[发明专利]图像增强以实现改善的核检测和分割

说明书

本公开的各个方面涉及用于增强明场图像或暗场图像以更好地实现核检测的系统和方法。在一些实施例中，本文所述的系统和方法用于鉴别生物学样品的染色图像中的膜染色生物标志物以及核/细胞质染色生物标志物。在一些实施例中，本文所公开的系统和方法能够实现生物学样品的染色图像中快速准确的核检测，尤其是对于其中所述核显得模糊的生物学样品的原始染色图像。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年10月15日提交的美国专利申请第62/745,730号的优先权和权益，该美国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

数位病理学是将整个组织病理或细胞病理载玻片扫描成可在计算机屏幕上解读的数字图像。随后，这些图像由成像算法处理或由病理学家解释。为了检查组织切片(几乎透明)，组织切片由选择性地与细胞组分结合的彩色组织化学染色剂制备。临床医生或计算机辅助诊断(CAD)算法利用彩色增强或染色的细胞结构来识别疾病的形态标记物，并通过相应的疗法进行处理。通过观察测定可实现各种过程，包括诊断疾病、评定对治疗的应答以及开发新的抗病药物。

免疫组化(IHC)载片染色可以用来识别组织切片细胞中的蛋白质，因此被广泛用于研究不同类型的细胞，如生物组织中的癌细胞和免疫细胞。因此，IHC染色可用于研究了解免疫细胞(如T细胞或B细胞)差异表达的生物标记物在癌组织中的分布和定位，用于免疫应答研究。例如，肿瘤中通常含有免疫细胞的浸润物，这可能会阻止肿瘤的发展或促进肿瘤生长。

原位杂交(ISH)可用于确定是否存在遗传畸形或例如致癌基因在显微镜下观察时形态上呈恶性的细胞中特异性扩增等情况。原位杂交(ISH)采用标记的与靶基因序列或转录物反义的DNA或RNA探针分子来检测或定位细胞或组织样品内的被靶向的核酸靶基因。通过将固定在载玻片上的细胞或组织样品暴露在标记的核酸探针上完成ISH，所述探针能够与所述细胞或组织样品中给定的靶基因进行特异性杂交。可通过将细胞或组织样品暴露在多个核酸探针上来同时分析多个靶基因，所述核酸探针已经由多个不同的核酸标签标记。利用具有不同发射波长的标记，可在单一步骤中，对单个靶细胞或组织样品执行同时的多色分析。例如，来自Ventana Medical Systems,Inc.的INFORM HER2 Dual ISH DNA探针混合物测定旨在通过计算所述HER2基因与17号染色体的比率来确定HER2基因的状态。使用福尔马林固定的石蜡包埋的人乳腺癌组织标本中的双色发色ISH检测HER2和17号染色体探针。

发明内容

细胞检测是利用IHC测定来定量评估组织病理学图像中的生物标志物表达的重要工作。针对明场图像(例如IHC和HE)和暗场图像(例如免疫荧光)，文献中报道了许多核检测和分割方法。大多数方法集中于开发用于原始RGB图像或代表核染色的单个通道图像(例如，对于明场IHC，通过颜色解混算法获得的苏木精通道图像；或直接通过免疫荧光多重成像获得的DAPI通道图像)中的核检测/分割的特征提取或机器学习技术。在一些实例中，图像中的核染色剂质量可能不佳或甚至不存在(参见例如图6A和图8A)，从而使核检测具有挑战性。