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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Proben- oder Musterinspektionssysteme
und insbesondere Systeme von der Art, bei der menschliche Anwender eine
bedeutende Anzahl von individuellen Proben zu untersuchen haben,
um "verdächtige" oder irreguläre Proben
zu erkennen. So wie er hier benutzt wird, ist der Begriff "Probe" nicht notwendigerweise
auf medizinische oder biologische Proben beschränkt, sondern kann sich im allgemeinen
auf einen beliebigen Mustergegenstand oder Abschnitt einer Gruppe
als Ganzes erstrecken.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
vorliegende Erfindung kann speziell Verwendung in einer Vielzahl
von Zusammenhängen
finden, wie etwa z.B. dem Untersuchen von histologischen Proben
(d.h. auf Gewebe basierend wie in der anatomischen Pathologie),
dem Untersuchen cytologischer Proben (d.h. Zellproben (wie jene,
die aus Fluiden aus Körperkavitäten, entleertem
Urin, Sputum bzw. Auswurf und dem gynäkologischen Trakt gewonnen
werden), wie sie von Cytotechnologen und Cytopathologen, Cytogenetikern,
Hämatologen, Neurowissenschaftlern
usw. analysiert werden), dem Untersuchen von Silikonwafern in einem
Herstellungsprozess von integrierten Schaltkreisen und anderen Materialuntersuchungsvorgängen. In
einem typischen Szenario muss ein menschlicher Kontrolleur jeden
Tag eine bedeutende Anzahl von Proben kontrollieren und analysieren,
um zu bestimmen, ob die Proben von einer bestimmten Norm abweichen.
Abnormale Proben werden identifiziert und einer weiteren, detaillierteren
Nachprüfung
unterzogen. Die nachfolgende detailliertere Nachprüfung kann
einen Nachprüfer
mit zusätzlichem
Fachwissen erfordern, wie etwa einen Pathologen im Falle des Pap-Tests. Im
Normalfall werden die meisten der Proben als "normal" oder "innerhalb normaler Grenzwerte" eingeschätzt und
brauchen daher nicht einer zusätzlichen
genaueren Untersuchung unterzogen zu werden. Abhängig von der Genauigkeit und
dem Umfang dieser Untersuchung und Analyse, kann diese zusätzliche
genauere Untersuchung leider ein sehr langsamer, mühsamer und
kostspieliger Vorgang sein.
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Zum
Zwecke der Darstellung wird die vorliegende Erfindung im Zusammenhang
mit einer cytologischen Probenanalyse beschrieben, wie etwa einer Pap-Test-Analyse
am Gebärmutterhals.
Pap-Tests, die routinemäßig bei
Frauen entnommen werden, ermöglichen
die Erfassung von Veränderungen
im Vorkrebs-Stadium und/oder den Frühstadien von Krebs, wodurch
die Wahrscheinlichkeit, dass Krebs oder ein damit zusammenhängender
Zustand sich mit dem Ergebnis eines negativen Einflusses auf die
Prognose für
den Patienten ausbreitet oder voranschreitet, reduziert wird. Ein
Pap-Test wird vorbereitet, indem zuerst ein vaginale, zervikale
und endozervikale Gewebeprobe von einem Patienten gesammelt werden. Die
Probe wird dann auf einem Objektträger fixiert, z.B. durch Alkoholfixierung,
und dann geeignet gefärbt,
um eine Analyse mittels eines Mikroskops zu ermöglichen.
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Es
soll jedoch verstanden werden, dass der herkömmliche Pap-Testvorgang begrenzt
ist, weil er eine große
Anzahl von Zellen erzeugt (herkömmlicherweise
50.000 bis 300.000 Zellen pro Pap-Test), die häufig durch entzündliche
oder andere Materialien verdunkelt sind, die in einigen Fällen eine genaue und
intensive Diagnose schwierig machen. Der Pap-Testvorgang ist außerdem begrenzt, weil er die Zellen
in einer räumlich
nicht gleichförmigen
Weise anordnet, was schwierig und zeitaufwendig visuell zu analysieren
ist, wie es z.B. in 8 dargestellt ist.
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Als
Alternative zu einem Pap-Test, können die
Proben die Form einer flüssigkeitsbasierten
oder Einschicht- bzw. Monolayer-Präparierung annehmen, die mit
Instrumenten präpariert
ist, die z.B. von AutoCyte oder Cytyc hergestellt werden. Ein Verfahren
zum Präparieren
solcher Proben hängt
von der Zentrifugierung ab, um Zellen vor dem Anordnen, z.B. auf
einem Glasobjektträger,
für ein
Mikroskop zu separieren. Ein weiteres Verfahren beruht auf physikalischer
Filtration einer Probe durch einen Filter mit einer kontrollierten
Verteilung der Porengrößen. Ein Beispiel
des letztgenannten Ansatzes ist das Cytyc ThinPrep-Instrument und
-Vorgang.
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Die
Cytyc ThinPrep-Probenpräparierung
umfasst im allgemeinen das Pressen einer Probe durch einen Filter,
der Poren aufweist, die kleiner sind als der durchschnittliche Probenzellendurchmessern, aber
groß genug,
um das Durchqueren von zellularen und anderen Fremdkörpern zu
ermöglichen.
In einer Ausführungsform
beträgt
der Porendurchmesser ungefähr
40 bis 50 μ Mikrometer.
Der Filter weist keine rauhen Kanten oder andere Merkmale auf, die
die Probenzellen zerreißen
könnten.
Bei der Filtrierung verbleiben die Probenzellen auf der Filteroberfläche, während die
Fremdkörper
ihn durchqueren, was in einer Filteroberfläche resultiert, die reich an
Probenzellen und arm an Fremdkörpern
ist. Die Filteroberfläche wird
als nächstes
auf einen Mikroskopobjektträger gedrückt, um
die Probenzellen von der Filteroberfläche auf den Objektträger zu übertragen.
Dies resultiert darin, dass der Objektträger eine Monoschicht von Zellen und,
durch Anwenden eines Filters, der eine kleinere Ausdehnung als der
Objektträger
aufweist, eine höhere
Konzentration von Probenzellen aufweist, die im wesentlichen frei
von zellularen und anderen Fremdkörpern sind, die eine Analyse
eines Objektträgers
von einem Cytotechnologen stören können. Die
Cytyc-ThinPrep-Probenpräparierung stellt
daher eine räumlich
gleichförmige
Verteilung von Zellen innerhalb einer Zellularscheibe (CD) bereit,
wie z.B. in 9 dargestellt ist.
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Nachdem
die Probe präpariert
ist, wird der Objektträger
in der Praxis durch einen hochqualifizierten Techniker ("Cytotechnologe") überprüft, mit dem
Bemühen,
mögliche
zellulare abnormale Aktivitäten
in der Probe zu identifizieren und die Probeneignung zu bestimmen.
Der Cytotechnologe erzeugt Mitteilungen in bezug auf viele Proben,
die er als mögliche
Abnormalitäten
aufweisend erachtet. Der Cytotechnologe stellt die Probenobjektträger dann, zusammen
mit Mitteilungen über
seine oder ihre Ergebnisse einem pathologischen Experten (d.h. einem spezialisierten
Arzt) zur weiteren Nachprüfung
und endgültiger
Probendiagnose bereit.
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Zur Überprüfung einer
Pap-Testprobe, betrachtet der Cytotechnologe herkömmlicherweise den
Pap-Testobjektträger,
der den Pap-Test enthält, durch
ein Mikroskop, um das Vorhandensein von Krebszellen oder Zellen,
die andere abnormale Zustände
aufzeigen, zu erfassen. Da eine Krebszelle nur in einem von tausend
Aufenthaltsorten in einer ansonsten normal erscheinenden Probe auftauchen kann,
muss der Cytotechnologe jedoch im allgemeinen jeden Bereich des
Objektträgers
untersuchen, um eine valide (d.h. genaue) Bestimmung zu machen.
Des weiteren können
viele Abschnitte des Probenobjektträgers überhaupt keine Zellen enthalten, aber
der Cytotechnologe muss sogar diese Bereiche untersuchen, um zumindest
das Nichtvorhandensein von sachdienlichem (d.h. diagnostisch bedeutsamen)
Material zu bestimmen. Natürlich
ist dieser Vorgang des gründlichen Überprüfens einer
Probe auf das Vorhandensein von krebsartigen oder abnormalen Zellen
häufig
arbeitsaufwendig, fehleranfällig
und kostspielig. Es ist bekannt, dass Cytotechnologen immer noch
mehr als 20.000 Objektträger
jährlich
untersuchen, in dem Bemühen;
Proben als innerhalb normaler Begrenzungen liegend zu klassifizieren
und Abnormalitäten
zu identifizieren und um Pathologen zu ermöglichen, Pap-Testproben einer
Diagnose zu erstellen. In vielen Fällen ist diese Proben-Nachprüfungsrate
zum Teil durch finanzielle Erwägungen
wie auch durch einen Wettbewerb basierend auf der Anzahl der analysierten
Proben angetrieben.
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Basierend
auf der ersten Nachprüfung
des Cytotechnologen (d.h. dem Überprüfen) der
Proben bestimmt der Cytotechnologe entweder, dass die Probe verdächtiges
Material, wie etwa Zellen im Vorkrebsstadium oder Krebszellen enthält, oder,
dass die Probe scheinbar innerhalb normaler Grenzen liegt. Typischerweise,
statistisch gesprochen, trifft die Einstufung "verdächtige" und "abnormale" Probe für ungefähr 5 % bis
10 % der Pap-Tests in den Vereinigten Staaten in Laboren, die asymptomatische
Frauen überprüfen, zu.
Die verbleibenden statistischen 95 % bis 90 % der Fälle wiederum
werden als anscheinend normal klassifiziert.
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Falls
eine Probe auch nur eine einzelne konservierte und gut gefärbte Krebszelle
unter zehntausenden oder hunderttausenden von Zellen enthält, sollte
der Cytotechnologe die Probe als verdächtig oder atypisch oder abnormal
erkennen. Ein Fehler während
des Prüfungsvorgangs
beim richtigen Identifizieren einer Probe als abnormal kann verhängnisvoll
sein, weil der Krebs unerkannt und unbehandelt lassen und letztendlich
zu dem Tod des Patienten führen
kann.
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Der
Cytotechnologe leitet alle "verdächtigen" oder "atypische" oder "abnormalen" Proben an einen Pathologen
zur genauen Nachprüfung
und letztendlichen Diagnosestellung und zum "Abschließen" mit Blick auf die Mitteilungen oder
Kenntnisse des Cytotechnologen weiter. Eines der Ziele des Pathologen ist
es, die anstehende Probe zu analysieren und basierend auf medizinischem
Fachwissen zu bestimmen, ob die Probe Krebszellen oder Zellen im
Vorkrebsstadium enthält.
Dabei muss der Pathologe bestrebt sein, sowohl falsche negative
Diagnosen als auch falsche positive Diagnosen zu minimieren, da falsche
negative Diagnosen Krebs unerkannt lassen könnten, während falsche positive Diagnosen
in nicht notwendigen oder ungeeigneten, schmerzvollen und kostspieligen
Krebsbehandlungen, wie etwa Chemotherapie oder etwas ähnlichem,
resultieren können.
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Die
meisten der Proben, die der Cytotechnologe als "scheinbar normal" erachtet, werden als innerhalb normaler
Grenzen klassifiziert, und die Analyse solcher Proben ist vollständig. Um
jedoch die Wahrscheinlichkeit von falschen Negativbeurteilungen
während
des Überprüfungsvorgangs
zu minimieren und Cytotechnologen zu identifizieren, die Leistungsqualitätsprobleme
haben könnten,
sollten zumindest einige dieser Proben einer zweiten Überprüfung oder "Wiederüberprüfung" durch einen Cytotechnologen
unterzogen werden. In den Vereinigten Staaten müssen mindestens 10 % dieser "scheinbar normalen" Proben zufällig ausgewählt und
zur Qualitätssicherung
durch einen anderen Cytotechnologen wiederüberprüft werden.
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Zusätzlich,
um des weiteren falsche Negativbeurteilungen während des Pap-Test-Überprüfungsvorgangs
zu minimieren, müssen
Cytotechnologen genügend
Zeit beim Überprüfen jedes
Probenobjektträgers
aufwenden. Aus diesem Grund beschränken Gesetze in einigen amerikanischen
Staaten einzelne Cyto technologen darin, nicht mehr als 100 Pap-Testobjektträger an einem
einzigen Tag zu überprüfen. Andere
Staaten sehen sogar strengere Beschränkungen vor, wie etwa ein Maximum
von 80 Objektträgern
pro Tag. Unter der Annahme eines durchschnittlichen 7-Stunden-Arbeitstages,
bringen diese Gesetze einen typischen Cytotechnologen dazu, einen durchschnittlichen
Pap-Testobjektträger
in nicht mehr als 4,20 bis 5,25 Minuten zu überprüfen und zu klassifizieren.
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Gleichwohl
dieser maximalen Beschränkung,
liegt die durchschnittliche Anzahl von Pap-Testobjektträgern, die
von einem Cytotechnologen in den Vereinigten Staaten pro Tag überprüft werden,
in dem Bereich von nur 50 bis 60, entsprechend wendet ein Cytotechnologe
herkömmlicherweise
weniger als 7 bis 8 Minuten beim Überprüfen jedes Objektträgers auf,
um sorgsam zu bestimmen, ob irgendwelche abnormalen Zellen vorhanden
sind. Natürlich
werden Cytotechnologen, wenn sie mehr Zeit zum Überprüfen jedes Objektträgers aufwenden,
theoretisch weniger Fehler mit falschen Negativbeurteilungen machen.
Gleichzeitig jedoch werden Cytotechnologen, wenn sei mehr Zeit für die Überprüfung jedes
Objektträgers
aufwenden, weniger Objektträger
an einem Tag überprüfen und
die Arbeitszeit und die Kosten zum Überprüfen von Proben werden konsequenterweise
ansteigen.
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Daher
existiert ein Bedarf für
ein effizienteres Probenüberprüfungssystem,
dass das Vorkommen von falschen Negativklassifizierungsfehlern bei
Proben minimiert, während
die Zeit reduziert wird, die zum genauen Analysieren von Proben
und zum Erstellen nützlicher
Informationen über
verdächtige, atypische
oder abnormale Proben für
die Einsichtnahme durch Diagnoseexperten benötigt wird.
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3. Referenzen
zum Stand der Technik
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 0 647 844 A2 von Hoffmann-La Roche beschreibt
ein System zur Expressbehandlung von cytologischen Proben, das eine
Interaktion zwischen einem Cytotechnologen und einer automatisierten
Maschinenanalyse beinhaltet. Ein System analysiert automatisch Zellen
in der Probe und macht basierend auf dieser Analyse eine Diagnose.
Das System erstellt dann eine Gallerie von Zellen und stellt diese
Zellen einem Cytologen dar. Der Cytologe prüft die Gallerie, erstellt eine
unabhängige
Bestimmung, ob eine der Zellen abnormal ist (ohne bis jetzt die
Diagnose des Systems zu kennen) und gibt die Bestimmung in das System
ein. Das System vergleicht dann seine eigene Überprüfung mit der Überprüfung des
Cytologen. Falls beide glauben, dass der Objektträger normal
ist, wird eine "normale" Diagnose gemeldet.
Falls einer von ihnen Abnormalitäten
findet, wird der Objektträger
zu einem anderen Cytologen zur vollständigen Überprüfung weitergeleitet. Alternativ
kann, falls der Cytologe den Objektträger als normal befindet, aber der
Computer nicht, die Gallerie von einer Aufsichtsperson (englisch:
supervisor) nachgeprüft
und wiederum durch den Cytologen nachgeprüft werden.
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Das
US-Patent Nr. 5 625 705, das Recht erteilt wurde, beschreibt ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des vorliegenden Anspruchs 1. Insbesondere beschreibt es ein Verfahren
zum Klassifizieren von Objekten in einer Probe, die wahrscheinlich prämaligne
oder maligne Zellen beinhaltet, basierend auf einer Intensitätstexturanalyse.
Gemäß Recht scannt
zunächst
ein automatisiertes Mikroskopsystem einen Probenobjektträger mit
niedriger Auflösung,
ein Bildverarbeitungsgerät
identifiziert Bereiche, die biologisches Material enthalten können, und der
Bereich wird zusammen mit einer Angabe über seine Brennebene gespeichert.
Das System scannt dann die Proben mit einer höheren Auflösung und führt eine Grauskalenanalyse
von jedem identifizierten Bereich durch, um zu bestimmen (z.B. durch
Größe, Grauskalendichte
oder Charakteristiken der Oberflächenintensitätstexturen),
ob das Gebiet eine prämaligne
oder maligne Zelle enthält.
Falls dem so ist, wird ein Bereich von den die Zelle umgebenden Pixeln
erzeugt, und das System scannt den Bereich wieder mit einer hohen
Auflösung,
um eine hochaufgelöste
Farbbildkachel ("Nettobild") der Zelle und seiner
Umgebung zu erstellen. Für
jede solche Kachel bestimmt das System dann eine Wahrscheinlichkeit ("Nettowert"), dass das Objekt
eine prämaligne
oder maligne Zelle ist. Letztendlich erzeugt und zeigt das System
eine 8 × 8
Bilder große
Zusammenfassung der Kacheln, die die höchsten Nettowerte aufweisen, das
ein Cytotechnologe bei der Suche nach einem Objekt scannen kann,
das die Eigenschaften der Zellenart aufweist, für die die Klassifizierung durchgeführt wird.
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Die
internationale Patentanmeldung WO 96/03709 A1, von Neuromedical
Systems, Inc. beschreibt ein Verfahren zum Ermöglichen einer Überprüfung einer
ausgewählten
Probe oder eines Bereichs von Interesse mit einem Mikroskop. Das
automatisierte Mikroskop scannt ein Probenbild und ein Bildverarbeitungsgerät filtert
das Bild morphologisch, um möglicherweise
maligne oder prämaligne
Zellen zu identifizieren. Nach zusätzlicher Auswertung werden
Bilder und ihre Koordinaten zur Anzeige auf einem Monitor gespeichert.
Die 64 höchstrangigen
Zellen werden dann Cytotechnologen in einer 8 × 8 Matrix oder einer anderen
Sequenz (z.B. gleichzeitig oder separat) oder Anordnung, wie etwa
Bildschirmen mit einer 4 × 4
Matrix von Kacheln, angezeigt. Um sicherzustellen, dass der Cytotechnologe
jeder der Kacheln ansieht, fordert das System dann den Cytotechnologen
auf, einen Cursor auf jedem Bild für eine festgesetzte Zeitdauer
zu posi tionieren, die als genügend
lang zur Inspektion einer Kachel bestimmt wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bereit.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Effizienz bzw. einen
verbesserten Wirkungsgrad bei der Probenanalyse durch besseres Handhaben
von mit der anstehenden Probe verknüpften Informationen bereit.
Die Erfindung wiederum erkennt, dass ein geschulter Techniker oder
Technologe nicht der Reihe nach jeden Bereich einer Probe auf einem Mikroskopobjektträger aus
Glas oder einem anderen Substrat überprüfen muss, um einen oder mehrere Bereiche
zu orten, die verdächtig
oder abnormal sind, solange wie der Techniker mit nützlichen
Informationen über
die Probe versehen wird. Des weiteren berücksichtigt die Erfindung, dass
nützliche
Informationen aus Informationen hervortreten können, die vor dem Überprüfungsvorgang
durch manuelle oder automatisierte Techniken oder von dem Überprüfungsvorgang
selbst abgeleitet werden können,
sogar, wenn sie nicht ausdrücklich
durch den überprüfenden Techniker
bemerkt werden.
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Die
vorliegende Erfindung führt
eine Vorschaustufe in den Probenüberprüfungsvorgang
ein. Die Vorschaustufe ermöglicht
dem Techniker, in geeigneter Weise Informationen zu überprüfen, die
zu der anstehenden Probe gehören.
Ein Vorschauverarbeitungsgerät
sammelt, misst, ordnet, speichert, überträgt, zeigt an und handhabt eine
Vielzahl von nützlichen
Informationen über
die Probe zur schnellen Analyse durch den Techniker. Im Zusammenhang mit
der Pap-Test-Überprüfung können diese
Informationen z.B. Aspekte der medizinischen Vergangenheit des Patienten
und medizinische Risikofakto ren, mit Informationen über andere
an der Probe durchgeführte
Tests von Mustern, die von Teilproben derselben Probe abgeleitet
wurden, und diskrete Bilder der am verdächtigsten erscheinenden Zellen
auf dem Objektträger
der Probe sein. Der Techniker kann jede der Informationen kennzeichnen
(d.h. elektronisch markieren), die hervorbringen kann, ob die strittige Probe
abnormal ist. Zusätzlich
kann der Techniker andere verknüpfte
Informationen ansehen, um die Probe in einen Kontext zu bringen,
wie etwa z.B. die Probe mit anderen bekannten Proben vergleichen, die ähnliche
Charakteristiken aufweisen. Solch ein Vergleich kann visuell auf
Zellbildern basieren oder kann auf einer grafischen Zeichnung, numerischen Daten
oder Textbeschreibungen basieren.
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Mit
diesen Vorschauinformationen versehen, kann sich der Techniker schnell
eine begründete
Meinung darüber
bilden, ob die anstehende Probe normal zu sein scheint oder verdächtig zu
sein scheint. Wie in Anspruch 1 ausgeführt ist, wird automatisch eine
Plan- bzw. Routing-Funktion erzeugt, die die Reihenfolge zum Anzeigen
von Bereichen der Probe anzeigt. Der Techniker führt dann ein tatsächliches Überprüfen der
Probe aus, z.B. mittels eines mit der Routing-Funktion in Verbindung stehenden automatisierten
Mikroskops.
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Bereiche,
die ein höheres
Wahrscheinlichkeitsniveau aufweisen, dass sie von Interesse sind, werden
langsamer durchgeleitet als jene, die ein niedrigeres Wahrscheinlichkeitsniveau
aufweisen.
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Wenn
der Techniker sachdienliche Informationen, die mit der strittigen
Probe verknüpft
sind, während
der Vorschaustufe untersucht und markiert, können diese Informationen zusätzlich geeignet
in einer elektronischen Aufzeichnung zusammen mit den Mitteilungen
des Technikers gespeichert werden, um darauffolgend von einem Diagnoseexperten
nachgeprüft
zu werden. Diese Aufzeichnung kann mit der Probe durch einen Strichcode
oder andere Identifikationshinweise verknüpft werden. Da dem Experten ebenfalls
die Koordinaten bereitgestellt werden können, die spezifische Bereiche
der Probe identifizieren, auf die durch den Techniker hingewiesen
wurde, kann der Experte vorteilhaft die durch den Techniker markierten
Informationen mit spezifisch identifizierten Bereichen der Probe
verknüpfen.
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Zusätzlich zum
Miteinschließen
von ausdrücklich
markierten Informationen in die mit jeder Probe verknüpfte Aufzeichnung,
kann die Erfindung in der Aufzeichnung des weiteren nützliche
Informationen über
den tatsächlichen Überprüfungsvorgang beinhalten,
die automatisch durch ein computergestütztes Instrument gekennzeichnet
werden, dass die Verhaltensweise des Prüfers überwacht. Zum Beispiel kann
in dem Fall, in dem der Techniker eine bedeutsame Menge an Zeit
mit dem Überprüfen eines bestimmten
Bereichs der Probe verbringt, die Erfindung automatisch eine Anzeige
in die Aufzeichnung einfügen,
dass der spezielle Bereich von Interesse sein kann. In diesem Fall
können
dem Nachprüfungsexperten
nützliche
Informationen oder Hinweise über den
Bereich bereitgestellt werden, sogar falls der Techniker versäumt, einen
Bereich ausdrücklich
zu kennzeichnen oder die mögliche
Bedeutsamkeit eines Bereichs der Probe ausdrücklich mitzuteilen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum
Lenken des Interesses und der Aufmerksamkeit eines Überprüfungstechnikers
auf Proben bereitzustellen, die am wahrscheinlichsten verdächtig sind,
genauso wie auf die verdächtigste
Information darüber,
und auf Bereiche von diesen Proben. Es ist des weiteren eine Aufgabe
der vorlie genden Erfindung, ein System zum automatischen Erstellen
von nützlichen
Probeanalyseinformationen zur nachfolgenden Nachprüfung bereitzustellen,
basierend auf Informationen, die durch einen Überprüfungstechniker gekennzeichnet
wurden und des weiteren basierend auf der Verhaltensweise des Überprüfungstechnikers.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Probenüberprüfungsstation
bereitzustellen, die eine genaue, präzise und robuste Analyse ermöglicht.
Zusätzlich ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einem menschlichen Prüfer eine
Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um die Überprüfungszeiten
wesentlich zu reduzieren ohne Diagnosegenauigkeit zu opfern.
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Diese
genauso wie andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden dem Fachmann durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
mit entsprechendem Bezug zu den anliegenden Zeichnungen einfach
ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist hier mit Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, dass den Vorgangsablauf zur Verwendung in einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, dass die eingesetzten Komponenten und ausgeführten Funktionen
durch ein Vorüberprüfungs- und Überprüfungssystem
in der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 zeigt
eine Darstellung einer automatisierten Mikroskop-basierten Überprüfungsstation,
die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm, das den Vorgangsablauf bei der Verwendung einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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5a und 5b zeigen
Darstellungen von mehreren Informationsfenstern, die auf einem Vorschaumonitor
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angezeigt werden.
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6 zeigt
eine Darstellung von diskreten Zellbildern, wie sie in einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt werden.
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7 zeigt
eine Darstellung eines Betrachtungsbereichs eines Mikroskops, der
Zellmaterial von Interesse enthält,
innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
eine grafische Wiedergabe eines herkömmlichen Objektträgers eines
zervikalen cytologischen "Pap-Tests".
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9 zeigt
eine grafische Wiedergabe eins zervikalen cytologischen Cytyc ThinPrep-Objektträgers.
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10 zeigt
eine Darstellung von Bereichen innerhalb einer Zellscheibe, die
von Zellen oder anderen lichtabsorbierenden Objekten besetzt sind.
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11 zeigt
eine grafische Wiedergabe, die Koordinaten und Betrachtungsbereiche
innerhalb einer ThinPrep- Zellscheibe
darstellt, die verdächtiges Zellmaterial
identifiziert.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen stellt 1 ein Blockdiagramm
des Systemablaufs zur Verwendung in einer anfänglichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Bei Block 12 wird eine
Probe gesammelt und präpariert,
z.B. auf einem ungefähr
2,5 × 8
cm (1 × 3
Zoll) großen
Objektträger
mit einem ungefähr
2,5 × 5
cm (1 × 2
Zoll) großen überzogenen
Bereich. Bei den Blöcken 14 und 16 wird
die Probe dann einem cytologischen Überprüfungssystem unterzogen, das
eine automatisierte Maschinenvorüberprüfung und
eine visuelle Überprüfung durch einen
Cytotechnologen umfasst. Basierend auf den Überprüfungsvorgang bestimmt der Cytotechnologe entweder,
dass die Probe verdächtig
ist oder dass die Probe normal zu sein scheint. Alle Proben, die
als verdächtig
erachtet werden, werden an einen Experten zur Nachprüfung und
Diagnose bei Block 18 weitergeleitet. Von den Proben, die
als anscheinend normal erachtet werden, werden mindestens 10 % bei Block 16 zur
Qualitätskontrolle
erneut überwacht
und insbesondere dazu, die Wahrscheinlichkeit von falschen Negativbeurteilungen
zu reduzieren.
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2 zeigt
beispielhaft einige der Funktionen, die während der Vorüberprüfungs- und Überprüfungsstufen 14, 16 der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
werden können.
In Kombination sind diese Stufen zur Verwendung in einem klinischen
Labor oder einer ähnlichen
Anlage ausgelegt und umfassen vorzugsweise eine Bilderfassungsvorrichtung 100, einen
Kartograph bzw. Mapper 104 und eine automatisierte Mikroskopbasierte Überwachungsstation 110.
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Die
Bilderfassungsvorrichtung 100 nimmt vorzugsweise die Form
einer Kamera und einer Bildfangschaltung (frame grabber) an. Die
Kamera ist vorzugsweise eine CCD (englisch: charge coupled device)-Kamera
von wissenschaftlicher Güteklasse mit
einem 1K × 1K
oder größerem Format
und einem Sensor der Klasse 3 oder besser. Solch eine Kamera ist
kommerziell unter dem Handelsnamen EES-1 von der Kodak Corporation,
Rochester, New York, erhältlich
und ist ebenfalls bei Pulnix America, Sunnyvale, California, erhältlich.
Solch eine Kamera ist durch einen aktiven Sensorbereich von 9 mm × 9 mm oder größer mit
einer Pixelbeabstandung von 9 μm
oder feiner gekennzeichnet und kann Bilder mit einer Rate von mindestens
30 Bildern pro Sekunde erfassen oder scannen und stellt eine digitale
Ausgabe mit einer minimalen Rate von 30 MHz bereit. Das optische System
ist dazu konfiguriert, eine effektive Pixelauflösung von ungefähr 2,4 μm an der
Probe bereitzustellen. Während
eine solche Auflösung
für die
bevorzugte hierin beschriebene Ausführungsform geeignet ist, kann
sie für
andere Ausführungen
geändert
werden. Die hier mitgeteilten Spezifikationen sind veranschaulichend
für eine
bestimmte bevorzugte Ausführungsform
und können
geändert
werden. Als Beispiel würde
eine Kamera mit einem Format, das größer als 1K × 1K ist, die Anzahl von zu
erfassenden Bildern reduzieren, da jedes erfasste Bild einen größeren Bereich
des Objektträgers
enthalten würde.
Als weiteres Beispiel würde
eine Pixelbeabstandung, die feiner als 9 μm ist, in einer höheren Auflösung resultieren,
was durch die Optik begründeten
Beschränkungen
unterlegen ist.
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Die
Kamera stellt ihre digitale Ausgabe einer Bildfangschaltung bereit,
die dazu betrieben wird, die digitalen, von der Kamera empfangen
Daten zu speichern. Die Bildfangschaltung verwendet vorzugsweise
eine Bildschnittstelle, die vom Typ PCI ist, und ist durch eine
Datentransferrate von mindestens 50 MHz gekennzeichnet. Zusätzlich verwendet
die Bildfangschaltung eine digitale Signalverarbeitung zur Schattierungskorrektur
und Punktfindung (englisch: blob finding). Eine bevorzugte Bildfangschaltung
ist eine Bildfangschaltung vom Typ Data Raptor, die von Bit Flow
Corp., Woburn, Massachusetts erhältlich
ist. In einer alternativen Ausführungsform
kann die Bildfangschaltung bestimmte Bildanalyse- und Bildverbesserungsfunktionen
durch spezialisierte Hardwarevorrichtungen ausführen, um eine Geschwindigkeitserhöhung bei
dem Ausführen
solcher Funktionen in einer Software bereitzustellen. Zum Beispiel kann
die Bildfangschaltung mit spezialisierter Hardware konfiguriert
sein, wie etwa digitalen Signalverarbeitungsschaltkreisen, um einige
der nachstehend beschriebenen Funktionen auszuführen, wenn sie durch Software
ausgeführt
werden.
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Die
Bilderfassung einer Probe auf dem Objektträger 102 wird durch
ein Unterteilen des Objektträgers
in eine Mehrzahl von gleichgroßen
Bereichen, dargestellt durch die gepunkteten Linien auf dem Objektträger 102,
und ein individuelles Erfassen digitaler Bilder der Probe ausgeführt, Bereich
für Bereich.
Das digitale Bild von jedem Bereich wird, sobald es erfasst ist,
in einem Speicher gespeichert und durch den Mapper 104 analysiert.
Die Bereiche auf dem Objektträger,
der in 2 dargestellt ist, sind zum Zweck der Anschauung
vereinfacht. In der Praxis wird ein Objektträger herkömmlicherweise viel mehr Bereiche
als der in 2 dargestellte aufweisen. Zum
Beispiel misst ein herkömmlicher
Objektträger
ungefähr
75 mm × 25
mm, wobei ein Bereich von ungefähr
50 mm × 25
mm von einer Probe eingenommen wird. Solchen Objektträger enthält ungefähr 200 einander
nicht überlappende
Bereiche von ungefähr 2,5
mm × 2,5
mm.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Mapper 104 als ein Softwareprogramm implementiert,
das in einem Halblei ter, einer magnetischen oder anderen ähnlichen
Art von Speichervorrichtung gespeichert ist und durch einen digitalen
Allzweckcomputer ausgeführt
wird. Ein solches System zum Erfassen von Objektträgern ist
das System von TRACCELL, das bei AccuMed International, Inc. in Chicago,
Illinois erhältlich
ist. Der Mapper 104 führt eine
automatische Bildanalyse der erfassten digitalen Bilder aus. Als
Beispiel kann der Mapper arbeiten, um automatisch jeden Bereich
auf das Vorhandensein von cytologischem Material zu analysieren. Falls
irgendein cytologisches Material erkannt wird, wird der Bereich
von dem Mapper als "überprüfbarer" Bereich gezeichnet.
Als weiteres Beispiel kann das System von TRACCELL dazu konfiguriert
sein, vorhergehende Bestimmungen über die Probe als Ganzes zu
machen, wie etwa, ob die Probe adäquat ist. Inadäquate Proben
können
dann identifiziert werden und ohne weitere Analyse zurückgegeben
werden.
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Wenn
alle Bereiche des Objektträgers 102 erfasst
und analysiert sind, wie in Block 106 angezeigt ist, erzeugt
der Mapper 104 eine Mehrzahl von Kacheln, wie in Block 107 angezeigt
ist. Zur vereinfachten Darstellung sind diese Kacheln als Kreise
innerhalb des Objektträgers 102 an
der Überwachungsstation 110 dargestellt.
Jede der Kacheln entspricht einem zur Überprüfung durch den das Mikroskop
an der Überwachungsstation
verwendenden Cytotechnologen ausgewählten Betrachtungsbereich.
Zusammengenommen umgeben die Kacheln das gesamte cytologische Material,
das durch den Mapper dazu bestimmt wurde, zur Betrachtung durch den
Cytotechnologen erforderlich zu sein. Zu diesem Zweck können, wie
der Fachmann erkennt, andere Kachelformen und -konfigurationen,
wie etwa Sechsecke, alternativ verwendet werden, um die Überwachungseffizienz
weiter zu verbessern.
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Der
Mapper 104 weist jeder Kachel oder jedem Probenbereich
von Interesse räumliche
Objektträgerkoordinaten
zu und entwickelt eine Routingfunktion, die eine optimale Route
bzw. einen optimalen Ablauf zur mikroskopischen Anzeige der gekennzeichneten
Probenbereiche definiert. Der Mapper überträgt dann die Koordinaten zu
der Überwachungsstation 110.
Die Überwachungsstation
umfasst ein Mikroskop mit einer motorisierten Plattform- und Fokusantriebsanordnung,
wovon jede durch eine Computerkontrolle oder durch eine Betriebsperson betrieben
werden kann, die eine ergonomische Eingabevorrichtung verwendet,
oder durch eine Kombination einer computergesteuerten und einer
menschlichen Steuerung. Die Überwachungsstation
ist mit dem Mapper 104 über
eine Datenverbindung gekoppelt und stellt nach dem Empfangen einer
Reihe von Koordinaten von dem Mapper mikroskopische Betrachtungsbereiche
der durch den Mapper bezeichneten Bereiche gemäß der Routingfunktion oder
dem Routingmuster, das durch den Mapper entworfen wurde, dar.
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Eine
bevorzugte Überwachungsstation
ist die Raumüberwachungsstation
ACCELL, die von AccuMed Interational, Inc. in Chicago, Illinois
hergestellt wird. 3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dieser
Station 110 dar, die ein automatisiertes elektronisches
und optisches Bilderstellungsmikroskop (oder Videomikroskop) 210 umfasst,
an das eine motorisierte Plattform 214, ein motorisierter
Fokusantrieb (nicht dargestellt) und ein motorisierter Objektivwechselrevolver 220 angepasst
wurden. Das automatisierte Mikroskop 210 kann ein Olympus
BX-40 Mikroskop sein, das von Olympus Optical Corp. in Tokio, Japan
erhältlich
ist und vorzugsweise ein Satz Linsen 216 umfasst, die durch
eine motorisierte Steuerung individuell ausführbar sind. Die Überwachungsstation 110 umfasst
ein Objektträgermagazin 118,
einen Objektträgerhalter 219,
einen Strichcodeleser und -drucker 221 und eine Lichtquelle 222.
Die motorisierte Plattform bewegt sich entlang einer in 3 als
Y-Achse bezeichneten Achse. Der Objektträgerhalter 219 wiederum
ist mit der motorisierten Plattform 214 verbunden und ist
selbst motorisiert, um sich entlang einer in 3 als X-Achse bezeichneten
Achse zu bewegen. Eine Steuerungsplatine innerhalb der Station 110 empfängt externe
Steuerungssignale, um den Betrieb und die Bewegung der motorisierten
Plattform und des Objektträgerhalters zu
steuern, wodurch eine automatisierte Bewegung des Probenobjektträgers 102 in
zwei Dimensionen relativ zu den Mikroskoplinsen 216 bereitgestellt
ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Kamera der Bilderfassungsvorrichtung 100 vorzugsweise
mit einem Videoanschluss über
dem Mikroskop 210 verbunden, um Zellbilder zu erfassen,
und um zu verhindern, dass der Objektträger 102 zwischen dem
Mikroskop und der Kamera zu bewegen ist. Der Mapper 104 ist
wiederum mit der Überwachungsstation
durch ein Nahbereichsnetzwerk (englisch: Local Area Network) oder
andere solche Mittel gekoppelt. Da weder die physikalische Struktur
des Mappers und der Bilderfassungsvorrichtung oder die Weise der
Kopplung des Mappers mit der Überwachungsstation
entscheidend ist, ermöglicht
eine solche Anordnung dem Mapper physikalisch separat von der Überwachungsstation
angeordnet zu sein und ermöglicht
dem Mapper Informationen mit einer Mehrzahl von Überwachungsstationen auszutauschen.
Alternative Anordnungen der Art und Weise, in der der Mapper und
die Überwachungsstation
gekoppelt sind, wie z.B. durch eine direkte serielle Verbindung,
sind dem Fachmann in Anbetracht der vorliegenden Offenbarung ersichtlich.
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Ein
Cytotechnologe, der wünscht,
die Überwachungsstation 110 zum
Betrachten eines Objektträgers
zu verwenden, fügt
einen Objektträger
oder eine Gruppe von Objektträgern
in einen Objektträgerhalter,
der dann in das Objektträgermaga zin 218 eingefügt wird.
Das System zieht einen Objektträger
aus dem Magazin und scannt einen Strichcode auf dem Objektträger unter
Verwendung des Strichcode-Lesegeräts 120. Die Identität des Objektträgers, wie
sie durch den gescannten Strichcode bestimmt ist, wird von dem System
dazu verwendet, Koordinaten von dem Mapper 104 zu erlangen.
Der Objektträger
wird dann von dem Magazin auf die Plattform transportiert und gemäß den von
dem Mapper 104 empfangenen Koordinaten angeordnet.
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Die
Betrachtungsfelder werden unter Verwendung einer automatisch erzeugten
Routingfunktion angezeigt. Während
des Routings durch die Bildbereiche kann der Cytotechnologe allerdings
auswählen,
in einen manuellen Betrachtungsmodus zu schalten, z.B. um umgebende
Bereiche auf dem anstehenden Objektträger zu überprüfen, ohne auf das erzeugte
Routingmuster beschränkt
zu sein. Vorteilhafterweise ermöglicht
die Überwachungsstation 110 dann
dem Cytotechnologen, zu dem automatisierten Routingmuster an den
Punkt zurückzukehren,
an dem der Cytotechnologe begonnen hat, von dem erstellten Pfad
abzuweichen. Auf diesem Weg stellt die Station 110 sicher,
dass der Cytotechnologe keinen Bereich auf dem Objektträger verpasst,
einschließlich
solchen, die evtl. bedeutsam für
eine genaue Diagnose sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
können
das Überwachungssystem,
das zum Teil durch den Mapper 104 und die Überwachungsstation 110 definiert
ist, vorteilhafterweise mit einem Datenbank-Managementsystem (DMS)
zum Speichern von Informationen gekoppelt sein, die aus dem Überwachungsvorgang
und anderen a priori Informationen (wie etwa demografischen Informationen über den Patienten
und seine medizinische Vergangenheit) resultieren, um wiederum das
Weitergeben von passenden Ergebnissen zu einem pathologischen Experten
als Hilfe bei der Diagnosestellung zu ermöglichen. Die DMS ist vorzugsweise
ein programmierter Mehrzweck-Desktopcomputer,
der eine genügende Speicher-
und Verarbeitungsfähigkeit
hat, um z.B. ein Microsoft Windows Betriebssystem und eine fortgeschrittene
Datenbankapplikation, wie die von Microsoft Access, zu betreiben.
Wenn eine Probe überwacht
wird, kann der Cytotechnologe z.B. Mitteilungen über einen Bereich der Probe
eingeben und diese Mitteilungen können in der DMS zusammen (in
einem Datenbankverhältnis)
mit den räumlichen
Koordinaten des Bereichs von Interesse gespeichert werden, wie er
durch den Mapper bereitgestellt ist.
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Während jeder
darauffolgenden Diagnose kann der überwachende Pathologe in geeigneter Weise
auf die Mitteilungen passend zu einem spezifischen Objektträger oder
zu einem Bereichs eines Objektträgers
durch, z.B. Scannen eines Strichcodes oder anderen Identifikationscodes,
der mit dem Objektträger
verknüpft
ist, zugreifen, um auf die entsprechenden Informationen, die in
dem DMS gespeichert sind, zuzugreifen. Auf diese Weise kann, wenn
die Probe zu den Pathologen für
eine Expertendiagnose weitergeleitet ist, sich der Pathologe auf
die Mitteilungen des Cytotechnologen beziehen, sowie verschiedener
a priori Informationen, wie etwa Demographien des Patienten und
seine Medizinische Vergangenheit und den entsprechenden Probenbereich
oder Bereich von Interesse, die alle gleichzeitig oder aufeinanderfolgend
visualisiert werden können.
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4 stellt
ein Blockdiagramm des Systemablaufs der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In 4 wird in
Block 20 eine Probe zuerst gesammelt und präpariert.
In Block 22 wird die Probe einer Vorschau durch eine Bilderfassungsvorrichtung
und einem Objektträger-Mapper, wie etwa
dem System von TRACCELL, unterzogen. In der bevorzugten Ausführungsform
kann dieser automatisierte Vorschauvorgang verbessert werden, wie
des weiteren nachstehend diskutiert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung führt
der Cytotechnologe nach dem automatisierten Vorüberwachungsvorgang und vor
dem tatsächlichen Überprüfen der
Probe in Block 26 eine Vorschau in Block 24 durch.
Diese Vorschau ist dazu ausgelegt, die Aufmerksamkeit des Cytotechnologen
in Richtung bedeutsamer probenbezogener Informationen zu lenken,
während
sie es dem Cytotechnologen ermöglicht,
sich weniger auf unbedeutsame Informationen oder "Rauschen" zu konzentrieren,
das nicht hervorbringt, ob die Probe normal oder abnormal ist. Eine
Aufgabe dieser Vorschaustufe ist es, die Wahrscheinlichkeit einer
falschen Negativbeurteilungsdiagnose während des darauffolgenden Überprüfens des
Cytotechnologens zu minimieren, indem sie die Aufmerksamkeit des Cytotechnologen
in Richtung diagnostisch bedeutsamer Informationen beeinflusst.
Eine zusätzliche
Aufgabe dieser Vorschaustufe ist es, dem Cytotechnologen zu ermöglichen,
einfacher relevante Informationen über die Probe für die Nachprüfung durch
einen diagnosestellenden Pathologen in bezug auf die spezifischen
Bereiche der Probe zu erkennen.
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Während der
Vorschaustufe 24 stellt die Erfindung vorteilhafterweise
dem Cytotechnologen eine Vielzahl von nützlichen Informationen zur
Entscheidungsfindung durch den Cytotechnologen bereit. Diese Informationen
können
dem Cytotechnologen in jeglicher geeigneter Art und Weise in jeglicher
Form bereitgestellt werden. Allgemein gesagt, kann die Erfindung
einen Vorschauverarbeitungsgerät
zum Ausführen
dieser Aufgabe umfassen. Dieses Vorschauverarbeitungsgerät oder "Vorverarbeitungsgerät" kann eine Schnittstelle
mit oder verbunden zu einem Fileserver sein, der einen elektronischen
Zugang zu relevanten Informationen über Proben be reitstellt. Der
Fileserver kann einige oder alle Informationen speichern, die sachdienlich
für zu überprüfende Proben
in einem bestimmten Cytologielabor oder in einem entfernten Labor
sind und kann mehrere "Klienten"-Vorschauarbeitsplätze bedienen, an denen sachdienliche
Daten angezeigt werden. An einer Ausführungsform der Erfindung, können die
Vorverarbeitungsfunktionen durch Softwareroutinen ausgeführt werden,
die durch denselben Computerprozessor durchgeführt werden, der die Vorüberprüfungsfunktionen,
wie etwa Mapping, ausführt.
Zusätzlich können die
Vorschauanzeige-Arbeitsstationen in denselben Einheiten enthalten
sein, wie die, die als Überwachungsstationen
verwendet werden, wie etwa die ACCELL-Arbeitsplätze.
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Egal,
ob sie als eine alleinstehende Einheit konfiguriert ist oder als
Teil des Überprüfungsarbeitsplatzes
eingeführt
ist, umfasst der Vorschau-Arbeitsplatz, der von der vorliegenden
Erfindung vorgeschlagen wird, vorzugsweise mindestens eine Computer-
oder Videoanzeige, oder einen anderen Mechanismus zum Übermitteln
von sachdienlichen Informationen über eine Probe an einen Betrachter. Der
Arbeitsplatz ist von Menschen gesteuert, und stellt Mechanismen
bereit, um dem Cytotechnologen zu ermöglichen, während der Vorschaustufe angezeigte
Informationen zu kennzeichnen, die den Anschein haben, besonders
sachdienlich zu sein. Wenn der Cytotechnologe die Vorschauinformationen nachprüft, kann
er oder sie z.B. eine Maus oder eine andere Auswahlvorrichtung an
dem Vorschau-Arbeitsplatz bedienen, um Teile von Informationen zu kennzeichnen,
die den Anschein haben, hervorzubringen, ob die anstehende Probe
normal, verdächtig oder
abnormal ist. Wenn der Cytotechnologe Teile von Informationen kennzeichnet,
oder wenn die Vorverarbeitungseinheit sachdienliche Informationen über die
anstehende Probe erzeugt, wie nachfolgend beschrieben wird, können die
Informationen zur geeigneten Nachprüfung durch den Pathologen automatisch
den elektronischen Datenbankaufzeichnungen angefügt werden, die mit der Probe
verknüpft sind.
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Zusätzlich umfasst
der Arbeitsplatz vorzugsweise ein Strichcode-Lesegerät und einen
Mechanismus zum Scannen eines Strichcodes oder anderer Indizien,
um einen Cytotechnologen mit Vorschaudaten zu versehen, die mit
einer bestimmten Probe verknüpft
sind. Zu diesem Zweck, kann das Strickcodelesegerät 221 der
ACCELL-Überwachungsstation,
in dem Fall, dass der Vorschau-Arbeitsplatz als ein Teil der Überwachungsstation,
wie etwa der ACCELL-Station, eingefügt ist, dazu dienen, durch
Lesen eines Strichcodes, der an dem Probenobjektträger befestigt
ist, eine Vorschau von Daten einzuleiten, die sachdienlich für die unter
Analyse stehende Probe sind.
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Bei
der Verwendung kann das Vorverarbeitungsgerät einen Teil seiner Vorschauinformationen von
externen Quellen, wie etwa externen Datenbanken oder direkten Dateneingaben,
erlangen, und das Vorverarbeitungsgerät kann andere Vorschauinformationen
basierend auf seiner direkten Analyse der anstehenden Probe erzeugen.
Unabhängig
von ihrer Herkunft, können
einige oder alle dieser Informationen zur Ansicht durch den Cytotechnologen
während der
Vorschaustufe angezeigt werden, um die Aufmerksamkeit des Cytotechnologens
in Richtung diagnostisch bedeutsamerer Aspekte der Probe zu beeinflussen.
Daher wird auf alle diese Informationen als "Beeinflussungsinformationen" Bezug genommen.
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Als
Beispiele und nicht einschränkend
können
die Beeinflussungsinformationen, die dem Cytotechnologen durch die
Erfindung bereitgestellt werden, in Kategorien fallen, wie etwa
(i) Bilder der Probe, (ii) Patienteninformationen, (iii) gegenwärtige oder
vorherige Testergebnisse und (iv) den strittigen Objektträger, wobei
jede davon nachstehend detaillierter beschrieben wird. Diese Informationen
können ausgewählt in einem
einzelnen Fenster auf der Vorschauanzeige angezeigt werden oder
alternativ in mehreren Fenstern zur Beurteilung durch den Cytotechnologen
in Kombination angezeigt werden, wie z.B. in den 5a und 5b abgebildet
ist. Des weiteren können
diese Informationen ein beliebiges aus einer Vielzahl an Formaten
annehmen, einschließlich
z.B. erzählenden
Beschreibungen, Tabellen, Diagrammen, Ausdrucken, digitalisierten
(elektronischen) Bildern und Betrachtungsfeldern von Mikroskopen,
genauso wie verbesserte Bilder, kommentierte Bilder und Vergleichsanzeigen
von Kombinationen von verschiedenen Datentypen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
führt das
Vorverarbeitungsgerät
eine automatisierte Bildanalyse der Probe durch, bevor die Beeinflussungsinformationen
bezüglich
der strittigen Probe angezeigt werden. Das Vorverarbeitungsgerät verwendet
die Bilderfassungsvorrichtung und führt viele der Bildverarbeitungsfunktionen
aus, wie sie voranstehend beschrieben sind, wie etwa die Identifikation
von Bereichen der Probe, die Zellmaterial enthalten, und meldet
Proben, die inadäquat
zum Testen sind. Zusätzlich
führt das
Vorverarbeitungsgerät
Funktionen aus, die insbesondere zum Identifizieren und Ermöglichen von
Vorschauanzeigen von Probenbereichen entworfen sind, die wahrscheinlich
von Interesse für
den Cytotechnologen sind. Um dies zu tun, analysiert das Vorverarbeitungsgerät vorzugsweise
die gespeicherten digitalen Bilder von Probenbereichen, wobei er Betrachtungsbereiche
sucht, die problematische Zellen enthalten. Bereich für Bereich
erschafft das Vorverarbeitungsgerät einen Zwischenspeicher, der
spezifische Zellen oder Gruppen von Zellen in der Probe identifiziert
und abbildet, absteigend abgestuft nach Wichtigkeit oder Interesse.
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Insbesondere
scannt das Vorverarbeitungsgerät
der Reihe nach durch jedes digitalisierte Bild auf der Suche nach
Bildern, die zellulare Merkmale aufweisen, die in einen bestimmten
Bereich fallen, der nahelegt, dass eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass
der Probenbereich von Interesse ist. Diese Merkmale können z.B.
die spezifische Größe, Form, Farbe,
optische Dichte (Graustufenbereich), Textur bzw. Oberflächenbeschaffenheit
und Topologie (Aufbau relativ zu anderen Zellen) und Kombinationen solcher
Parameter umfassen. Zusätzlich
kann das Vorverarbeitungsgerät
ebenfalls andere Faktoren einbeziehen, die dazu sachdienlich sind
zu bestimmen, ob bestimmte Bereiche der Probe wahrscheinlich von
Interesse sind. Diese Faktoren können
z.B. Daten bezüglich
der medizinischen Vergangenheit und Demografie eines Patienten umfassen,
wie etwa eine Indikation, dass der Patient, von dem die Probe entnommen
wurde, insbesondere einem Risiko für Krebs und anderen Krankheiten
unterliegt. Solche Informationen können dem Vorverarbeitungsgerät automatisch
melden, dass bestimmte Zellen oder Betrachtungsfeldbilder, die anderenfalls
von geringem Interesse für
einen Cytotechnologen wären,
wahrscheinlicher von Interesse sind. Daher kann das Vorverarbeitungsgerät das Wahrscheinlichkeitsniveau, dass
verschiedene Bereiche der Probe von Interesse sind, basierend auf
solchen Informationen einstellen.
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Basierend
auf seiner automatischen Analyse dieser Parameter, berechnet das
Vorverarbeitungsgerät
einen Atypizitäts- und Komplexitätsindex
für jedes
Bild und/oder jeden Betrachtungsbereich. Das Vorverarbeitungsgerät speichert
dann in einem Zwischenspeicher die Indikationen der Zellen- oder
Betrachtungsfeldorte, die mit Zellen oder Betrachtungsfeldern verknüpft sind,
die verschiedenen Niveaus von möglicher
Atypizität
oder Komplexität
aufweisen, vorzugsweise in absteigender Reihenfolge der Atypizität oder Komplexität.
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Zusätzlich kann
das Vorverarbeitungsgerät eine
Indikation seines Zufriedenheitsniveaus und seine Wahrscheinlichkeitsabschätzung berechnen
und speichern, wie etwa z.B. eine Indikation, dass es zu 80 % sicher
ist, dass ein Bereich von Interesse ist (z.B. atypisch oder komplex),
oder dass er nur zu 20 % zufrieden mit seiner Bestimmung ist.
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Im
Vergleich der 10 und 11 zum Beispiel
zeigt die 11 kreisförmige Betrachtungsfelder, die
einer Betriebsperson zu präsentieren
sind, weil sie Material enthalten, das nicht definitiv entweder
als zellulares oder als irrelevantes Material basierend auf Mehrparameter-Mustererkennungstechniken
bekannt wurde. Das höchst
verdächtige
(z.B. atypische und/oder Krebszellen) Zellmaterial ist in dieser
Figur durch einen vergrößerten oder
dichten schwarzen Punkt markiert. Es ist zu bemerken, dass nur 95
FOVs (Anmerkung: Betrachtungsbereiche) verbleiben, um den menschlichen
cytotechnologischen Überprüfer in diesem
Fall präsentiert
zu werden.
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Das
Vorverarbeitungsgerät
kann ebenfalls eine a priori Information über die räumliche Verteilung von bestimmten
Arten von Proben verwenden, wenn es die mögliche Atypizität von Zellen
oder Betrachtungsbereichen identifiziert und einstuft. Falls z.B.
die Probe ein Monolayer-Präparat
ist, wie etwa ein ThinPrep-Objektträger (z.B. wie in 9 dargestellt),
enthält
die Geometrie des Objektträgers
Bereiche von hoher Zellularität
(wie etwa die zellularen Scheiben), Bereiche von mittlerer Zellularität (wie etwa
die beschnittene Zone), Bereiche von niedriger Zellularität (wie etwa
den kreisförmigen
Ring) und Bereiche mit ultraniedriger Zellularität (wie etwa Bereiche außerhalb
des umgebenden Abdrucks). Es ist daher bekannt, dass z.B. Objekte
in dem kreisförmigen
Ring von solch einer Präparierung
wahrscheinlicher degeneriert sind (z.B. Artefakte) als Ob jekte in
der zellularen Scheibe. Als Ergebnis kann das Vorverarbeitungsgerät billigerweise
schließen,
dass das Objekt in der zellularen Scheibe tatsächlich wahrscheinlicher abnormal
ist, falls das Vorverarbeitungsgerät Objekte mit im wesentlichen
denselben Wahrscheinlichkeiten von Atypizität oder Komplexität in der
zellularen Scheibe und in dem kreisförmigen Ring findet.
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Zusätzlich kann
in der bevorzugten Ausführungsform
das Vorverarbeitungsgerät
das Bild von einer atypischen oder verdächtigen Zelle oder Betrachtungsbereich
ohne jegliche Hintergrundbilder isolieren, um eine Vorschau der
diagnostisch bedeutsamen Bilder zu ermöglichen. Zum Beispiel kann
das Vorverarbeitungsgerät
den Ort einer Zelle oder eines Betrachtungsbereichs in einem bestimmten
digitalen Bild identifizieren und durch automatisierte Bildverarbeitung
den Hintergrund um den Bereich von Interesse herum eliminieren und
die Kanten der Zelle oder des Betrachtungsbereichbildes verbessern.
Das Vorverarbeitungsgerät
kann dann diese elektronisch isolierten Bilder zusammen in einem
Mosaik kombinieren, wodurch eine künstliche oder virtuelle Probe oder
ein solcher Betrachtungsbereich gebildet wird, die bzw. der aus
zellularen Objekten aus der Probe ohne Hintergrundbilder oder "Rauschen" gebildet ist. Als
Alternative kann das Vorverarbeitungsgerät den Hintergrundbereich schattieren,
um einen nützlichen visuellen
Kontext der Zelle oder des Betrachtungsbereichs zu erlangen, während der
Bereich, der von spezifischem Interesse ist, hervorgehoben wird.
Dieser Vorgang kann einen oder mehrere Durchläufe durch die gespeicherten
digitalen Bilder der Probe erfordern.
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Des
weiteren kann das Vorverarbeitungsgerät andere Funktionen zur Verbesserung
der Vorschau ausführen.
Zum Beispiel kann das Vorverarbeitungsgerät dazu konfiguriert sein, bestimmte
Teile von Informationen, die wahrscheinlich sach dienlich sind, zu
kennzeichnen. Zum Beispiel kann das Vorverarbeitungsgerät dafür konfiguriert
sein, Proben zu identifizieren, die aus dem einen oder anderen Grund inadäquat sind,
wie etwa aufgrund einer fragwürdigen
Entnahme, Fixierung oder Färbung.
Eher noch als solche Proben direkt zurückzuweisen, kann das Vorverarbeitungsgerät eine Kennzeichnung
setzen, die anzeigt, dass die Entnahme inadäquat sein könnte. Als weiteres Beispiel
kann das Vorverarbeitungsgerät
dazu konfiguriert sein, Gruppen von Zellen in der Probe zu identifizieren
und solche Bereiche der Probe zu kennzeichnen, die als wahrscheinlich
sachdienlich für
die Analyse des Cytotechnologen anzunehmen sind.
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Wenn
das Vorverarbeitungsgerät
seine erste Verarbeitung der Probenbilder und der für die unter Analyse
stehenden Probe sachdienlichen Daten abgeschlossen hat, zeigt der
VVorschau-Arbeitsplatz Beeinflussungsinformationen zur Inansichtnahme durch
den Cytotechnologen an. Wie voranstehend angezeigt wurde, kann eine
Kategorie solcher Informationen, die Bilder der Probe sein. In diesem
Zusammenhang zeigt das Vorverarbeitungsgerät an dem Vorüberprüfungs-Arbeitsplatz
vorzugsweise einen diskreten Satz von anscheinend "atypischsten", "verdächtigsten" oder "komplexesten" Bereichen (Zellen
oder Betrachtungsbereichen) zur Beurteilung durch den Cytotechnologen
an. Wie in den 5 und 6 abgebildet
ist, kann das Vorverarbeitungsgerät ein Netz einer vorbestimmten
Anzahl der verdächtigsten
Objekte oder Bereiche anzeigen. Als Alternative kann das Vorverarbeitungsgerät ein Mosaik
oder eine virtuelle Probe (oder Betrachtungsbereich) wie voranstehend
beschrieben anzeigen. Diese Bilder können die individuellen Zellen
oder Betrachtungsbereiche entweder mit entfernten (Anmerkung: d.h.
ohne) Hintergrundbildern oder schattiert, wie voranstehend beschrieben
wurde, abbilden. Zusätzlich
kann das Vorverarbeitungsgerät
einige der Bilder in diesem Netz hervorheben (z.B. mit Farbe oder
Schattierung), basierend auf den automatisierten Ergebnissen des
Vorverarbeitungsgeräts,
um die Aufmerksamkeit des Cytotechnologen auf spezielle Sachverhalte
zu lenken. In ähnlicher
Weise kann das Vorverarbeitungsgerät in einer bevorzugten Ausführungsform
zusammen mit verschiedenen diskreten Bildern oder im Verhältnis zu
der Probe als Ganzes eine grafische Skala oder einen Text anzeigen,
der den Grad der Zufriedenheit des Vorverarbeitungsgeräts mit seinen
Ergebnissen, dass bestimmte Aspekte der Probe wahrscheinlich von
Interesse sind, angibt.
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In
dem Fall, dass der Cytotechnologe eines dieser diskreten Objekte
als verdächtig
identifiziert, kann der Cytotechnologe das Objekt kennzeichnen, z.B.
durch Klicken mit einem Mauszeiger auf das diskrete Bild. Die Betriebsperson
kann sich des weiteren aussuchen, die Probe physisch unter manueller
oder computergesteuerter Steuerung zu bewegen, um die gekennzeichneten
Objekte visuell nachzuprüfen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Cytotechnologe das Vorverarbeitungsgerät auch dazu auffordern, eine
bestimmte Zelle spezifisch zu charakterisieren. Zusätzlich kann
der Cytotechnologe manuell oder automatisch in die Probe Aufzeichnungen
von Mitteilungen oder verknüpfte
Informationen zur späteren
Nachprüfung
durch den Diagnoseexperten eingeben, die mit dem diskreten Zellbild
verbunden sind.
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Als
zusätzliche
Annehmlichkeit kann der Cytotechnologe, wenn der Cytotechnologe
diese diskreten Zellbilder oder Betrachtungsbereichsbilder untersucht,
auf jedes dieser Bilder klicken oder auf andere Weise auswählen, um
einen tatsächlichen
Betrachtungsbereich des Mikroskops oder ein vergrößertes digitales
Bild des Probenbereichs, das die Zelle umfasst, anzusehen, wie bspw.
in 7 dargestellt ist. Um diese Funktion bereitzustellen,
kann das Vorverarbeitungsgerät
mit dem System zum Proben-Mapping (wie etwa das TRACCELL-System)
kommunizieren, um die Überprüfungsstation
(wie etwa die ACCELL-Überprüfungsstation)
anzuweisen, den verknüpften
Betrachtungsbereich anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann
dieser tatsächliche
Betrachtungsbereich des Mikroskops direkt auf demselben Monitor
angezeigt werden, der als Vorschauanzeige verwendet wird. Auf diese
Weise kann der Cytotechnologe schnell den tatsächlichen Kontext von jeder Zelle
ansehen, den der Cytotechnologe als wahrscheinlich verdächtig ansieht.
-
Wie
voranstehend vorgeschlagen wurde, zeigt das Vorverarbeitungsgerät zur Vorschau
durch den Cytotechnologen zusätzlich
eine Reihe von anderen sachdienlichen Beeinflussungsinformationen an,
die durch das Vorverarbeitungsgerät aus externen Datenquelle
und/oder basierend auf seiner eigenen automatisierten Analyse erlangt
wurden. Diese Informationen können
auf derselben oder einer anderen Anzeige als die diskreten Bilder
der Zellen oder Betrachtungsbereiche angezeigt werden. In der bevorzugten
Ausführungsform
wird diese Information jedoch auf derselben Anzeige wie die diskreten
Probenbilder angezeigt, so dass der Cytotechnologe die anderen Informationen
im Kontext mit den Probenbildern berücksichtigen kann.
-
Ein
Bereich von Beeinflussungsinformationen kann sich auf den Patienten
beziehen von dem die Probe entnommen wurde und kann z.B. epidimiologische
Risikofaktoren und abnormale vorherige physische Untersuchungen
oder Labortestergebnisse umfassen. Das Anwenden des Vorschausystems der
vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Lungenkrebstest,
eher als bei einem zervikalen Pap-Test, kann das Vorverarbeitungsgerät z.B. nützlicherweise
eine Angabe über
die Anzahl von Zigarettenschachteln pro Jahr, die der Patient geraucht hat,
angeben. Falls der Patient mehr als eine bestimmte Anzahl an Schachteln
pro Jahr geraucht hat, kann der Techni ker z.B. wünschen, diese Information zu
kennzeichnen, da diese Information bedeutsam hervorbringen kann,
ob diese Probe einem hohen Risiko unterliegt, abnormal zu sein oder
nicht. Als weiteres Beispiel im Kontext zu einem Pap-Test, können Informationen über abnormale
vorherige Testergebnisse, die Ergebnisse von zellularen DNA-Tests
umfassen, die vorher mit Patientenproben durchgeführt wurden.
Des weiteren können
die Patienteninformationen zusätzlich
z.B. andere medizinische Aufzeichnungen über den Patienten, die medizinische
Vergangenheit der Familie und andere Demographien des Patienten
umfassen. Zum Beispiel können
diese Informationen spezifische Risikofaktoren des Patienten für bestimmte
Krankheiten basierend auf familienhistorischen Daten umfassen.
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Ein
weiterer Bereich von Beeinflussungsinformationen kann sich auf die
Ergebnisse von anderen Tests beziehen, die mit derselben Probe ausgeführt werden,
die gerade analysiert wird, z.B. von Proben, die aus Teilproben
derselben Probe abgeleitet werden und möglicherweise in einem diskreten Bereich
auf demselben Objektträger
eingeschlossen sind. Falls z.B. die Probe einen HPV- oder einen
zellularen DNA-Ploidy-Test
durch das cytologische Labor unterzogen wurde, dass die Pap-Test-Überprüfung ausführt, können die
Ergebnisse dieses Tests nützlicherweise
an dem Vorschau-Arbeitsplatz zur zweckmäßigen Untersuchung durch den
Cytotechnologen angezeigt werden. 5b zeigt
ein Beispiel einer Computeranzeige eines diskreten Satzes von Zellkernbildern,
die scheinbar von höchstem
Interesse bei einer bestimmten Gruppe sind, zusammen mit einem DNA-Histogramm
und einer Punktwolkenanzeige für
dieselbe Probe.
-
Ein
weiterer Bereich von Beeinflussungsinformationen kann sich auf den
anstehenden Objektträger
beziehen. Diese Informationen können
Informationen umfassen, die durch das Vorverarbeitungsgerät, basierend
auf seiner Analyse der Probenbilder gekennzeichnet und mit Mitteilungen
versehen sind. Zum Beispiel kann das Vorverarbeitungsgerät auf der Vorschauanzeige
eine Angabe darüber
umfassen, dass ein bestimmter Bereich der Probe eine Zellgruppe
enthält
und daher eher von Interesse ist. Auf den anstehenden Objektträger bezogene
Informationen können
ebenfalls betreffen, wie der Objektträger im cytologischen Prüfungslabor
behandelt oder falsch behandelt wurde oder, ob die Probe gemäß den Standards
adäquat
ist, wie etwa dem Bethesda Classification Code für gynäkologische Proben. In diesem Fall
können
sachdienliche Informationen die Probenentnahme, die Fixierung und/oder
die Färbung
betreffen.
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Mit
Bezug auf die Probenentnahme kann die Probe, die von dem Patienten
entnommen wurde, z.B. eine inadäquate
vaginale, zervikale oder endozervikale Komponente enthalten. Alternativ
kann die Probe eine inadäquate
Anzahl von Zellen enthalten und dafür als ungenügend betrachtet werden. Um diese
Bestimmungen zu machen, kann das Vorverarbeitungsgerät automatisch
die gespeicherten digitalen Bilder der Probe analysieren, um zu
bestimmen, ob der Probe Zellen fehlen, von denen angenommen wird,
dass sie in vollständigen
Proben vorhanden sind.
-
Mit
Bezug auf die Probenfixierung erkennt der Fachmann, dass eine für einen
Pap-Test entnommene Probe typischerweise in Alkohol eingetaucht oder
mit Alkohol besprüht
werden muss, sofort nachdem sie entnommen wurde, um die Probe zu
konservieren. Falls die Probe nicht genügend eingetaucht oder mit Alkohol
besprüht
wird, kann eine Luftrocknung die Kernhülle zerreißen oder die chromatische Struktur
altern lassen, was einen verschwommenen Effekt auf dem Objektträger des
Pap-Tests erzeugt und den diagnostischen Wert der Probe herabsetzt. Das
Vorverarbeitungsgerät
kann dazu aus gelegt sein, die gespeicherten digitalen Bilder der
Probe automatisch zu analysieren, um das Vorhandensein von Trocknungsartefakten
zu identifizieren, welche eine inadäquate Fixierung wiedergeben
würden.
-
Mit
Bezug auf das Einfärben
kann das Verarbeitungsgerät
automatisierte digitale Bildanalysetechniken anwenden, um zu bestimmen,
ob die Probe überfärbt oder
unterfärbt
ist, indem es zuviel oder zuwenig Hämatoxilin ausgesetzt war. Alternativ
kann das System bestimmen, dass die Probe unterfärbt wurde, indem es nicht genug
Hämatoxilin
ausgesetzt wurde. In jedem Fall kann das Vorverarbeitungsgerät zur Überprüfung durch
den Cytotechnologen Informationen anzeigen, die die Eignung des
Färbens identifizieren.
Die Betriebsperson kann solche Informationen kennzeichnen und daher
bestimmten, dass die anstehende Probe nicht einem beschleunigten Überprüfungsvorgang
unterzogen werden soll.
-
Durch
Anzeigen von Informationen über
ungeeignete Entnahme, Fixierung oder Färbung, kann der Cytotechnologe
einfach inadäquate
Proben identifizieren und Mitteilungen dazu verfassen, und kann die
bedeutsamen Informationen zur Überprüfungen durch
einen Pathologen kennzeichnen. Zusätzlich kann in dem Fall, in
dem der Cytotechnologe basierend auf diesen Informationen bestimmt,
dass die anstehende Probe inadäquat
ist, er oder sie die Probe entweder dazu kennzeichnen, dass sie
ohne weitere Analyse zurückgegeben
wird oder die Probe sofort zu dem pathologischen Experten zur Diagnose
weiterleiten.
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Wenn
der Cytotechnologe des weiteren die Beeinflussungsinformationen,
die an dem Vorschau-Arbeitsplatz angezeigt werden, überprüft, und wenn
er oder sie insbesondere das Netz von Bildern von diskreten Zellen
oder Betrachtungsbereichen anschaut, versieht das Vorverarbeitungsgerät den Cytotechnologen
vorzugsweise mit einem Zugang zu einer Referenzdatenbank, um dabei
zu helfen, die Probe zu analysieren und in einen Kontext zu stellen. Das
Vorverarbeitungsgerät
kann eine Datenbank, die Informationen über andere Proben enthält, entweder umfassen
oder über
eine Nahverbindung oder eine Fernverbindung verbunden sein. Diese
Datenbank kann bestimmte Zellcharakteristiken mit gewissen Umgebungsinformationen
verknüpfen, ähnlich zu den
Informationen, die dem Cytotechnologen zur Vorschau bereitgestellt
sind. Wenn der Cytotechnologe ein diskretes Probenbild von Interesse
mit einer Mitteilung versieht, kann der Cytotechnologe in der verknüpften Datenbank
um Informationen über
andere ähnliche
Zellen nachfragen, oder das Vorverarbeitungsgerät kann dazu ausgelegt sein,
automatisch sachdienliche Informationen von der Datenbank anzuzeigen.
Indem er dieses so tut, kann das Vorverarbeitungsgerät passend
einen Suchfilter, basierend auf den gegenwärtig durch den Cytotechnologen
gekennzeichneten Informationen bilden. Das Vorverarbeitungsgerät kann dann
effektiv Datenbankinformationen über ähnliche
Zellen mit ähnlichen
Hintergrundinformationen erlangen.
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Während des
Vorschauvorgangs, interagieren das Vorverarbeitungsgerät und der
menschliche Techniker miteinander und lernen voneinander, wobei
jeder zusätzliche
Informationen erlangt, die bei der nachfolgenden Überprüfung der
Probe durch den Cytotechnologen helfen können und vielleicht zuletzt bei
einer Diagnose des Pathologen. Prinzipiell profitiert der Cytotechnologe
von dem Anschauen der Beeinflussungsinformationen, die durch das
Vorverarbeitungsgerät
angezeigt werden, weil diese Informationen dem Cytotechnologen ermöglichen,
seine Aufmerksamkeit auf diagnostisch bedeutsame Aspekte der Probe
zu lenken. Falls als Ergebnis der Cytotechnologe nicht irgend etwas
Verdächtiges
oder Unbedeutsames über
die Probe nach dem Überprüfen der Informationen
die durch das Vorverarbeitungsgerät zur Vorschau bereitgestellt
sind, erkannt oder gekennzeichnet hat, dann muss der Cytotechnologe keine
bedeutsame Menge an Zeit mit der Betrachtung des Objektträgers verbringen.
Der Cytotechnologe kann statt dessen annehmen, dass die Probe wahrscheinlich
eine von den 90 % bis 95 % ist, die normal sind, und der Cytotechnologe
kann den Objektträger
schnell nach zellularen Abnormalitäten überprüfen. Falls der Cytotechnologe
einige mögliche
Abnormalitäten
während
dieses Vorschauvorgangs erkennt oder Informationen gekennzeichnet hat,
die das Vorhandensein von Abnormalitäten nahelegen, dann kann der
Cytotechnologe geeigneterweise mehr als die durchschnittliche Menge
an Zeit damit verbringen, diesen möglicherweise abnormalen Fall
zu überprüfen. Auf
diese Weise lenkt die vorliegende Erfindung vorteilhaft die Aufmerksamkeit des
Cytotechnologen während
des tatsächlichen Überprüfens auf
Proben, die am wahrscheinlichsten verdächtig oder abnormal sind. Auf
der anderen Seite ermöglicht
diese Erfindung dem Cytotechnologen zu verhindern, unnötige Überschusszeit
mit dem Überprüfen von
Proben zu verbringen, die wahrscheinlich innerhalb normaler Grenzen
liegen.
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Zusätzlich kann
das Vorverarbeitungsgerät wesentliche
Informationen über
die anstehende Probe aus Handlungen oder Verhaltensweisen des Cytotechnologen
lernen und das Vorverarbeitungsgerät kann diese Information dazu
verwenden – zusätzlich zu
anderen Informationen, die es von der Probe und/oder von externen
Daten ausfindig macht – sich auf
ein effizientes Überprüfen durch
den Cytotechnologen vorzubereiten. Auf einer Ebene kann diese Information
zum Beispiel vereinfacht die Tatsache sein, dass der Cytotechnologe
eine Explosionsansicht eines bestimmten Probenbereichs anfordert
oder von der Referenzdatenbank Informationen im Vergleich zu einem
bestimmten Probenbereich anfordert. In Kenntnis darüber, dass
der Cytotechnologe solche Handlungen in bezug auf die bestimmten
Probenbereiche vorgenommen hat, kann dem Vorverarbeitungsgerät signalisieren,
dass der Bereich von Bedeutsamkeit für die Cytotechnologen ist.
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Auf
einer anderen Ebene kann das Vorverarbeitungsgerät Informationen über möglicherweise bedeutsame
Bereiche der anstehenden Probe durch Aufzeichnen der Verhaltensmuster
des Cytotechnologen während
des Vorschauvorgangs erlangen. In diesem Zusammenhang wurde bestimmt,
dass einige der Reaktionen des Cytotechnologen, sogar falls sie
unbewusst geschehen, Informationen über bedeutsame Aspekte der
anstehenden Probe enthalten. Diese Reaktionen des Cytotechnologen
können z.B.
Bewegungsmuster der Augen des Cytotechnologen beim Betrachten des
Vorschaubildschirms, die Zeitmenge, die die Augen des Cytotechnologen
auf bestimmte Teile der Beeinflussungsinformationen gerichtet sind
und die Weitung der Pupillen des Cytotechnologen umfassen. Falls
z.B. die Augen des Cytotechnologen sich plötzlich auf ein bestimmtes Bild eines
Probenbereichs bewegen oder fokussieren, kann der Bereich des neuen
Fokus ein diagnostisch bedeutsamer Bereich der Probe sein.
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In
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, basierend auf den Informationen, die
das Vorverarbeitungsgerät
aus seinem automatisierten Vorverarbeitungsvorgang erlangt, genauso
wie während
der Vorschau durch den Cytotechnologen, erzeugt das Vorverarbeitungsgerät als nächstes eine Routingfunktion,
um eine automatisierte mikroskopische Anzeige eines Bereichs der
Probe an der Überprüfungsstation
zu ermöglichen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist so eine Routingfunktion
oder Routingmuster mit den räumlichen
Koordinaten auf den Probenobjektträger verbunden, die während der Vorschau
aufgezeichnet wurden. Das Vorverarbeitungsgerät kann dieses Routingmuster
auf jeglicher Variation von Kriterien begründen. Solche Kriterien können z.B. die
absteigende Reihenfolge der Atypizität oder Komplexität, die vorher
erstellt wurde, die Bereiche, die der Cytotechnologe während der
Vorschauprüfung
als von Interesse gekennzeichnet hat, und/oder die Bereiche, die
das Vorverarbeitungsgerät
als verdächtig
bestimmt hat, wie auch solche Bereiche, die Fragmente enthalten
oder die überfärbt oder
unterfärbt
wurden umfassen.
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Zusätzlich kann
das Vorverarbeitungsgerät das
Routingmuster zur effizientesten physischen Anzeige an der Überwachungsstation
konfigurieren. Wie der Fachmann erkennt, könnte die mikroskopische Darstellung
von Bereichen einer Probe in einer Reihenfolge basierend auf dem
Niveau von Interesse in einer ineffizienten Bewegung über den
Objektträger
von einem Bereich zum anderen resultieren. Um dieses Ergebnis zu
vermeiden, kann das Vorverarbeitungsgerät die Routingfunktion dazu
konfigurieren, Probenbereiche zuerst nach dem Niveau des Interesses
und dann nach dem Ort auf dem Objektträger zu gruppieren.
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Falls
das Vorverarbeitungsgerät
z.B. 100 Bereiche ausgewählt
hat, die am wahrscheinlichsten als "atypischsten", "verdächtigsten" oder "komplexesten" erscheinen, kann
das Vorverarbeitungsgerät
die ersten 25 dieser Bereiche nach dem Ort ordnen, die nächsten 25
nach dem Ort usw. Auf diese Weise benötigt die Überprüfungsstation weniger Bewegung über den
Objektträger,
um das Überprüfen der
Abschnitte von Regionen, die durch das Vorverarbeitungsgerät genannte
wurden, zu ermöglichen.
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Falls,
als weiteres Beispiel, die Probe ein flüssigkeitsbasiertes Präparat ist,
wie etwa ein ThinPrep-Objektträger,
kann das Vorverarbeitungsgerät
a priori Informationen über
die räumliche
Verteilung der Probe verwenden, um die atypischsten oder verdächtigsten
Zellen auf dem Objektträger zu
finden, wie etwa jene in denen in 11 dargestellten
Betrachtungsfeldern, und den Betrachter diese Bereiche zuerst präsentieren.
Dann kann die vorliegende Erfindung den Betrachter durch die verbleibenden Betrachtungsbereiche
mit dem anderen (weniger verdächtigen)
zellularen Material führen.
Dieser geschichtete Ansatz ermöglicht
dem Überprüfer das zellulare
Material eines flüssigkeitsbasierten
Präparats
effizient in einer Reihenfolge zu überprüfen, bei der die abnormalsten
Zellen wahrscheinlich früher während des Überprüfungsvorgangs
angetroffen werden. Dieses macht den Betrachter außerdem selbstbewußter und
steigert seine oder ihre Überprüfungsgeschwindigkeit,
z.B. nach erster Überprüfung von
Betrachtungsfeldern ohne abnormales zellulares Material.
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Versehen
mit den Beeinflussungsinformationen der Vorschaustufe führt der
Cytotechnologe zunächst
die tatsächliche Überprüfung der
Proben aus. In dieser Stufe zeigt die Überprüfungsstation mikroskopische
Ansichten eines Abschnitts der Probe gemäß der Routingfunktion an, die
von dem Vorverarbeitungsgerät
und mit effizientester Geschwindigkeit entwickelt wurde.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
z.B. kann die Routingfunktion die Überprüfungsstation dazu auffordern,
Bereiche der Probe in absteigender Reihenfolge der Wahrscheinlichkeit,
dass die Bereiche von Interesse sind, mikroskopisch anzuzeigen. Unter
der Erkenntnis, dass die Wahrscheinlichkeiten des Interesses zwischen
den Probenbereichen mehr divergieren, die "atypische", "verdächtige" oder "komplexe" sind als zwischen
solchen, die durch das Vorverarbeitungsgerät eingestuft sind, wird die Überprüfungsstation
gemäß der Erfindung
dazu eingestellt, langsamer durch Bereiche mit höheren Wahrscheinlichkeiten
und schneller durch andere Bereich zu führen. Die Erhöhung der
Geschwindigkeit kann während
des Überprüfungsvorgangs
dauerhaft sein, wenn weniger interessante Bereiche zur Überprüfung angezeigt
werden. Als Alternative kann die Überprüfungsstation z.B. zuerst eine
Gruppe von Probenbereichen mit einer Geschwindigkeit und dann eine
andere Gruppe von Bereichen mit einer anderen Geschwindigkeit anzeigen.
Ungeachtet der automatisierten Anzeige gemäß der Routingfunktion, kann
der Cytotechnologe jedoch während
des Routings zu jeder Zeit entscheiden, den Überprüfungsvorgang zu stoppen oder
manuell zu ändern
und danach zu den automatisierten Routingmustern zurückzukehren.
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Unter
der Erkenntnis, dass der Cytotechnologe wahrscheinlich mehr an den
Probenbereichen interessiert ist, die mit höheren Wahrscheinlichkeitsniveaus
durch das Vorverarbeitungsgerät
eingestuft wurden, kann die Überprüfungsstation
in ähnlicher Weise
dazu eingestellt sein, für
eine minimale zeitdauer Bereiche der Proben anzuzeigen, von denen bestimmt
wurde, dass sie ein vorbestimmtes Interessenniveau aufweisen. Zum
Beispiel kann die Überprüfungsstation
dazu eingestellt sein, für
zumindest drei Sekunden jeden der ersten 10 "atypischsten", "verdächtigsten" oder "komplexesten" Probenbereiche anzuzeigen.
Die Überprüfungsstation
kann dann andere Probenbereiche relativ gesehen schneller anzeigen.
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Die
vorliegende Erfindung legt des weiteren nahe, dass während der
Vorschaustufe erlangte Informationen den Cytotechnologen während der Überprüfungsstufe
präsentiert
werden können,
zusammen mit den Probenbildern, die überprüft werden. Zum Beispiel kann
die Überprüfungsstation sachdienliche
Informationen über
ein bestimmtes Betrachtungsfeld auf einem Monitor als Text oder
Grafik neben dem tatsächlichen
Betrachtungsfeld und überlappend
mit dem Betrachtungsfeld anzeigen. Zusätzlich kann die Überprüfungsstation
Indizien, wie etwa eine Gleitskala, anzeigen, die den Grad der Zufriedenheit
in der Einstufung der Wahrscheinlichkeit des Interesses von dem
Vorverarbeitungsgerät
angibt, ähnlich
zu dem, das voranstehend im Kontext mit der Vorschau beschrieben
wurde.
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Letztendlich
legt die vorliegende Erfindung in der Überprüfungsstufe nahe, die Handlungen
oder die Verhaltensweise des Cytotechnologen während der Überprüfungsstufe zu überwachen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, können diese Handlungen oder
Verhaltensweise, z.B. die Bewegung der Augen des Cytotechnologen
oder die Weitung der Pupillen des Cytotechnologen umfassen.
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Von
diesen Verhaltensmustern erhaltene Informationen können nachfolgend
dem Aufseher des Cytotechnologen oder einem anderen Experten zur Nachüberprüfung bereitgestellt
werden. Auf diese Weise kann der Experte nicht nur diejenigen Probenbereiche,
die durch den Cytotechnologen bewusst als problematisch identifiziert
wurden, sondern auch solche Bereiche, die der Cytotechnologe unterbewußt als wichtigsten
angesehen hat, nachüberprüfen. Als
Ergebnis wird die Analyse der Proben effizienter erbracht.
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Des
weiteren können
aufgezeichnete Informationen, die von einem Verhaltensmuster des
Cytotechnologen erlangt wurden, wie etwa Fokussierungspunkte oder
Dauer einer Fokussierung, zusätzliche
Vorteile in bezug auf die Probenanalyse liefern. Zum Beispiel können die
Informationen zur Qualitätssicherung
oder zum Training, zur Ausbildung oder zur Nachüberprüfung des Könnens von Cytotechnologen verwendet
werden. Des weiteren können
solche Informationen eine Vielzahl von Präventivmaßnahmen als Reaktion auf die
Bedingungen oder Verhaltensweisen des Betrachters ermöglichen.
Als all gemeines Beispiel kann eine Anzeige, dass ein Betrachter
zittert, einen Wunsch anzeigen, die Wärme zu erhöhen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurden dargestellt und beschrieben. Es
wird jedoch verstanden, dass Änderungen und
Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne
sich von dem Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen, wie er
durch die folgenden Ansprüche
definiert ist.
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Zum
Beispiel ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung
im Zusammenhang mit Pap-Test-Überprüfungen beschränkt, sondern
kann auch auf andere Probenüberprüfungsvorgänge erweitert
werden. In diesem Zusammenhang wird erkannt, dass andere Probenpräparierungsverfahren und
Instrumente Möglichkeit
zu anderen a priori Informationen geben können, die mit der vorliegenden
Erfindung durch einen Betrachter vorangeschaut werden können.
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Die
Erfindung ist ebenfalls nicht auf die Verwendung in Verbindung mit
automatischen Überprüfungssystemen,
wie etwa dem TRACCELL-Mapper und der ACCELL-Überprüfungsstation beschränkt. Die
Erfindung kann sich auf manuelle Probenüberprüfungssysteme erstrecken, egal
ob sie durch eingeführte
Routingmuster für
Mikroskope geführt
sind oder nicht.