die Zähl werte 34- - 64 addiert und

die Summe N des gelben Bilds bildet. 7

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Entsprechend bestimmt der Komparator 38 den Mindestzählwert für das blaue Bild. Die Adresse des Zählers mit dem Mindestwert, z. B. 22, wird in den Addierer 39 gegeben, der die Summe der Zählwerte von 22 - 64 bildet, die als N-. in den Teiler 40 gegeben wird. Dieser, erzeugt das Verhältnis N, :N ; es liegt normalerweise bei 1,5 - 2,5 für eosinophile Blutkörper und etwa 1 für alle anderen Zellen. Der Komparator 41 bestimmt, ob das Verhältnis den Schwellenwert 1,5 übersteigt und damit eine eosinophile Zelle anzeigt.

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Claims

Patentansprüche

LJ Automatische Anordnung zum Nachweis eosinophiler Blutkörper in Blutproben auf Objektträgern, in der das von einem Mikroskop starker Auflösung erzeugte optische Bild von Blutkörpern auf dem Objektträger durch optische Strahlenteiler in zwei Strahlengänge aufgespalten und durch je einen Filter verschiedener Farbmerkmale geleitet wird, die optischen Bilder durch einen Detektor in elektrische Signale umgewandelt werden und ein Analog-Digitalwandler die optische Dichte der Bildpunkte darstellende Digitalworte erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erzeugen von Histogrammen der optisehen Dichte der beiden Filterbilder, zum Vergleich der beiden Histogramme und zur Anzeige des Nachweises einer eosinophilen Zelle bei einem Dichteunterschied der Histogramme vorgesehen sind.

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2. Anordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zähler (1-64) die Zahl der Punkte jedes Bilds bestimmter Dichte zählen und ein Histogramm erzeugen, dessen Mindestwert eine den ,Schwellenwert von Cytoplasma und Zellkern entsprechende optische Dichte zeigt, einem an die Zähler angeschloss'enen, den Mindestwert feststellenden Komparator (38, 39) und einer Verhältnisschaltung (38, 39, 40), welche das Verhältnis der Summe aller Zählwerte über dem Mindestwert in jedem Histogramm, bildet, wobei eine Anzeige erfolgt, wenn das Verhältnissignal grosser als 1 ist.
3. Anordnung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blaufilter und ein Gelbfilter vorgesehen ist, wobei der Gelbfilter ein helleres Bild als der Blaufilter erzeugt.
4. Anordnung gemäss Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, dass Entschlüsseier (27-29; 30-32) für das gelb gefilterte Bild und das blau gefilterte Bild die Digitalworte gemäss der optischen Dichte entschlüsseln und die Ausgabewerte in die Zähler gegeben werden, welche die Zählwerte der Digitalworte für jede bestimmte optische Dichte jedes Bilds angeben.

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5. Anordnung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komparatorschaltung (37) den Mindestwert der Zähler ermittelt, zwei Summierschaltungen (38, 39) die Summe der blauen und gelben Zählwerte bildet und ein Teiler (4-0) das Verhältnis der beiden Summen angibt, das angezeigt wird, wenn
es den Wert 1 übersteigt.

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