或優(yōu)化每一個(gè)參考矢量。圖3中 所描繪的光學(xué)密度空間為了易于可視化而包括Ξ個(gè)顏色。出于本公開內(nèi)容的目的，圖像可 W包括任何數(shù)目的顏色，其中其對(duì)應(yīng)光學(xué)密度空間被分區(qū)成預(yù)定義的協(xié)同定位系統(tǒng)，如本 實(shí)施例中所示。
[0036] 圖3A示出光學(xué)密度空間345中的像素350的值，連同其對(duì)應(yīng)的參考矢量35U352 和353,該參考矢量可W被線性地混合W獲得像素值。在所提出的示例中，光學(xué)密度空間 345包括基于圖像的Ξ個(gè)顏色（即藍(lán)色346、綠色347和紅色348)的Ξ個(gè)軸。將像素350解 混成其分量矢量35U352和353。例如，像素的分量矢量指示藍(lán)色矢量351、紅色矢量352 和棟色矢量353,每一個(gè)矢量具有不同的方向和強(qiáng)度，該不同的方向和強(qiáng)度使得運(yùn)Ξ個(gè)矢量 的混合物能夠得出像素350。
[0037] 圖3B示出每一個(gè)分量參考矢量如何在其捜索空間355內(nèi)可調(diào)節(jié)。可W將捜索空 間355預(yù)定義成涵蓋多個(gè)已知解剖學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)假設(shè)和變化。捜索空間355可W是參 考矢量351的所允許的改變的預(yù)定義范圍，其中該范圍基于如本文所描述的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。在 一個(gè)示例性實(shí)施例中，可W針對(duì)每一個(gè)參考矢量準(zhǔn)許百分之十的變化，并且可W在運(yùn)樣的 百分之十的變化內(nèi)迭代地調(diào)節(jié)參考矢量直到實(shí)現(xiàn)令人滿意的結(jié)果。在附加實(shí)施例中，可W 解混具有純的且經(jīng)隔離的染色劑的若干訓(xùn)練化驗(yàn)物，并且結(jié)果中的變化用于估計(jì)平均參考 光譜連同平均變化W確定捜索空間355。
[0038] 如本文所描述的，利用Ξ色圖像示出在運(yùn)些實(shí)施例中描繪的光學(xué)密度空間，但是 本文所描述的原理可W被應(yīng)用于來自明場(chǎng)和巧光成像器的多維和多通道圖像。對(duì)于包括Ξ 個(gè)顏色通道的較簡(jiǎn)單的圖像，例如由明場(chǎng)顯微鏡掃描的RGB圖像，可W利用已知方法解混 任何單個(gè)染色劑或多達(dá)Ξ種染色劑的協(xié)同定位。本文所描述的實(shí)施例提供了用于解混利用 大于圖像數(shù)據(jù)中的維度或顏色的數(shù)目的數(shù)目的染色劑而染色的任何類型的圖像(包括RGB 圖像）的手段?；?yàn)物特定信息和規(guī)則可W被應(yīng)用W將任何光學(xué)密度空間或參考矢量空間 分區(qū)成預(yù)定義的協(xié)同定位系統(tǒng)。運(yùn)些系統(tǒng)是基于手頭上的化驗(yàn)物、利用化驗(yàn)物而染色的生 物醫(yī)學(xué)結(jié)構(gòu)W及運(yùn)些結(jié)構(gòu)在如圖像像素那樣小的區(qū)中的共存來定義的?；诨?yàn)物包括什 么染色劑、結(jié)構(gòu)和標(biāo)記物的在先知識(shí)W及已知可能協(xié)同定位的層級(jí)，可W對(duì)參考矢量空間 (例如光學(xué)密度空間)進(jìn)行分區(qū)W確定生理上可信的協(xié)同定位。運(yùn)樣的圖形表示可W用于優(yōu) 化用于對(duì)圖像或像素進(jìn)行解混的參考矢量。例如，特定區(qū)可W單獨(dú)專用于光學(xué)密度空間的 一個(gè)隔間或區(qū)，并且因而，該區(qū)的解混將很可能導(dǎo)致純?nèi)旧珓┦噶?。在另一示例中，?fù)染劑 蘇木精或DAPI可W用于將每個(gè)細(xì)胞核染色成藍(lán)色，并可W僅與特定染色劑或標(biāo)記物協(xié)同 定位，導(dǎo)致使用適當(dāng)參考矢量的解混過程。在解混之前，可W類似地評(píng)價(jià)包括附加染色劑的 光學(xué)密度空間的其它區(qū)域并將其與已知協(xié)同定位進(jìn)行比較，從而通過排除所有不太可能的 協(xié)同定位來導(dǎo)致更高效且精確的解混過程。
[0039] 圖4A-4D示出根據(jù)本題述公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的被分區(qū)成協(xié)同定位染色劑 的區(qū)段的光學(xué)密度空間。圖4A中描繪的3維光學(xué)密度空間445包括當(dāng)被混合時(shí)產(chǎn)生像素 值450的兩個(gè)染色劑特定矢量451和453。在該光學(xué)密度空間中，相同的兩個(gè)染色劑的任何 可能混合物將必然落在由兩個(gè)染色劑參考矢量橫跨的圓形區(qū)段內(nèi)。另外，Ξ個(gè)或更多染色 劑的任何可能混合物將落到由Ξ個(gè)或更多參考矢量橫跨的金字塔形或圓錐形區(qū)中。不論每 一個(gè)染色劑中的多少被使用，運(yùn)些特定染色劑的任何組合將總是落到光學(xué)密度或參考矢量 空間的有限區(qū)中。該原理可W用于預(yù)測(cè)或確定矢量的組合的任何可能值的位置。例如，將 另一染色劑添加到兩個(gè)染色劑的系統(tǒng)可W導(dǎo)致金字塔形或圓錐形區(qū)W及Ξ個(gè)染色劑的所 有可能變化將落在金字塔體或圓錐體內(nèi)的邏輯確定。類似地，添加第四染色劑將導(dǎo)致具有 四邊形底座的金字塔體，其中該金字塔體必然包括四個(gè)染色劑的所有可能組合。
[0040] 而且，可W使光學(xué)密度空間變平成2維表示460，如圖4B中所示。在該平面表示中， 兩個(gè)染色劑451和453的所有可能混合物落在將染色劑相連接的區(qū)461內(nèi)。圖4C和4D分 別示出涵蓋被包含在單個(gè)圖像信號(hào)或像素中的Ξ個(gè)染色劑45U453和454W及四個(gè)染色劑 451、453、454和456的任何可能組合或協(xié)同定位的區(qū)461。盡管針對(duì)源自RGB相機(jī)的Ξ個(gè) 顏色通道描述該示例性實(shí)施例，但是本文所描述的原理適用于可能不能夠在視覺上描繪但 可由計(jì)算機(jī)處理的任何組合中的任何類型的圖像數(shù)據(jù)，諸如多光譜圖像、巧光圖像數(shù)據(jù)等， 如本文所描述的那樣。
[0041] 用于分隔光學(xué)密度空間的區(qū)段的應(yīng)用偏好基于針對(duì)特定化驗(yàn)物的已知可能的或 生理上可信的協(xié)同定位。運(yùn)些已知協(xié)同定位包括一般生物學(xué)知識(shí)W及什么生物標(biāo)記物作 為手頭上的化驗(yàn)物的目標(biāo)的特定知識(shí)，并可W通過優(yōu)先級(jí)或者重要性或可能性的層級(jí)而排 序。例如，蘇木精復(fù)染劑對(duì)樣本中的所有細(xì)胞核進(jìn)行染色，并典型地獨(dú)自出現(xiàn)而沒有與其它 信號(hào)協(xié)同定位。另一標(biāo)記物Ki67僅對(duì)增殖的癌癥細(xì)胞的核進(jìn)行染色。Ki67必然連同蘇木 精一起出現(xiàn)，因此獨(dú)立的Ki67標(biāo)記物的任何出現(xiàn)將被視為在生理上不可信，且因此被忽略 或抑制。通過迭代地將光學(xué)密度空間與作為手頭上的化驗(yàn)物的目標(biāo)的生物標(biāo)記物的運(yùn)樣的 列表和與運(yùn)些生物標(biāo)記物相關(guān)聯(lián)的染色劑的參考矢量進(jìn)行比較，可W使用僅導(dǎo)致生理上可 信的矢量的特定矢量來解混圖像數(shù)據(jù)。
表1。
[0042] 表1示出按針對(duì)一個(gè)示例化驗(yàn)物的可能性的次序布置的協(xié)同定位系統(tǒng)的一個(gè)示 例和可能實(shí)現(xiàn)。題述公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例引用該層級(jí)W在解混之前或之后消除不可信 的協(xié)同定位。該列表僅僅是示例性的而不是詳盡的一一基于特定化驗(yàn)物的規(guī)則的許多附加 組合可W由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員鑒于本公開內(nèi)容而設(shè)想到。
[0043] 圖5示出被劃分成協(xié)同定位染色劑的區(qū)段的光學(xué)密度空間560,該區(qū)段是基于設(shè) 及化驗(yàn)物中的染色劑的規(guī)則或偏好的層級(jí)來定義的。類似于本文所描述的其它實(shí)施例，調(diào) 用特定于可用化驗(yàn)物信息的規(guī)則W創(chuàng)建和定義具有協(xié)同定位染色劑的光學(xué)密度空間的區(qū) 段。規(guī)則可W具有如W上所描述的層級(jí)的形式。區(qū)段可W被分離地解混W基于化驗(yàn)物信息 和偏好來標(biāo)識(shí)染色劑的特定組合的協(xié)同定位。
[0044] 每一個(gè)區(qū)段利用多達(dá)3個(gè)參考染色劑的系統(tǒng)而解混。圖像中的染色劑包括551、 553、554和556。例如，區(qū)A、B、C和D排他性地對(duì)應(yīng)于染色劑551、553、554和556中的每 一個(gè)，而沒有任何協(xié)同定位。區(qū)E標(biāo)識(shí)染色劑554和556的任何可能的協(xié)同定位。區(qū)F標(biāo) 識(shí)染色劑554和551的任何可能的協(xié)同定位。區(qū)G標(biāo)識(shí)染色劑554和553的任何可能的協(xié) 同定位。區(qū)Η標(biāo)識(shí)染色劑553和551的任何可能的協(xié)同定位。區(qū)J標(biāo)識(shí)染色劑551、554和 556的任何可能的協(xié)同定位。最后，區(qū)Κ標(biāo)識(shí)染色劑554、553和551的任何可能的協(xié)同定 位?；谝?guī)則集合，進(jìn)一步確定沒有附加染色劑協(xié)同定位在生理上可信。而且，某些區(qū)比其 它區(qū)更有可能，如其重疊所示。例如，由區(qū)F表示的染色劑554和551的協(xié)同定位比由區(qū)G 表示的染色劑554和553的協(xié)同定位更可能出現(xiàn)(且因此重疊)。區(qū)Κ最不可能出現(xiàn)且因此 被所有其它區(qū)重疊。運(yùn)使得能夠解混具有大于顏色通道數(shù)目的數(shù)目的染色劑的圖像。區(qū)的 重疊和與染色劑協(xié)同定位相關(guān)聯(lián)的區(qū)段的大小反映了某些協(xié)同定位出現(xiàn)的先驗(yàn)概率。當(dāng)利 用該方法進(jìn)行的解混被應(yīng)用于組織的圖像時(shí)，運(yùn)些協(xié)同定位及其在圖像中的結(jié)構(gòu)的后驗(yàn)概 率形成重要輸入W對(duì)經(jīng)染色的組織進(jìn)行診斷。
[0045] 圖6A-6B示出根據(jù)題述公開內(nèi)容的示例性實(shí)施例的用于確定化驗(yàn)物上的協(xié)同定 位染色劑的直方圖，即，對(duì)染色劑參考矢量的調(diào)節(jié)W獲得針對(duì)新圖像數(shù)據(jù)的高質(zhì)量解混結(jié) 果。在該實(shí)施例中，生成表示圖像數(shù)據(jù)的直方圖和/或直方圖數(shù)據(jù)。將該所生成的直方圖 數(shù)據(jù)與包括例如目標(biāo)組織類型、生物標(biāo)記物集合和關(guān)聯(lián)的色原染色劑或巧光團(tuán)的針對(duì)化驗(yàn) 物的預(yù)期直方圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較?；谠摫容^，可W調(diào)節(jié)參考矢量，使得預(yù)期直方圖數(shù)據(jù)更接 近地對(duì)應(yīng)于表示圖像數(shù)據(jù)的直方圖數(shù)據(jù)。例如，如果直方圖數(shù)據(jù)中的許多像素落到表示純 紅色的組區(qū)（bin)中，但預(yù)期直方圖數(shù)據(jù)不具有運(yùn)些組區(qū)中的條目，則可W通過將針對(duì)紅色 染色劑的參考矢量修改為更純來修正該失配。
[0046] 針對(duì)不同的圖像數(shù)據(jù)類創(chuàng)建多個(gè)類別或組區(qū)。運(yùn)些類可W包括例如染色劑的色 調(diào)。例如，在不需要關(guān)于總吸收率或每一個(gè)染色劑的總強(qiáng)度的任何信息的情況下，可W向特 定組區(qū)分配針對(duì)每一個(gè)經(jīng)染色的像素的顏色或色調(diào)，諸如黃色、品紅色、藍(lán)色、紅色等。在示 例性實(shí)施例中，在直方圖中存在比化驗(yàn)物中的染色劑更多的組區(qū)。而且，可W監(jiān)視針對(duì)每一 個(gè)顏色通道的闊值W確定像素中的該顏色通道內(nèi)染色劑的存在。組區(qū)和闊值可W基于化驗(yàn) 物信息。直方圖可W映射出所有所觀察到的色調(diào)在圖像中的存在，并通過相對(duì)暗度來表示 每一個(gè)色調(diào)內(nèi)的像素的數(shù)目，如圖6A-6B中所示。
[0047] 圖6A描繪了針對(duì)具有復(fù)染劑654W及兩個(gè)1肥染色劑651和653的系統(tǒng)的典型 直方圖。解剖學(xué)復(fù)染劑標(biāo)記物運(yùn)里