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專利名稱：一種自動處理生物樣本的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種在實驗室環境下處理和檢查生物樣本的系統。
背景技術：
在許多條件下都需要對生物樣本進行檢查以便診斷。通常來講，病理學者和其它診斷醫生會采集并研究來自病人的樣本，并通過顯微檢查以及其它的設備來對這些樣本細胞進行評估。在病理分析和診斷操作中通常涉及許多操作步驟，這包括生物樣本如血液和組織的采集，樣本的處理，顯微鏡載玻片的制備，染色，檢查，再測試或者再染色，采集其它的樣本，樣本的再檢查，直到最終提供診斷結果。在診斷過程中可能涉及許多的醫務人員或獸醫，這包括醫生、抽血醫生或其它采用樣本的操作人員，病理學家、組織學家以及處理、運送以及檢查樣本等的其它人員。組織處理操作需要從手術室到實驗室再到診斷醫生或醫生，這一整套操作的復雜性在大型的醫療環境下會變得更為復雜，因為那里每天都有大量的樣本需要處理、加工并檢查。
組織處理中的各個操作步驟現在已經用儀器設備實現自動化了，其中的每一臺設備通常都由一臺專用的計算機或操作臺上一臺計算機化的控制器進行控制。在某些實驗室中，信息可在自動設備和/或網絡實驗室或醫務信息系統如保存有病人數據或跟蹤數據的系統之間共享。其中一例自動設備是一種自動的組織處理系統，其中生物樣本以一種完全自動的方式被固定住并用石蠟進行滲透。這種組織處理系統可以是從California 州 Torrance 市的 Sakura Finetek U.S.A 公司獲得的丁1SSUE-TEK VIPtIPTISSUE-TEK XPRESS 處理系統。
另一例自動設備是一自動顯微鏡載玻片蓋片機，其能以自動的方式將蓋機加到顯微鏡載玻片上。其中的一例自動蓋片機可以是從California州Torrance市的SakuraFinetek U.S.A公司獲得的TISSUE-TEK DRS 蓋片機。另一例用在實驗室的自動設備是一種自動顯微鏡載玻片染色機，其中各種染色劑以及其它的試劑和洗劑均自動加到批處理的顯微鏡載玻片上。其中一例自動式載玻片染色機可以是從California州Torrance市的Sakura Finetek U.S.A公司獲得的丁丨SSUE-TEK DRS 染色系統。
盡管有了這些自動設備，但病理學家以及其它的診斷醫生和實驗人員通常都會在生物樣本的處理和檢查過程中參與到許多操作中。例如一旦對一個樣本進行了染色，那么顯微鏡載玻片上的切片染色樣本通常是在顯微鏡下進行物理檢查。這通常需要將顯微鏡載玻片送到實驗室之外的診斷醫生那里，或者是要診斷醫性進到實驗室中檢查該顯微鏡載玻片。在初始的檢查操作之后，診斷醫性評估是否需要進行其它的測試。這些測試有可能需要從病生那里進一步采集樣本，或者是進一步測試已采集的樣本。例如，診斷醫性有可能需要對現有的樣本進行進一步切片以及不同的染色形式，或者是采用其它的規程。這就有可能導致下面操作中一個或多個操作的重復:采樣、切剪、處理、滲透、包埋、切片、蓋片、染色、檢查等。所有這些均導致時間的拖延以及組織受損。在重復了其它測試和操作之后，病理學家會重復檢查步驟，然后仍有可能請求重復性的進一步測試，直到其得到最終的結果。即使在這些操作中使用自動儀器，其中需要許多運送工作以及人為的參與。
因此，這就需要一種生物樣本的處理和檢查系統和方法，其能提高自動操作的自動化程序和精度，減少檢查過程中被處理樣本的運送工作，縮短所延遲的時間，降低不便性以及重復性診斷和處理操作中所涉及的變劣的可能。此外，還需要提高這些操作的速度從而提高診斷和處理工作。發明內容
本發明通過提供一種自動系統在很大程度上減少了現有的自動生物樣本處理和檢查系統和方法的缺點，在本發明提供的系統中，用網絡通訊所提供的反饋數據來處理生物樣本，并且其中會生成一個診斷圖像數據，然后將該數據發送給所的人群如診斷醫生，這里可生成其它的指令以便進行重復地處理和瀏覽，而不需要回顧單個的切片。
在本發明系統中提供了一種自動處理裝置，其能采集并處理生物樣本，獲取顯微鏡數據的圖像，根據需要輸送圖像進行瀏覽，然后確定下一步處理操作。在一示例中，樣本經采集后根據需要進行處理從而生成染色的顯微鏡載玻片。這包括:用醫院或實驗室信息系統中記錄的數據自動進行的組織處理，其包括石蠟滲透。然后將處理后的樣本在同一臺自動設備或另一臺自動設備中輸送以便根據需要包埋。再有，可以選擇生成并記錄數據。然后輸送包埋的樣本以便進行切片，這里同樣作為選擇可用所生成并記錄的數據進行切片。將切片根據需要布置在顯微鏡載玻片上，蓋片，并且作為選擇按照所需的順序用所生成并記錄的數據在這些自動操作中在需要的時候進行脫蠟、洗滌和染色。由此得到的顯微鏡載玻片在鏡查條件下進行成像，例如采用集成了電荷耦合裝置(CCD)成像器的數字相機進行成像，并且按照需要保護和輸送該圖像數據。在一實施例中，該圖像數據被傳送到一判讀模塊如圖案識別系統這里，從而基于其與圖案數據庫或圖案確定協議的比較結果生成一個初步的診斷。根據判讀系統的確定結果可自動發出指令生成其它的顯微鏡載玻片(如其它的染色，或其它切片，染色蓋片，或其它樣本采集、處理、包埋、切片、蓋片等)。然后生成其它的圖像并根據需要使用圖案識別模塊進行檢查，這里也可請求進行某種其它的處理。
此外，診斷醫生如內科醫生或病理學家可讀取該圖像數據，并且判讀模塊也可在該程序處理過程中或者是結束之前的某一時刻提供報告，從而進行其它的診斷行為或者是根據需要對自動系統發出指令。在一個示例中，診斷醫生發出指令進行其它的切片和染色操作。此外，基于圖像數據或者是圖案識別報告，該診斷醫生可請求輸送一個或多個顯微鏡載玻片以便進行人工檢查。作為選擇，該系統可自動將一個或多個顯微鏡載玻片定位在指定的區域以便輸送給診斷醫生，該系統也可采用其它的方式使這此載玻片能夠被診斷醫生所獲取從而由診斷醫生進行檢查。
在一實施例中，進行的是一種“反射染色(Reflex Staining)”操作。在該操作中，系統會基于判讀模塊報告中的圖案識別報告而推薦對生物樣本進行特定的染色和/或測試。
在本發明的另一方面中，信息和生物樣本能夠移動。例如，生物樣本前進并經過處理、包埋、超薄切片、染色以及可選的蓋片系統，然后送到一成像裝置這里。在成像之后，樣本可在送到病理學家或送去保存之前進一步切片、染色等。在材料處理設備中生成的信息可由其它設備和計算機讀取并共享，這些設備包括判讀模塊、信息系統以及診斷工作站等。
在本發明的另一個方面中，圖像數據可經過信息通路(如一個網絡或多個網絡)傳送給一判讀模塊，其與一個或多個數據庫進行通訊并進行圖案識別從而對自動判讀提供幫助。一旦經過判讀得到了結果，系統可運送材料從而進行其它的測試，也可請求調取其它的材料進行測試，還可將材料運送到診斷醫生那里或保存設備那里。在一示例中，診斷醫生可得到一個電子通知如電子郵件、屏幕跳出通知、標語、頁面信息或自動電話通知從而知道結果已經提供，供他們考慮。該診斷醫生有可能會考慮圖像數據、判讀報告和/或其它的數據，并有可能會同意判讀結果，不同意，提供其它診斷，或發出指令進行其它操作。該診斷醫生或者是一個技術人員作為選擇也有可能會介入并跳過判讀模塊所推薦的其它操作。
該系統可以以各種方式來運送樣本。例如，該樣本可被譯成正常并運送給診斷醫生。作為選擇，該樣本可被判讀成異常或帶病并帶著一個初步結果運送給診斷醫生。該樣本還可譯成異常并帶著一個不確定的結果或建議結果送給診斷醫生以便其進行評估。
除了成像系統所提供的圖像數據之外，該判讀模塊可評估任何所需的數據從而形成報告。例如，該判讀模塊可病人的病歷從而確定先前的狀況和已知的與各種病癥相關的危險因素。同樣，信息系統中的其它圖像也可經比較和對比從而用于多種用途，如對疾病的進展進行評估。基于該操作所獲得的信息，本系統可監測一特定病人的當前狀況，或者在更大的范圍內用來評估多個個體的流行病信息。
概要地講，本發明提供一種處理生物樣本的系統，其包括生物材料操控處理、一個能與材料操控系統進行通訊的通訊架構、切片成像模塊以及一個能與切片成像模塊進行通訊的判讀模塊，其利用切片圖像數據從而生成圖像數據的初始判讀信息。該切片成像模塊通過直接的數據鏈接(無線或有線)、通訊架構或者同時通過兩者與判讀模塊進行通訊。在本發明的其它方面，包括:一確定模塊，其生成染色指令數據；和/或一切片染色模塊，其至少進行一項染色操作并接收所述染色指令數據；和/或一切片設備；和/或一切片指令接收模塊；和/或一蓋片機模塊；和/或其它的材料操控或處理部件，其適于生成材料的圖像數據并將其傳送給一自動系統和/或人以便其進行瀏覽和判讀。
參照附圖結合本發明下面的說明，本發明的上述以及其它特征和優點將會更加清楚，附圖中相同的標記表示相同的部件。


圖1是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統所實施操作步驟的總體塊圖2是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統的一個示例的塊圖3是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統的另一個示例的塊圖4是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統的另一個示例的塊圖5是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統的另一個示例的塊圖6是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統所實施操作步驟的一個示例的流程圖7是本發明一種用來處理和檢查生物樣本的自動系統所實施操作步驟的一個示例的流程圖。優選實施例
在下面的內容中，將參照附圖以舉例的形式來詳細描述本發明。在整個說明書中，所示的優選實施例和實例應被看成示例而不是對本發明的限定。這里所用的“本發明”是指這里描述的發明的任何一個實施例及其等同體。此外，本文中本發明提到的其它方面并不意味著所聲稱的實施例或方法必須包括所提到的這些方面。
總的來講，本發明的系統涉及一種用來完成一系列操作的裝置和系統，這些操作如圖1所示包括:組織采集、處理、檢查和重復的處理或采集。如框10所示,可通過例如活組織切片檢查或抽血的方式來采集生物樣本。該生物樣本通過人工運送或者是借助于推車或自動運送工具運送到一個材料操控系統。在醫院里，該樣本可運送現場或遠處的一個醫療實驗室。如框20所示，樣本或樣本組被處理到一種適于進行所需檢查的狀況。
對于這種檢查來說樣本的處理有許多的可能。例如，可抽取一血液樣本，然后將少量的血液布置在一顯微鏡載玻片上并蓋片，這一點就像血液實驗那樣。然后就可選擇進行染色或其它的測試規程了。在圖2-5所示的實施例中，可將一組織樣本處理成一種適于檢查的狀況，如用石蠟進行滲透和包埋，切片，染色/測試，置于一顯微鏡載玻片上并蓋片。通常來講，該系統能對生物樣本進行充分的處理從而使之能在成像模塊中進行成像，并由一診斷醫生對圖像數據和/或樣本進行檢查。需要注意的是，這里所用的“診斷醫生”是指有可能想查看圖像數據的任何一種人，如病理學家、醫生、護士、研究人員、技術人員以及管理人員。
如框30所示，在一樣本或一組樣本準備好檢測后，就可對該樣本進行檢查，并且診斷醫生和/或判讀模塊可獲取其數據。在一實施例中，作為選擇可用顯微鏡來進行檢查，當然也可用進行其它形式的檢查。圖像數據可用一種包括有C⑶的數字成像裝置生成。該圖像數據優選可由診斷醫生在需要時進行讀取，并且作為選擇該診斷醫生可通過電子布告如電子郵件、屏幕跳出通知、標語、頁面信息或自動電話得知這一信息。在一優選實施例中，該圖像數據還可由一判讀模塊讀取或獲得。該判讀模塊使用例如圖案識別技術來進行數字處理從而形成一初步的診斷，并生成指令或推薦其它的操作。如框40所示，這里所說的其它操作可包括采集其它的生物樣本，或者是對已經采集的樣本進行進一步的處理，如進行其它的或不同的測試程序或染色規程(如框10和20所示)。然后可對樣本繼續進行檢查、成像和判讀，直到系統或診斷醫生確住已經完成為止。這些重復的測試和檢查在這里被稱為重復的處理、測試或檢查。在本發明的另一方面中，診斷醫生可讀取一些報告，這些報告基于判讀模塊所生成比較數據。在本發明的其它方面中，診斷醫生可定制或進行進一步的重復處理、測試和檢查。
圖2-5展示了本發明用來處理和檢查生物樣本的幾例自動系統。在這些附圖中，實線和/或箭頭表示信息通路，雙線和輪廓箭頭表示材料通路。這里所用的“材料”是指任易一種生物材料，其包括那些可在醫療、尸檢、獸醫或研究實驗中進行檢查的組織和細胞樣本。這種生物材料可包括組織樣本或樣品，和/或生物體液如血液、血漿等。盡管該示例是針對組織進行的描述，但所述的系統并不限于此。正如這里所用的那樣，生物材料在稱謂上可換成樣本、樣品或材料。在這些示例中，材料通路表示一物理樣本在實驗室中或醫院里所經歷的運送通路。箭頭方向表示的是材料從一個站點到下一個站點的進程。然而，需要注意的是，這里提供的處理臺作為示例是材料的流動方向。顯然，在本發明的實際使用時可以有更多、更少或者是其它的處理臺，同時/或者是在本發明的實際使用時可以用到更多、更少或其它的材料通路和方向。任何形式的運輸方式均可使用，只要其能按照材料通路所示那樣運送材料即可。例如，材料可由機器人從一站點運送到下一個站點。其也可由人工從一個站點拿到下一個站點。此外，也可用一臺機器完成多個操作步驟，此時材料并不需要從一個站點移動到所需的另一個站點。在圖2的實施例中，有一個 切分臺1080，這里可對組織進行切分操作。顯然，切分并非是必須的操作，特別是在處理生物體液時。在切分臺之后，示例中的樣本經一材料通路1087行進到處理和包埋臺1090。該處理和包埋臺可包括手工或自動處理，其能使石蠟滲透并包埋樣本。顯然，該處理和包埋系統1090可包括多個自動處理設備，其也可以是用人工操作組合起來的一個或多個自動處理設備。在一個示例中，該處理和包埋臺1090采用一臺自動的組織處理器。在另一實施例中，使用的是一臺自動包埋設備。在另一實施例中，這些設備處于兩個不同位置，并且兩者之間有一條材料通路(圖中未示出)。作為選擇，它們也可集成到一臺設備中，或者是彼此之間帶有自動運送功能的兩臺設備中。同樣的情況適用于這里所述的所有處理臺，即它們可根據需要進行組合和自動動作。這反映了本發明系統能靈活地應用于現在正在開發或者是未來可能開發的任易的多種自動解決方案中。在處理和包埋系統1090之后，材料可沿著通路1097運送到一個超薄切片臺1100，其又被稱為“超薄切片法”。材料切片或切片在超薄切片臺1100這里形成，需要注意的是，任何一種能夠生成薄得足以進行顯微鏡檢查的切片技術均可用在這里。顯然，如果檢查不需要很簿的材料切片，那么就可不用超簿切片法。在本發明典型的使用條件下，超薄切片臺1100中生成的切片一般是布置在顯微鏡載玻片上。在超薄切片臺1100之后，生物組織切片(和載玻片)可沿著通路1107移到一染色系統1110。在這里可根據需要進行染色或其它的測試規程。在一優選實施例中，使用的是一臺自動染色機。在一示例中，在染色系統1110中進行的是蘇木精和曙紅(hematoxylin
and eosin-----“H&E”)染色。在染色之后，樣本可沿著材料通路1117運送到一蓋片系統
1120從而被蓋片。顯然，蓋片和染色均中可選的，如果有的話其可手工或自動進行。在圖2所示的實施例中，染色系統1110沿著材料通路布置在蓋片系統1120之前，然而這種順序并不是必須的，也可以用其它的順序來完成這些系統所關聯的操作。在一特定的示例中，蓋片系統1120就布置在染色系統1110之前。在該示例中，可將一蓋片加到一顯微鏡載玻片上，然后再將蓋上的載玻片運送到染色系統1110。在染色之后，載玻片可行進到成像器1130。在一實施例中，蓋片機和染色系統均自動工作并組合在一臺自動設備中。在另一種選擇例中，則不需要蓋片機系統。還是在另一實施例中，蓋片機系統1120沿著材料通路布置在成像器1130的下游。這里需要明白的是，如果需要蓋片的話，其可在所需要的任易位置上，如成像的前后以及染色的前后。通常來講，在蓋片機系統1120之后,就完成了預檢查處理，組織樣本已準備好用于檢查。當材料沿著材料通路前進并經過處理系統時，多個設備之間可通過各種信息通路來實現信息共享，這些信息通路就形成一通訊架構1200。值得注意的是，通訊架構1200可以任易形式的通訊系統，只要其能在個體、計算機系統和/或自動處理系統之間實現通訊即可。在一示例中，該通訊架構可以是一種有線、無線或者是兼具兩種形式的計算機網絡。例如，信息讀取點可通過連線接入到網絡中并/或通過無線端口連接到網絡上。盡管在該示例所展示的網絡系統中通訊是通過一個網絡來實現的，但也可進行直接通訊。例如，在一實施例中，處理和包埋系統1090可具有一個直連的網絡鏈接。需要清楚的是，任易一種合適的通訊通路結構均可用于本發明，只要其能在各個系統部件實現信息共享即可。同樣需要清楚的是，在其它的實施例中，不同所有的系統部件都可具有一條直連的通訊通路。此夕卜，需要清楚的是，這些通訊通路可采用任易一種形式，如數字的、模擬的、有線的、無線的、紙件的、口頭的、電話的等。在一實施例中，實驗室網絡可用作實驗室設備以及實驗室信息系統1220和其它的工作站1240和1245 (其有可能包括有一個計算機系統，如一臺或多臺個人計算機和/或服務器)之間進行通訊的通訊架構1200的一部分，其中的實驗室設備可參見附圖標記1080、1090、1100、1110、1120、1130、1140、1230。該實驗室網絡可以與同樣是通訊架構1200一部分的醫院網絡并網。在這種實施例中，其它的設備有可能會通過該通訊架構1200來讀取實驗室信息系統1220或其它實驗室設備上的信息。其中的其它設備例如包括:診斷醫生或管理人員工作站1240、醫院信息系統1210，同時在某些實施例中還有判讀模塊1230。需要清楚的是，該信息系統的靈活性旨在實現必要的信息流動從而在需要時跟蹤所處理的樣本，并且能將必要的信息發布給適當的用戶。還有其它許多種通訊系統可供選擇以滿足這種需要，同時這里所展示并討論的示例僅用于展示目的，其并非是在系統范圍或靈活性的限定。參見該示例，信息通路1085表示的是切分臺1080和其它想要的任易一種部件之間通過通訊架構1200進行通訊的一例通訊通道。同樣，通訊通道1095、1105、1115、1125、1135、1155、1215、1225、1235、1245、1255和1265所表示的則是處理和包埋臺1090、超薄切片臺1100、染色系統1110、蓋片機系統1120、成像器1130、存儲設備1150、醫院信息系統1210、實驗室信息系統1220、判讀模塊1230、診斷醫生工作站1240、技術人員工作站1250和/或現場或遠程數據存儲設備1260、或其它任易一種想要的部件之間的幾例通訊通道。信息的共享可以是自動的、人工的或概念上的。例如，信息可由兩臺通訊連接的機器直接共享，其也可通過一用戶人工輸入到另一臺設備中而被該用戶所獲得，或者是由一臺包括有圖2中所示多臺設備的機器參與到內部通訊中。這種信息的共享通常涉及兩向通訊。例如，可將一個具有慢性病癥狀的病人的圖像送到病人信息存儲器的數據庫中，同時從數據庫中提取出先前得到的該病人的信息，從而監測該病癥的進展情況。在另一實施例中，材料通路上的每一個處理臺均能通過通訊架構1200進行通訊，并且這些處理臺可相互交流該材料沿著材料通道進展信息和其它信息，這一點將在下面詳細論述。
在本發明另一實施例中，生物樣本、工件以及系統的不同處理臺均可用機器識別碼來標識，如RFID標簽、形狀識別符、顏色識別符、數字或單詞、其它的光學代碼、條形碼等。這些標識符可由一 PC (任易一種計算機設備)、醫院信息系統1210、實驗室信息系統1220或它們的組合記錄下來從而生成提供給數據庫的數據，如數據存儲設備1260中保持的數據。可被跟蹤的數據例如包括病人信息和病歷、所采集的生物樣本的信息、生物樣本的到達及離開時間、樣本上所進行的測試、樣本上所進行的處理、加到樣本上的試劑、進行的診斷、相關的圖像等。這種對生物樣本進行處理和檢查的自動系統所進行的下一步操作就是對樣本進行檢查。在該操作中，生物樣本在進行了成像所需的處理之后被送到成像器1130。在圖2所示的示例中，一旦所需的染色處理例如在染色系統1110中進行完畢，那么這種處理也就足夠了，作為選擇也可(在染色之前或之后)在蓋片機系統1120中加上顯微鏡載玻片。成像器1130至少獲得材料樣本的一個圖像。成像器1130可包括有一個或多個成像器。該成像器可以是任易一種能夠生成圖像的系統，只要該圖像能夠在判讀模塊1230中判讀即可。在所示的實施例中，成像器1130包括一個顯微鏡和一個能夠記錄顯微鏡視野中數字圖像的相機。例如，可用一種基于光學CCD的相機來生成數字圖像數據。該數字圖像數據可以以任何形式保存下來，只要其能根據需要被判讀模塊1230、診斷醫生工作站1240和/或技術人員工作站和/或需要讀取該圖像數據的人如診斷醫生或實驗室工作人員讀取即可。合適的數據存儲設備例如包括有與成像器1130相連的現場存儲設備(如硬盤驅動器、移動存儲、閃存、光學存儲器如CD或DVD等)、和/或網絡存儲器如數據存儲器1260所示意的存儲器。需要清楚的是，除了圖像數據之外，成像器1130可生成任何形式的信息。例如，成像器1130作為選擇可以與其它類型的數據關聯起來，例如與該圖像數據相關的病人信息日志，這一點這里還將進一步描述。作為選擇，也可用另一種處理系統來將該圖像數據與其它數據關聯起來。所生成的這類信息旨在判讀模塊1230據此足以進行判讀處理并能生成所需的報告。判讀模塊1230可采用所需的任何一種形式，如專用的計算系統，作為選擇，其也可是一個在多用途計算系統上運行的模塊。在其它的示例中，成像器1130的一部分、醫院信息系統1210的一部分、實驗室信息系統1220的一部分也可是獨立的，或者是位于某一個能從成像器1130獲得數據的地方。盡管這些附圖描述了一個判讀模塊1230，但需要明確的是這里也可采用多個判讀模塊1230。在進一步示例中，診斷醫生工作站1245可包括多個判讀模塊1230或者是判讀模塊客戶程序，后者能使診斷醫生在現場基于所獲得的數據進行判讀，其中的數據包括但不限于來自成像器1130的圖像數據。在圖2的實施例中，判讀模塊1230通過通訊架構1200進行通訊。該判讀模塊1230可根據需要直接從成像器1130讀取數據，或者通過數據存儲設備1260或現場數據存儲設備讀取數據。判讀模塊利用圖像數據和其它數據來進行分析和推薦。在一實施例中，這種分析包括判讀模塊1230中圖案識別系統所進行的圖案識別分析。作為圖案識別的一種形式，來自成像器1130的圖像數據與數據庫中的一個已知圖案進行比較。如果相似性足夠高，那么匹配圖案就布置在推薦、診斷或進一步處理指令做出的地方。該圖案數據庫可以是判讀模塊1230的一部分，其也可位于判讀模塊的外部，如數據存儲器1260中，或實驗室信息系統1220中。
在成像器1130成像之后，成過像的樣本的下一步處理可由技術人員、診斷醫生或其它人員指定，其優選由判讀模塊1230自動給出。該判讀模塊1230在配置上例如確定該樣本是否需要進行其它的處理，此時其可沿著材料通路1147行進，作為選擇其可進到存儲設備1150，此時其還可沿著材料通路1157行進，作為選擇其可提供給診斷醫生或其它醫護人員供其人工監測，此時其亦可沿著材料通路1247行進。在該示例中，在樣本行進以便進一步處理的地方，樣本經通路1147返回到染色器1110，這里其可進行其它的操作，如特定的
染色，免疫組織化學(immunohistochemistry-----1HC)、原處雜交(ISH),倍增或其它染色
或測試操作。接著，樣本按照已經討論的那樣沿著材料通路行進返回到成像器1130。最后，測試并成像過的樣本如圖所示那樣由存儲設備1150保存起來。在本示例中，在診斷醫生或其它人員人工監測之后，樣本可返回來進行進一步的處理，如返回到染色系統1110中，其也可保存到存儲設備1150中。以后，作為選擇，處理過的樣本可根據需要從存儲設備1150提取出來。工作站如診斷醫生工作站1240，或其它工作站如技術人員工作站1250可具有所需的結構，這包括通過通訊架構1200與系統中其它部件進行通訊的計算系統。作為選擇，這些工作站可包括有某一工作區域中如材料存儲單元、設備、電話等中有可能用到的其它部件。在一實施例中，工作站1240、1250能夠讀取與生物樣本處理有關的信息以及這些處理的結果，這包括來自成像器1130的圖像數據以及來自判讀模塊1230的判讀數據或報告。圖3、4和5中展示了生物樣本處理系統的其它幾個示例。在圖3展示的實施例中有一個反射染色模塊2300，其包括染色系統1110、成像器1130以及判讀模塊1230，它們組合起來做成一臺自動儀器，即反射染色模塊2300。作為選擇，它們也可是處于不同位置的幾臺單獨的儀器。檢查之前的處理可由反射染色模塊2300內部和外部的儀器來進行，如在切分臺1080、處理和包埋系統1090、超簿切分臺1100以及染色和蓋片系統1110、1120中進行。正如已經討論的那樣，這里需要明確的是，蓋片和染色可按照所需的任易一種順序進行，其也可在一臺儀器中完成。在本實施例中，作為染色系統1110的一個部分這里有兩個染色系統。該染色系統11 10包括有H&E/SS染色和蓋片系統2110和IHC/ISH染色和蓋片系統2160。在H&E/SS染色和蓋片系統2110這里，生物樣本可進行H&E或專門染色(“SS”)并且可選擇進行蓋片。在IHC/ISH染色和蓋片系統2160，材料可進行免疫組織化學(IHC)或原處的雜交(ISH)染色，并且作為選擇可在載玻片上加上一個蓋片。也可進行其它的染色或測試規程。在染色機/蓋片機1110、1120之后，生物樣本沿著材料通路1117行進到反射染色模塊2300中的成像器1130。需要明確的是，該材料通路1117是可選的，該樣本既可呆在原處不同，也可移到一個中間位置，并在這里由成像器1130生成圖像數據。在該示例中，圖像數據沿著數據通道2135送到反射染色單元2300中的判讀模塊1230。盡管圖中所示的是一條直接的數據通道，但需要明確的是由前面所討論的任何一種裝置所實現的通訊裝置包括網絡均可用來給判讀模塊1230提供數據，或者是提供一個接入位置，判讀模塊1230在該位置這里讀取數據，如現場的或者是遠程的數據存儲模塊1260。盡管在圖3中沒有展示通訊架構1200，但需要明確的是各個部件與通訊架構1200均具有數據通道，作為選擇也可在各個部件之間存在有數據通道。在本示例中，診斷醫生工作站1240和反射染色模塊2300之間有一條信息通道2305，并且存儲設備1150和反射染色模塊2300之間也有一條信息通道2175。需要明確的是這些通道可以是如圖所示的直連信息通道，同時作為選擇其也可以是通過通訊架構形成的間接通道，其中的通訊架構在圖3中沒有展示。生物樣本的后續操作可如圖所示由判讀模塊1230、診斷醫生或其它人員按照前面討論的重復處理來完成。圖3還展示出在診斷醫生工作站1240和存儲設備1150之間有一條材料通路。圖4展示了本發明所采用的材料和信息操控裝置的另一個實施例。與前面所描述的實施例一樣，細實線箭頭如前所述用來表示信息通道，如信息通道3105，信息通道3175以及信息通道3235。此外，粗的中空箭頭如前所述用來表示材料通路，如材料通路3087、材料通路3097、材料通路3107、材料通路3177、材料通路3157和材料通路3237。圖4所示的實施例與圖3所示的實施例有許多相似的地方。簡單地講就是，材料從切分臺1080前進到處理和包埋臺1090，再到超簿切片臺1100，然后再到反射染色臺3300。從反射染色臺開始，材料可送到診斷醫生工作站1240或存儲設備1150，以及這兩者之間。這些操作臺中的每一個操作臺與圖3所描述的相應操作臺在描述上以及材料和信息的共享特性上均相同。圖4所示的系統表明在一個較大的系統中組合多個組織采集和預檢查處理系統。這樣，在一個實驗室里，就可有多個切分臺1080、處理和包埋臺1090和/或超簿切片臺1100。同樣，還可以有多個反射染色模塊3300，并且所有這些模塊均可通過診斷醫生工作站1240與病理學家進行通訊。在一優選實施例中，圖4所示的系統自動化程度更高，從而使實驗室的效率更高，而人力卻沒有明顯地增加。現在參見圖5，圖4是本發明所采用的材料和信息操控裝置的另一個實施例。細實線箭頭如前所述用來表示信息通道，如信息通道4105，信息通道4155，信息通道4175，信息通道4205，信息通道1225，信息通道1245以及信息通道4305。粗的中空箭頭如前所述用來表示材料通路，其包括材料通路1087、材料通路1097、材料通路1107、材料通路4157、材料通路4177和材料通路4237。簡單地講，材料從切分臺1080前進到處理和包埋臺1090，再到超簿切片臺1100，然后再到反射染色臺4300。從反射染色系統4300開始，材料可在診斷醫生瀏覽臺4150和/或存儲設備4170之間，或者是兩個操作臺之間來回運送。這些操作臺中的每一個操作臺與圖3實施例所描述的相應操作臺在描述上以及材料和信息的共享特性上均相同。圖5所示的實施例中包括有實驗室通訊架構4400，其能使信息在兩個或多個操作臺之間通訊。如這里所示的那樣，這種通訊可發生在材料通路中的超簿切片臺1100、反射染色系統4300、診斷醫生工作站4150、材料通路之外的診斷醫生工作站1240、存儲設備4170、實驗室信息系統1220和通訊架構4200之間。通訊架構4200用來給醫院中的其它地方提供通訊，并且可以給醫院之外的地方如大學、其它醫院、遠程設備和互聯網提供信息通訊。需要明確的是，實驗室通訊架構4400和通訊架構4200之間的通訊通道4205是可選的。如果去掉通訊通道4205，圖5中所示的材料和信息操控裝置實施例就變成了一個封閉的系統，其仍可操作從而對材料樣本進行評估并基于獨立的數據庫如實驗室信息系統1220或反射染色系統4300中的數據庫或者是其它的與實驗室通訊架構4400通訊相連的操作臺中的數據庫提供結果。因此，去掉信息通道4205的結果就是形成了一個獨立的實驗室材料和信息操控系統。在圖6中展示了一種在一自動系統中對生物樣本進行處理和檢查的方法。首先，在步驟5100中，一個樣本如組織樣本被采集下來用于測試。該操作步驟可涉及:例如用活組織切片來采集一個樣本，或者是從一病人身上抽取體液，或者是從一病人身上割取一個樣本。下一步是在步驟5110中對樣本進行處理以便切片。該處理操作可能需要對材料進行一些操作如冷凍或石臘包埋。下面，如步驟5120所示是采用諸如超簿分片法或其它切片設備來生成一個切片。一旦切片完成就可將材料放置到一載玻片上，并進行H&E染色，參見步驟5130和5140。圖中這些操作形成了兩條通路，這表明這些操作可按不同的順序來進行。在這些操作之后，作為選擇可在蓋片步驟5150中將一蓋片放置到載玻片上。在圖6所示的流程圖中下一步是成像5160。在該步驟中，優選用一個或多個成像器來獲得材料的一個或多個能夠與其它圖像或或信息進行比較的圖像。在一優選實施例中，將一染色后的載玻片放置在顯微鏡下，此時至少生成一個數字彩色圖像。下一步，如步驟5170所示用圖案識別來判讀該圖像，這其中要用到自動圖案識別技術來判讀該圖像并對材料進行初步的評估。在一優選實施例中，可用一判讀模塊(圖中未示出)來完成該一步操作，這一點將在下面討論。再下一步即步驟5180，就是根據判讀的結果，詢問所成像的材料是否需要進一步測試或染色。作為優選，該操作步驟需要確定出該判讀結果是否包括有某種未識別的異常情況。如果有，并且系統確定在載玻片上進行額外的染色或測試可能有助于識別出這種異常，那么就按照步驟5190那樣對載玻片進行額外的染色或測試。下一步，將載玻片返回到成像步驟5160并重復相應的操作。如果判讀操作將材料識別為正常、識別出的異常、或者是未識別出但不需要進行額外測試的異常，那么“基于判讀載玻片上是否需要其它的測試？ ”即步驟5180的響應就是“否”。一旦出現“否”的結果，那么就將材料和載玻片送到到診斷醫生那里或者是在最后一步存放起來，即步驟5210將載玻片送到病理學家或存儲設備，這一點將在下面詳細描述。此外，如果“基于判讀載玻片上是否需要其它測試？ ”的結果是“否”，步驟5180還可進行下一個決定操作，并在這里確定基于判讀是否需要進行其它的切片，如步驟5200所示。步驟5200詢問是否需要制備一個或多個額外的切片來進行額外的測試。如果所關注的材料出現異常并且需要對其它樣本進行進一步的測試，那么這一步驟的回答就是肯定的。如果步驟5200的響應是“是”，那么程序就返回到前面的步驟5120，即生成一個組織切片，然后處理程序從這一步驟繼續進行。在本系統的另一實施例中，操作步驟5120 —開始就可能制備了生物材料的多個切片。在該實施例中，步驟5200 “基于判讀是否需要其它切片？ ”的肯定響應將指向這樣的一個操作，即對已經制備好的一個切片進行染色。現在仍然參見圖6中的步驟5200，S卩“基于判讀是否需要其它切片？”，如果推薦的結果是對這個切片已經成過像的材料不需要進一步的測試，那么就生成一個“否”的響應，并將材料送到病理學家那里或者是存放設備。最后一步5210就是將該切片送到診斷醫生那里或者是存放設備那里。如果有多個切片進行成像，那么系統優選是給各個切片提供臨時的存放設備并且直至操作完成，此時所有的切片以及所有與初步結果和確定結果有關的信息均可傳送給診斷醫生。在另一實施例中，每一個切片在最后一步均要送到存放設備，并且圖像、判讀、和其它信息均以分開的形式送到診斷醫生那里。例如，本實施例可將信息以電子的形式發送到診斷醫生的電腦中，由此診斷醫生就能實時讀取到信息以及系統操作的進展。在生物材料進行完所有的成像和評估操作之后，就將一條信息發送給診斷醫生以提示其操作已經完成。一旦病理學家或其它的診斷醫生瀏覽了圖6所示操作發送過來的全部或部分信息，那么其就可以推薦對前面已研究過的材料進行進一步的測試，或者要求進一步采集、處理或切片材料從而進行額外的測試。在這種情況下，診斷醫生可以從該流程圖的合適位置開始啟動該程序。可對圖6所示的流程進行修改，引入預先定義好的染色規程，從而根據器官或預先定義好的醫療條件形成多個切片。例如，實驗室可選擇按規程在乳房組織樣本上進行一板三個染色，這樣所有的切片都是經過成像和判讀后再由病理學家或診斷醫生進行瀏覽。圖7展示了判讀模塊(圖中未示出)進行圖像數據判讀時的一例判讀方法，其特別適用于圖6所示本發明實施例中步驟5170所用的方法。如圖6所示，圖7中的箭頭表示從一個步驟到下一個步驟的前進方向，這一點就像材料或信息的移動那樣。該判讀模塊系統的開始是如步驟6100所示從成像步驟5160接收圖像信息。作為優選，該圖像數據信息在兩個設備之間自動進行傳輸。在判讀模塊接收到圖像數據之后，其可在讀取數據庫步驟6110中從一個或多個可獲得的數據庫采集信息。這些數據庫可包含在醫院信息系統中，實驗室信息系統中，和/或病人數據庫如上面討論那些數據庫中。在步驟6120，來自數據庫的信息可進行過濾或者是根據需要按照很細的分類進行顯示。在該步驟中，可利用標準來將數據庫信息集中到特定的數據，或者是作為選擇從數據庫信息中排除掉一定的數據。例如，組織類型信息可用來將通訊限定到與同類組織材料相關的信息上。再如，所傳送的信息可集中到前面從同一病人樣本所獲得的圖像上從而有助于跟蹤該病人特定健康狀況的進展情況。一旦判讀模塊讀取到該數據庫，并且加上了某種選擇的細分標準，就可繼續前進進行圖案識別操作6130。在該操作步驟中，將該樣本的圖像數據與來自數據庫的已知信息進行比較。在比較之后，下一步6140就是要求一個判讀，其中判讀模塊可基于圖案識別過程進行的比較提供一個初步的結果。作為選擇，該系統在繼續前進之前可一次或多次地返回到讀取數據庫的操作步驟6100從而重復該方法。在一優選實施例中，判讀步驟6140還會生成一信息，即是否需要在已測試過的樣本上進行額外的測試或染色或者是是否需要測試額外的樣本。所生成的這條信息有助于診斷醫生或系統在圖6所示流程圖的后續操作中做出決定。所生成的信息例如可包括:額外測試的類型或需要進行的操作程序。在任何情況下，該判讀模塊都優選將其評估報告、初步結果、推薦結果以及其它信息傳送給通訊架構、實驗室通訊架構或者是前面所述其它合適的部件。在對圖案識別數據進行判讀之后，下一步是要求樣本進到下一步，即如圖6中步驟5180所示那樣確定是否需要進行額外的測試。因此，本發明提供了一種切片管理和判讀系統和方法。本領域技術人員都清楚本發明除了優選實施例之外還有其它實現方式，這些優選實施例僅用來展示而非限定，本發明的保護范圍由權利要求書來確定。值得注意的是，說明書中特定實施例的等同方案也可實現本發明。
權利要求
1.處理生物樣本的系統,其包括: 蓋片系統，用于將蓋片應用到顯微鏡載玻片上， 染色系統，用于將顯微鏡載玻片上的生物材料染色； 運送通路，用于自動將所述顯微鏡載玻片在所述蓋片系統和所述染色系統之間運送。
2.如權利要求1的系統，其中所述蓋片系統布置在所述染色系統之前，使得所述蓋片被應用到顯微鏡載玻片并且接著將覆蓋上的載玻片運送到所述染色系統。
3.如權利要求1的系統，其中所述染色系統布置在所述蓋片系統之前，使得所述顯微鏡載玻片被染色，并接著被運送到所述蓋片系統。
4.如權利要求1的系統，其中所述蓋片系統和所述染色系統自動工作并組合在一臺自動設備中。
全文摘要
本發明一種自動處理生物樣本的系統和方法。提供了一種對實驗室載玻片進行自動管理和判讀的系統和方法，其中的載玻片經染色后數字成像，然后該圖像在提交給診斷醫生或放入存放設備之前先進行判讀。圖像的判讀涉及到圖案識別原理的應用從而將數字圖像與各種來源的已知樣本圖案進行比較。此外，基于判讀的結果，該載玻片可進行額外的測試或染色，也可制備和測試額外的樣本。這些樣本可隨著初步診斷結果一起運送到診斷醫生那里。
文檔編號G01N1/31GK103207105SQ201310079049
公開日2013年7月17日 申請日期2007年1月22日 優先權日2006年1月20日
發明者吉爾萊斯·勒費弗爾 申請人:美國櫻花檢驗儀器株式會社