用于监测菌落的细菌生长和预测菌落生物量的系统和方法技术方案

用于最早的微生物生长检测的成像方法。该方法使用图像来确定菌落生物量，并且菌落生物量确定何时可以挑取菌落进行鉴定或抗生素敏感性测试的分析。如果样品源不是纯样品源，则可能需要另外的孵育以在挑取前允许增加菌落的生物量。的生物量。的生物量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测菌落的细菌生长和预测菌落生物量的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2018年12月20日提交的美国临时申请号62/782,513的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]人们越来越关注用于检测微生物生长的培养板的数字图像。在2016年8月6日公布的题为“用于使用监督式高质量成像的图像采集的系统和方法(A System and Method for ImageAcquisition Using Supervised High Quality Imaging)”的PCT公开号WO/2015/114121、2016 年10月27日公布的题为“菌落对比度收集(Colony Contrast Gathering)”的WO/2016/172527 和2017年10月27日公布的题为“用于从铺板培养基上的划线样品中自动计数微生物菌落的方法和系统(A Method and System for Automatic Microbial Colony count from StreakedSample on Plated media)”的WO/2016/172532中描述了用于对培养板进行成像以检测其上的微生物生长的技术，其全部内容通过引用并入本文。所有上述参考文献都与本申请共同转让。
[0004]WO/2015/114121描述了通过控制信噪比来鉴定菌落目标并将这些目标与非菌落伪像和背景区分开来的技术。WO/2016/172527描述了基于自动成像技术解释培养板图像的系统和方法。菌落目标在促进微生物在营养介质上生长的过程中被早期鉴定，并且随着时间的推移和在支持菌落生长的条件下观察这些鉴定的目标的变化。WO/2016/172532描述了系统和方法，通过该系统和方法对鉴定的菌落进行计数以确定菌落是否来自相同微生物并进一步确定菌落计数是否达到或超过预定数量。
[0005]菌落的检测、菌落计数、菌落群体分化和菌落鉴定为现代微生物学成像系统限定了目标。尽可能早地实现这些目标达到了迅速将结果交付给患者并且经济地提供这些结果以及分析的目标。自动化实验室工作流程和决策制定可以改善可达到这些目标的速度和成本。
[0006]尽管对于检测微生物生长的迹象的成像技术已经取得了显著的进步，但仍然在寻求扩展这种成像技术来支持自动化的工作流程。用于检查培养板来指示微生物生长的仪器和方法难以自动化，这部分地由于板检查的高度的视觉本质。在这方面，期望开发如此技术，其可自动地解读培养板图像，并在自动解读的基础上决定待执行的随后步骤(例如，菌落的鉴定、敏感性测试等)。
[0007]鉴定和区分培养板上的菌落可能是困难的，尤其是当菌落具有不同的尺寸和形状并且彼此接触时。彼此“生长到一起”的菌落使得挑取感兴趣菌落变得更加困难，因为从相邻菌落中挑取微生物存在风险，其中相邻菌落是不同的微生物。挑取用于下游处理的菌落样品需要足够数量的菌落和目标菌落的纯度，以避免挑取多种微生物，这会污染下游测试结果。当在板的一些区域生长已经达到汇合时，这些问题更加严重。由于这些原因，如果可能的话，优选在过程的早期鉴定菌落并且确定生长。然而，仍然需要用于孵育的时间，以允许至少菌落的一些生长。因此，一方面，允许菌落生长的越长，其开始与其背景以及互相之
间形成的对比越强，并变得越容易鉴定它们。然而，在另一方面，如果允许菌落生长的太久，并且其开始填充板和/或彼此接触，则挑取纯菌落变得更加困难。如果能够在菌落还足够小以彼此分离——尽管对比度相对较差——但仍大到足以提供足够数量的用于测试的样品的孵育时间检测菌落，则该问题可以被最小化或者甚至得以解决。

技术实现思路

[0008]本文描述了用于评估铺板培养基上微生物生长的自动化方法。根据该方法，所提供的培养基用置于基本上光学透明的容器中的生物样品进行接种。接种的培养基在培育箱中孵育。将接种的培养基放置在数字成像设备中的携带接种的培养基的光学透明的容器中。自动化方法还包括在第一时间(t0)获得接种的培养基的第一数字图像，该第一数字图像具有多个像素。自动化方法还包括确定第一数字图像中的像素相对于携带接种的培养基的透明容器的坐标。自动化方法还包括从数字成像设备移出携带接种的培养基的透明容器并将接种的培养基放置在培育箱中用于进一步孵育。自动化方法还包括，在进一步孵育之后，将携带接种的培养基的透明容器放置在数字成像设备中。自动化方法还包括在第二时间(t
x
)获得接种的培养基的第二数字图像，该第二数字图像具有多个像素。自动化方法还包括将第一数字图像与第二数字图像对齐，使得第二数字图像中的像素坐标相应于第一数字图像中相应像素的坐标。自动化方法还包括将第二数字图像的像素与第一数字图像的相应像素进行比较。自动化方法还包括鉴定在第一数字图像和第二数字图像之间改变的像素，其中在第一数字图像和第二数字图像之间没有改变的像素指示背景。自动化方法还包括确定第二数字图像中哪些鉴定的像素与指示背景的像素具有预定水平的阈值对比度。自动化方法还包括鉴定第二数字图像中的一个或多个目标，每个目标包括与指示背景的像素具有所述水平的阈值对比度并且没有被背景像素彼此分开的像素。自动化方法还包括将鉴定的目标与生物量(生物质，biomass)相关联。自动化方法还包括确定生物样品是否被鉴定为纯样品，如果是，进一步确定生物量是否高于第一阈值，第一阈值是鉴定目标覆盖的培养基的预定面积，并且，如果鉴定目标的面积高于第一阈值，则挑取至少一部分生长材料用于进一步分析。自动化方法还包括如果生物样品不是纯样品，则在光学透明容器中进一步孵育接种的培养基。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的一个方面的用于成像分析和测试培养物的示意图。
[0010]图2是图解根据本公开的一个方面的用于成像分析和测试培养物的自动化实验室工作流程程序的流程图。
[0011]图3A、3B和3C是根据本公开的一个方面的通过可视化表示菌落形态来示出菌落形态随时间变化的时间对比度的图像。
[0012]图3D和3E是示出了在不同的照明条件下的空间对比度的图像。
[0013]图4是根据本公开的一个方面的用于获得和分析图像信息的实例程序的流程图。
[0014]图5是根据本公开的一个方面的用于获得空间对比度的实例程序的流程图。
[0015]图6是根据本公开的一个方面的用于获得时间对比度的实例程序的流程图。
[0016]图7是根据本公开的一个方面的用于从图像中滤除伪像的实例程序的流程图。
[0017]图8是根据本公开的一个方面的用于标记图像的像素的实例程序的流程图。
[0018]图9是根据本公开的一个方面的用于拆分菌落为单独的目标的实例程序的流程图。
[0019]图10是根据本公开的一个方面的实例目标分割程序的流程图。
[0020]图11是示出了测量汇合的菌落的示意图，其作为图10中分割程序的一部分。
[0021]图12是根据本公开的一个方面的图。
[0022]图13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种评估铺板培养基上微生物生长的自动化方法，所述方法包括：提供布置在基本上光学透明的容器内的用生物样品接种的培养基；在培育箱中孵育所述接种的培养基；将携带所述接种的培养基的所述基本上光学透明的容器放置在数字成像设备中；在第一时间(t0)获得所述接种的培养基的第一数字图像，所述第一数字图像具有多个像素；确定所述第一数字图像中所述像素相对于携带所述接种的培养基的所述基本上光学透明的容器的坐标；从所述数字成像设备中移出携带所述接种的培养基的所述基本上光学透明的容器，并将所述接种的培养基放置在所述培育箱中用于进一步孵育；进一步孵育后，将携带所述接种的培养基的所述基本上光学透明的容器放置在所述数字成像设备中；在第二时间(t
x
)获得所述接种的培养基的第二数字图像，所述第二数字图像具有多个像素；将所述第一数字图像与所述第二数字图像对齐，使得所述第二数字图像中的所述多个像素的坐标相应于所述第一数字图像中的所述多个像素中的每个相应像素的确定坐标；将所述第二数字图像的像素与所述第一数字图像的相应像素进行比较；鉴定在所述第一数字图像和所述第二数字图像之间改变的像素，其中在所述第一数字图像和所述第二数字图像之间没有改变的像素指示背景；确定所述第二数字图像中哪些鉴定的像素与指示背景的像素具有预定水平的阈值对比度；鉴定所述第二数字图像中的一个或多个目标，每个目标包括与所述指示背景的像素具有所述预定水平的阈值对比度并且没有被背景像素彼此分开的像素；将所述鉴定的目标与生物量相关联；确定所述生物样品是否被鉴定为纯样品，如果是，进一步确定所述生物量是否高于第一阈值，所述第一阈值是所述鉴定的目标覆盖的所述培养基的预定面积，并且如果所述鉴定的目标的面积高于所述第一阈值，则挑取至少一部分所述生物量进行进一步分析；和如果所述生物样品不是纯样品，则在所述基本上光学透明的容器中进一步孵育所述接种的培养基。2.根据权利要求1所述的方法，其中如果在预定时间段之后没有鉴定出目标，则将具有所述接种的培养基的所述基本上光学透明的容器标记为无生长平板。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述进一步孵育的步骤之后，获得包括像素的第三数字图像，所述方法进一步包括：鉴定从所述第二数字图像到所述第三数字图像变化的另外的像素；确定所述第三数字图像中哪些鉴定的像素和另外的鉴定的像素与所述指示背景的像素具有预定水平的阈值对比度；鉴定...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：BD科斯特公司，
类型：发明
国别省市：