Sistema automatizado para procesar muestras biológicas y método.

Un método de procesamiento de muestras biológicas, que comprende las etapas de:

proporcionar un portaobjetos con una muestra biológica teñida;

crear una imagen de la muestra biológica teñida;

comparar automáticamente la imagen con información conocida usando tecnología de reconocimiento depatrones;

interpretar automáticamente la imagen para generar una interpretación inicial de la imagen, caracterizado porque el método comprende, además, determinar automáticamente si la muestra necesita someterse a unprocesamiento adicional, en cuyo caso, el portaobjetos es transportado de forma robótica a un sistema detinción, donde el procesamiento adicional comprende tinción adicional.

Sistema automatizado para procesar muestras biológicas y método

Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema de procesamiento y examen de muestras biológicas en un entorno de laboratorio.

Antecedentes de la invención En diversos entornos, se requiere el examen de muestras biológicas para fines de diagnóstico. En términos generales, los patólogos y otros especialistas que realizan el diagnóstico recogen y estudian muestras de pacientes, y utilizan el examen al microscopio y otros dispositivos para evaluar las muestras a niveles celulares. Típicamente,

numerosas etapas están implicadas en la patología y otro proceso de diagnóstico, incluyendo la recogida de muestras biológicas, tales como sangre y tejido, el procesamiento de la muestra, la preparación de portaobjetos para el microscopio, la tinción, el examen, ensayo de nuevo o tinción de nuevo, recogida de muestras adicionales, examen de nuevo de las muestras, y finalmente la presentación de los descubrimientos del diagnóstico. Numeroso personal médico o veterinario puede estar implicado en los procesos de diagnóstico, incluyendo cirujanos, flebotomistas u otro personal que opera recogiendo muestras, patólogos, histólogos y otro personal que procesa, transporta y examina las muestras y demás. La complejidad de los procedimientos de manipulación del tejido desde el quirófano hasta el laboratorio y de vuelta a los responsables del diagnóstico o cirujanos se ha vuelto cada vez más compleja en grandes entornos médicos donde es necesario manipular, procesar y examinar grandes volúmenes de muestras, a diario.

Diversas etapas de los procedimiento de manipulación del tejido se han automatizado usando instrumentos, cada uno de los cuales está típicamente controlado por un ordenador dedicado o un controlador computarizado incorporado. En algunos laboratorios, la información puede compartirse entre instrumentos automatizados y/o un sistema de información de laboratorio u hospitalario en red, para almacenar datos del paciente o de rastreo. Un ejemplo de un instrumento automatizado es un sistema de procesamiento de tejido automatizado en el que las muestras biológicas se fijan y se les infiltra parafina de forma automatizada. Dichos sistemas de procesamiento de tejido son los sistemas de procesamiento TISSUE-TEK! VIPTM y los sistemas de procesamiento TISSUE-TEK! XPRESS! disponibles de Sakura Finetek U.S.A., Inc. de Torrance, California.

Otro ejemplo de automatización es un dispensador de cubreobjetos a portaobjetos de microscopio automatizado, que aplica cubreobjetos a portaobjetos de microscopio de forma automatizada. Un ejemplo de dicho dispensador de cubreobjetos automatizado es el dispensador de cubreobjetos TISSUE-TEK! SCATM, disponible de Sakura Finetek U.S.A., Inc. de Torrance, California. Un ejemplo adicional de automatización en laboratorios es un teñidor de portaobjetos de microscopio automatizado, en el que diversos tintes, otros reactivos y lavados se aplican automáticamente a lotes de portaobjetos de microscopio. Un ejemplo de dicho teñidor de portaobjetos automatizado es el sistema teñidor TISSUE-TEK! DRSTM disponible de Sakura Finetek U.S.A., Inc. de Torrance, California.

El documento US-A-4 761 075 describe un método y un sistema de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 11.

A pesar de la ayuda de instrumentos automatizados, los patólogos, otros especialistas que realizan el diagnóstico y el personal de laboratorio típicamente deben estar implicados en numerosas etapas durante el procesamiento y el examen de muestras biológicas. Por ejemplo, una vez que una muestra ha sido teñida, la muestra teñida seccionada en un portaobjetos de microscopio típicamente es examinada físicamente en un microscopio. Esto implica típicamente el transporte del portaobjetos de microscopio a un especialista que realiza el diagnóstico que está situado fuera del laboratorio, o en otros casos puede implicar que el especialista que realiza el diagnóstico vaya al laboratorio para examinar el portaobjetos de microscopio. Después de esta etapa de examen inicial, el especialista que realiza el diagnóstico evalúa si se requieren ensayos adicionales. Dichos ensayos adicionales pueden implicar recoger muestras adicionales de un paciente, o el ensayo adicional de muestras ya recogidas. Por ejemplo, el

especialista que realiza el diagnóstico puede requerir que la muestra existente sea seccionada adicionalmente y se aplique un régimen de tinción diferente u otro protocolo. Esto puede dar como resultado iteraciones de uno o más de recogida, examen macroscópico, procesamiento, infiltración, inclusión, seccionamiento, aplicación de cubreobjetos, tinción, examen, etc. Todo esto puede dar como resultado retrasos temporales, así como alteración del tejido. Después de las iteraciones de ensayos y procedimientos adicionales, el patólogo repite el proceso de examen y, a continuación, puede requerir aún más ensayos de manera iterativa hasta que se alcance un descubrimiento definitivo. Incluso con instrumentos automatizados en estos procesos, existen numerosas intervenciones de transporte y humanas requeridas.

Por consiguiente, existe una necesidad de un sistema y un método de procesamiento y examen de una muestra 65 biológica que aumente la automatización y la precisión implicada en la automatización, reduzca la cantidad de transporte de las muestras procesadas en el proceso de examen, y reduce los tiempos de espera, la incomodidad y el potencial de degradación implicado en en las etapas iterativas de diagnóstico y procesamiento. Además, existe una necesidad de una mayor velocidad en estos procesos para mejorar el diagnóstico y el tratamiento.

Sumario de la invención La presente invención alivia en gran medida las desventajas de los sistemas y métodos conocidos de procesamiento y examen de muestras biológicas automatizados, proporcionando un sistema automatizado en el que se procesan muestras biológicas con datos de retroalimentación proporcionados mediante comunicaciones en red, y en el que datos de imagen de diagnóstico se crean y se suministran a las personas deseadas, tales como especialistas que realizan el diagnóstico, y pueden generarse instrucciones adicionales para un procesamiento y una revisión iterativos, sin necesidad de revisión de los portaobjetos individuales, si se desea.

En el presente sistema, se proporciona un aparato de procesamiento automatizado para recoger y procesar muestras biológicas, tomar imágenes de los datos del microscopio, suministrar las imágenes según se desee para la revisión y, a continuación, determinar etapas de procesamiento adicionales. En un ejemplo, se recoge una muestra y a continuación se procesa según se desee para generar portaobjetos de microscopio teñidos. Esto incluye procesamiento de tejidos automatizado incluyendo infiltración de parafina, con datos registrados en un sistema de información de un hospital o laboratorio. Se realiza un pase sobre la muestra procesada para incluirla, según se desee, en la misma máquina automatizada o en otra. De nuevo, opcionalmente se generan y se registran datos. A continuación, se puede realizar un pase sobre la muestra incluida para seccionarla, con datos opcionalmente generados y registrados de nuevo. Las secciones se colocan sobre portaobjetos de microscopio según se desee, se les cubre con cubreobjetos y opcionalmente se desparafinan, se lavan y se tiñen en cualquier orden deseado con datos opcionalmente generados y registrados de nuevo en cualquier momento deseado en estos procesos automatizados. De los portaobjetos de microscopio completados se toman imágenes en examen microscópico, tal

como usando una cámara digital que incorpora un dispositivo de carga acoplada (CCD) formador de imágenes, y los datos de imagen se almacenan y se suministran según se desee. En una realización, los datos de imagen se pasan a un módulo de interpretación, tal como un sistema de reconocimiento de patrones, que genera un diagnóstico preliminar tal como en base a la comparación con una base de datos de patrones o protocolo o protocolos de determinación de patrones. La generación de portaobjetos de microscopio adicionales puede ordenarse automáticamente dependiendo de la determinación del sistema de interpretación (tal como tinción adicional, o seccionamiento adicional, aplicación de cubreobjetos adicionales, o recogida, procesamiento, inclusión, seccionamiento, aplicación de cubreobjetos, etc., a las muestras adicionales) . A continuación se crean y se examinan imágenes adicionales usando el módulo de reconocimiento de patrones según se desee, y puede requerirse cualquier procesamiento adicional.

Además, un especialista que realiza el diagnóstico, tal como un cirujano... [Seguir leyendo]

1. Un método de procesamiento de muestras biológicas, que comprende las etapas de:

proporcionar un portaobjetos con una muestra biológica teñida; crear una imagen de la muestra biológica teñida; comparar automáticamente la imagen con información conocida usando tecnología de reconocimiento de patrones; interpretar automáticamente la imagen para generar una interpretación inicial de la imagen, caracterizado por que el método comprende, además, determinar automáticamente si la muestra necesita someterse a un procesamiento adicional, en cuyo caso, el portaobjetos es transportado de forma robótica a un sistema de tinción, donde el procesamiento adicional comprende tinción adicional.

2. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 1, que comprende además las etapas 15 de:

crear una segunda imagen de la muestra; usar tecnología de reconocimiento de patrones para comparar la segunda imagen con imágenes conocidas; e interpretar la segunda imagen.

3. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de determinar si se desea una segunda muestra después de la etapa de interpretación de la imagen.

4. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 3, que comprende además la etapa de 25 obtener un segundo portaobjetos con la segunda muestra.

5. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 4, que comprende además la etapa de teñir la segunda muestra.

6. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 5, que comprende además las etapas de:

crear una imagen de la segunda muestra; usar tecnología de reconocimiento de patrones para comparar la imagen de la segunda muestra con imágenes 35 conocidas; e interpretar la imagen de la segunda muestra.

7. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 1, donde la etapa de proporcionar un portaobjetos con una muestra biológica comprende:

obtener material biológico: crear una sección del material; y colocar la sección del material sobre un portaobjetos de microscopio.

8. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 7, donde proporcionar un portaobjetos con una muestra comprende, además, aplicar un cubreobjetos al portaobjetos de microscopio.

9. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 1, donde la etapa de crear una imagen de la muestra comprende:

colocar el portaobjetos de modo que la muestra sea visible con un microscopio; y registrar una imagen de la muestra.

10. El método de procesamiento de una muestra biológica de la reivindicación 9, donde registrar una imagen de la 55 muestra comprende obtener una imagen digital de la muestra.

11. Un sistema de procesamiento de muestras biológicas, que comprende:

un módulo de tinción de portaobjetos (1110) ; y un módulo de formación de imágenes de portaobjetos (1130) configurado para generar datos de imagen de portaobjetos; y un módulo de interpretación (1230) en comunicación con el módulo de formación de imágenes de portaobjetos, el módulo de interpretación configurado para identificar un patrón conocido obtenido de una base de datos de patrones que corresponde a los datos de imagen de portaobjetos y comparar el patrón conocido con los datos 65 de imagen de portaobjetos y generar una interpretación inicial de los datos de imagen, caracterizado por que el sistema comprende un sistema de manipulación del material biológico que comprende una ruta de transporte capaz de transportar de forma robótica una muestra biológica; y una infraestructura de comunicación (1200; 4200; 4400) en comunicación con el sistema de manipulación del material, y que el módulo de tinción de portaobjetos (1110) y el módulo de formación de imágenes de portaobjetos (1130) están en comunicación con la infraestructura de comunicación (1200; 4200; 4400) y que el

módulo de interpretación (1230) está configurado, además, para determinar, en base a la interpretación inicial de los datos de imagen, si se requiere la tinción adicional de la muestra biológica en el portaobjetos, se requiere inspección personal de la muestra biológica o el portaobjetos debe almacenarse, y donde el sistema de manipulación del material biológico está configurado para transportar de forma robótica el portaobjetos a uno del módulo de tinción de portaobjetos (1110) , una instalación de almacenamiento (1150) o una estación de trabajo del especialista que realiza el diagnóstico (1240) dependiendo de la determinación.

12. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 11, que comprende además:

un módulo de determinación que genera datos de instrucciones de tinción;

llevando a cabo dicho módulo de tinción de portaobjetos (1110) al menos un procedimiento de tinción y recibiendo dichos datos de instrucciones de tinción.

13. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 12, que comprende además:

un dispositivo de seccionamiento; y un módulo de recepción de instrucciones de seccionamiento.

14. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 13, que comprende además un módulo de aplicación de cubreobjetos (2110, 2160) . 25

15. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 12, donde el módulo de interpretación (1230) está en comunicación con el módulo de formación de imágenes de portaobjetos (1130) mediante la infraestructura de comunicaciones (1200) .

16. El sistema de procesamiento de muestras biológicas de la reivindicación 12, donde el módulo de interpretación (1230) está en comunicación con el módulo de formación de imágenes de portaobjetos (1130) mediante una ruta de datos directa (2135) .

17. El método de la reivindicación 1, donde la interpretación de la imagen comprende:

evaluar una o más comparaciones entre la imagen y la información conocida; realizar una determinación de si la imagen concuerda con información conocida; y comunicar la determinación.

18. El método de la reivindicación 17, donde comunicar la determinación comprende comunicar si la imagen de la muestra concuerda con una imagen normal del mismo tipo de muestra.

19. El método de la reivindicación 18, donde comunicar la determinación comprende, además, comunicar si se desea una segunda imagen de la muestra para someterla a comparación adicional con información conocida. 45