用于分類支持的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于分類支持的分析方法、一種用于確定該分析方法的參數(shù)的求 出方法、一種計算機(jī)程序產(chǎn)品和一種光學(xué)分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用光學(xué)分析系統(tǒng)和光學(xué)方法，以便光學(xué)地分析器官分散體，器官 分散體一方面由分散體介質(zhì)并且另一方面由分散相構(gòu)成。分散相通常包括顆粒，尤其器官 材料，例如細(xì)胞或細(xì)胞組成部分。分散體介質(zhì)能夠設(shè)想如下介質(zhì)，其包括、稀釋或不同地吸 收分散相，例如血漿。
[0003] 分散體的組成部分的分析能夠借助光學(xué)方法執(zhí)行，其中光束、尤其激光束聚焦到 分散體中并且隨后對不同的光學(xué)特征進(jìn)行研究。以該方式能夠求出分散體的特定的特征的 測量值。
[0004] 從W0 00/58727中已知一種分析系統(tǒng)，分析系統(tǒng)由光源構(gòu)成，光源的光聚焦到分散 體循環(huán)單元(流動細(xì)胞）中并且隨后進(jìn)行評估。評估尤其涉及所應(yīng)用的光的在分散體中吸收 的波長的光譜確定。另一方面，記錄在近場還有遠(yuǎn)場中的衍射特性，以便推導(dǎo)出分散體、尤 其包含在分散體中的顆粒、例如紅色的血細(xì)胞、白色的血細(xì)胞或血小板的特定的特性。光學(xué) 的、血液的研究，如其從現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，能夠有利地自動執(zhí)行，其中研究分散體的 一系列的光學(xué)特性。然而，光學(xué)分析方法限制了能夠?qū)τ诜稚Ⅲw提取的信息內(nèi)容。盡管能夠 獲取對于吸收表現(xiàn)、白色的血細(xì)胞和紅色的血細(xì)胞或血小板的頻數(shù)值的信息，但對于執(zhí)行 多種醫(yī)療診斷而言所提取的信息內(nèi)容總是不足夠的。
[0005] 例如，在瘧疾診斷時表現(xiàn)為，不能夠自動地研究病人的血液樣本作為分散體，而是 以手動的方式和方法必須在顯微鏡下在實(shí)驗室中進(jìn)行研究。瘧疾診斷的如今最佳的方法 (黃金法則)是物鏡載體上的或在兩個物鏡載體之間的血液涂片。瘧疾寄生蟲以光顯微的方 式借助于薄和厚血液涂片來證實(shí)。診斷的精確性大部分地與血液涂片的質(zhì)量和實(shí)驗室人員 的經(jīng)驗相關(guān)。
[0006] 寄生侵害的紅色的血細(xì)胞的特征是特別的環(huán)形形狀，環(huán)形形狀應(yīng)在顯微鏡下識 另IJ，然而，僅當(dāng)在血液樣本的分散體中能夠數(shù)出充足數(shù)量的這種環(huán)形的紅色的血細(xì)胞時，才 確保可靠的診斷。根據(jù)該計數(shù)實(shí)驗，醫(yī)生能夠識別，其是否為強(qiáng)的或不那么強(qiáng)的瘧疾感染。 然而，在顯微鏡下計數(shù)環(huán)形的紅色的血細(xì)胞是極其費(fèi)時的、耗費(fèi)的和有錯的，因此瘧疾診斷 是昂貴的和過于不精確的。此外，在不同的實(shí)驗室在不同的標(biāo)記法中關(guān)于計數(shù)環(huán)形的紅色 的血細(xì)胞方面涉及不同的領(lǐng)域。此外，以該方式存在如下問題，如何能夠可靠地執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化 的、可靠的瘧疾診斷或還有其他疾病的或陰性狀態(tài)的診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明基于如下目的，提供一種光學(xué)分析方法，其如下改進(jìn)光學(xué)分析方法的信息 內(nèi)容，即能夠精確地證明分散體、尤其是診斷和分類。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于分類支持的分析方法、根據(jù)權(quán)利要 求7的用于確定分析方法的分析參數(shù)的求出方法、根據(jù)權(quán)利要求13的計算機(jī)程序產(chǎn)品和根 據(jù)權(quán)利要求14的光學(xué)分析系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，用于分類支持的分析方法具有如下步驟：
[0010]-確定要分類的測試分散體的光學(xué)特征的測量值(PO,其中測試分散體由分散體 介質(zhì)和分散相形成，分散體介質(zhì)尤其是血漿，并且分散相具有特別是器官材料的細(xì)胞或細(xì) 胞組成部分，
[0011 ]-計算分類系數(shù)Y，通過如下公式限定 [0012]
[0013] 其中分類系數(shù)Y與測試分散體的光學(xué)特征i的數(shù)量n、相應(yīng)的所述光學(xué)特征i的顯著 性參數(shù)h、相應(yīng)的光學(xué)特征i的平均值E1和相應(yīng)的光學(xué)特征i的標(biāo)準(zhǔn)偏差 〇1相關(guān)。
[0014] 分類系數(shù)設(shè)置用于，提供一種信息，其允許對于分散體、尤其器官分散體執(zhí)行分 類。在此，分類能夠源自醫(yī)療、技術(shù)的不同的領(lǐng)域或源自概率理論或類似的領(lǐng)域?？尚械姆?類例如是疾病的存在或不存在，同樣還有應(yīng)以最普遍意義理解的特性的存在或不存在。在 此，分類的數(shù)量同樣地受到很少限制，還有其技術(shù)領(lǐng)域也受到很少限制，因此，兩個、三個或 更多個分類替代方案是可行的并且通過分類系數(shù)來指出。
[0015]此外，通過分類系數(shù)進(jìn)行分類能夠視作為是建議，建議以一定概率是適合的，然而 不必強(qiáng)制性地存在。因此可行的是:分類系數(shù)建議分散體的分類，然而該建議就具體情況而 言以一定的、理想情況下很小的概率是不適合的。
[0016] 分散體介質(zhì)應(yīng)理解為如下介質(zhì)，尤其是如下液態(tài)介質(zhì)，其能夠吸收分散相，使得屬 于分散相的細(xì)胞或細(xì)胞組成部分能夠通過分散體介質(zhì)的移動連帶運(yùn)輸。例如，有意義的是， 在要分類的測試分散體中，例如血液樣本中，分散體在光學(xué)地確定光學(xué)特征的測量值期間 保持在流動狀態(tài)下。以該方式，一方面能夠確保測試分散體的對于統(tǒng)計觀察所需要的混勻 或者替代地預(yù)防分散體的內(nèi)在引起的變化，例如在血液分散體中的凝結(jié)。
[0017] 分類系數(shù)與測試分散體的光學(xué)特征的數(shù)量相關(guān)。測量值應(yīng)與測試分散體的光學(xué)特 征相對應(yīng)，因此能夠通過測量相對應(yīng)的測量值獲取測試分散體的一定的信息內(nèi)容。光學(xué)特 征例如能夠是在特定的容積單位之內(nèi)的確定數(shù)量的細(xì)胞、例如紅色的血細(xì)胞、白色的血細(xì) 胞等。但是也能夠是對于所提出的細(xì)胞的吸收特性或形狀的光學(xué)特征。該特征列表不是排 他的。
[0018] 光學(xué)特征本身不能實(shí)現(xiàn)單一的分類、索引或診斷，使得單獨(dú)的光學(xué)特征幾乎不提 供可用的信息。然而，涉及分類的光學(xué)特征卻載有一定的顯著性。為了獲得對于分類的支 持，有利的是:選擇一定數(shù)量的特定的光學(xué)特征，這些光學(xué)特征能夠包含對于該分類的一定 的顯著性。根據(jù)實(shí)施方式的相應(yīng)的分類問題，能夠引用技術(shù)背景或技術(shù)基本知識以選擇光 學(xué)特征，光學(xué)特征的測量值于是能夠作為分類支持的分析方法的基礎(chǔ)。此外，該基礎(chǔ)的光學(xué) 特征也稱作為特征組。例如，在測試分散體的血液樣本的情況下，在瘧疾診斷支持中考慮結(jié) 合紅色的血細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的光學(xué)特征。這能夠通過基礎(chǔ)知識來建立，基礎(chǔ)知識起源于常用的、基 于顯微鏡的診斷支持，其中同樣研究紅色的血細(xì)胞。然而，涉及測試分散體的其他的組成部 分的其他光學(xué)特征可以逐漸地增加給特征組，或者基于信息內(nèi)容的顯著性已經(jīng)從特征組中 移除相應(yīng)的特征。因此能夠發(fā)現(xiàn):一種光學(xué)特征，盡管其涉及紅色的血細(xì)胞然而不具有瘧疾 方面的證明效力進(jìn)而從特征組中移除。相反地，例如涉及與紅色的血細(xì)胞交互作用的細(xì)胞 的且因此同樣在寄生瘧疾侵襲的情況下是重要的一種光學(xué)特征經(jīng)由相應(yīng)的光學(xué)特征有助 于，即其顯著的信息內(nèi)容通過如下方式提供給用于分類支持的分析方法：即將該光學(xué)特征 考慮用于皰疾診斷支持。
[0019] 顯著性參數(shù)分別與光學(xué)特征相對應(yīng)，其中光學(xué)特征通過其量值和/或符號能夠顯 示:相應(yīng)的光學(xué)特征的測量值怎樣作用于分類系數(shù)。此外，根據(jù)顯著性參數(shù)能夠排列優(yōu)選次 序，根據(jù)優(yōu)先次序得出特征對于分類、診斷等的權(quán)重。根據(jù)顯著性參數(shù)也可以識別，光學(xué)特 征的測量值是否有必要應(yīng)該繼續(xù)應(yīng)用在用于分類支持的分析方法的特征組中。用于分類支 持的分析方法的目標(biāo)是盡可能高精確地確定對于作為重點(diǎn)要辨認(rèn)的光學(xué)特征的顯著性參 數(shù)。
[0020] 此外，分類系數(shù)與平均值相關(guān)，其中各個平均值分別能夠與光學(xué)特征相對應(yīng)。平均 值是相應(yīng)的光學(xué)特征的從校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中獲得的測量值的平均值。分類系數(shù)尤其與測試分散體 的所測定的測量值和光學(xué)特征的平均值之差相關(guān)，由此測定的測量值越遠(yuǎn)離平均值，其就 越強(qiáng)地影響分類系數(shù)。
[0021] 此外，分類系數(shù)與相應(yīng)的光學(xué)特征的標(biāo)準(zhǔn)偏差相關(guān)，由此實(shí)現(xiàn)歸一化，歸一化考慮 到了光學(xué)特征的要考慮的測量值的自然方差，進(jìn)而測量值的自然方差不能夠影響分類系 數(shù)，其中同時在分類系數(shù)公式中的加法的加數(shù)之間不存在不平衡。
[0022] 在用于分類支持的分析方法的一個有利的實(shí)施方式中，光學(xué)特征的平均值和光學(xué) 特征的測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差基于第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來求出，其中第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從具有陰性分類的 分散體中推導(dǎo)出，尤其從第一校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和第二校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出，其中第二校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從具 有陽性分類的分散體中推導(dǎo)出。在該實(shí)施方式中，僅設(shè)有兩個用于分類的類別。例如，在用 于分類支持的分析方法中，在疾病診斷中純粹地需要:斷定測試分散體是否源自有病的病 人或者源自健康的病人。因此，特定的光學(xué)特征的測量值的平均值與此相關(guān)地利用基本知 識被觀察，是否能夠?qū)y試分散體與陽性分類或陰性分類相對應(yīng)。例如，能夠借助光學(xué)特