IHC 定量

如何定量 IHC 染色

要把棕色的免疫組織化學染色變成一個數字,需要做出四個決定:量測什麼、在玻片的哪個位置量測、細胞怎樣才算陽性,以及要回報什麼。本指南逐一說明這些決定,接著列出在 QuPath、Fiji(ImageJ)中的步驟,以及在 SlideScope 中免寫程式碼的步驟。

決定要量測什麼

量測指標說明適用時機
陽性細胞百分比陽性細胞 ÷ 計數的全部細胞 × 100(標記指數)問題在於有多少細胞表現該標記:Ki-67、ER、PR、p53 與大多數細胞核標記
H-score(0 到 300)1 × 弱 % + 2 × 中度 % + 3 × 強 %細胞之間的染色強度不同,且強度對研究問題有意義
Allred 分數(0 到 8)比例分數(0 到 5)+ 平均強度分數(0 到 3)您依循的實驗方案要求回報此分數,典型例子是乳房組織中的 ER 與 PR
染色面積比例DAB 陽性面積 ÷ 組織面積 × 100染色不局限於可計數的細胞:細胞外基質、斑塊、纖維、瀰漫性染色
每 mm² 陽性細胞數陽性細胞 ÷ 分析的組織面積比較不同區域之間浸潤或散在的細胞,例如免疫細胞

請在查看結果之前選定量測指標,並對每個樣本使用同一個指標。對於以計數為基礎的指數,Ki-67 指數計算器可顯示一定數量的計數可能偏差多少。

IHC 定量軟體

工具費用平台在 IHC 上的用途
QuPath免費、開源Windows, macOS, Linux在全玻片上偵測細胞;一個閾值提供 Positive %,三個閾值提供 H-score;可用腳本批次處理
Fiji / ImageJ免費、開源Windows, macOS, LinuxColour Deconvolution 分離各染色;閾值、面積比例與顆粒計數需手動操作或使用巨集
SlideScope付費;為您自己的影像評分需要訂閱Windows 10/11, macOS 14+免寫程式碼為區域評分:針對細胞核 DAB 標記提供陽性百分比、H-score 與 Allred 分數,也可以用日常用語提問
HALO, Visiopharm商用軟體,授權需報價Windows針對大量檢體與受法規管理實驗室的 IHC 分析模組

更廣泛的分析工具比較,請參閱顯微影像分析軟體比較。

如何在 QuPath 中定量 IHC

  1. 開啟玻片,將影像類型設為 Brightfield (H-DAB),讓 QuPath 將蘇木素與 DAB 分開。
  2. 在要評分的組織周圍繪製標註。避免為整張影像評分:皺摺、邊緣與背景會使結果失真。
  3. 在該標註上執行 Analyze › Cell detection › Positive cell detection。檢查偵測到的細胞核是否與影像相符;若細胞核被合併或遺漏,請調整偵測設定。
  4. 若為細胞核標記,請將 Score compartment 設為 Nucleus: DAB OD mean。單一閾值將細胞分為陽性與陰性;最多三個閾值可將其分級為弱、中度與強(1+、2+、3+)。
  5. 在 Annotations 分頁中讀取該標註的 Positive %。使用三個閾值時,QuPath 也會算出 0 到 300 的 H-score。
  6. 開啟 Measure › Show annotation measurements,將表格匯出為 CSV 以進行統計,並在方法章節中記錄閾值。

之後可透過 Classify › Object classification › Set cell intensity classifications 更改同一組強度閾值,不必重新偵測細胞。

如何在 Fiji(ImageJ)中定量 DAB 染色

  1. 開啟明視野 RGB 影像。全玻片影像通常太大,無法以完整解析度開啟,因此請先從中匯出一個區域或視野。
  2. 執行 Image › Color › Colour Deconvolution,並選擇 H DAB 向量。您會得到三張影像:蘇木素、DAB 與殘差。
  3. 量測染色面積:在 DAB 影像上以 Image › Adjust › Threshold 設定閾值,在 Analyze › Set Measurements 中勾選 Area fraction 與 Limit to threshold,再執行 Analyze › Measure。
  4. 計算陽性細胞百分比:在蘇木素與 DAB 影像上計數細胞核(閾值、Process › Binary › Watershed、Analyze › Analyze Particles),再將陽性細胞核數除以全部細胞核數。
  5. 每張影像都使用相同的閾值,並將步驟錄製為巨集,讓批次處理可以重現。

此外掛程式的作者提醒,不應把 DAB 的深淺解讀為抗原的量:DAB 不遵循 Beer-Lambert 定律,免疫染色也不符合化學計量關係。請只在同一染色批次內比較強度,並優先計數陽性細胞或量測面積,而非比較原始的深淺。

如何在 SlideScope 中進行 IHC 評分(免寫程式碼)

  1. 在 Windows 或 Mac 上以 SlideScope 開啟玻片(SVS、NDPI、MRXS、CZI、TIFF 及其支援的其他格式),然後繪製或縮放至要評分的區域。
  2. 開啟 Quantify,將 Objects 設為細胞核,Stains 設為 Hematoxylin + DAB (IHC)。若您的染色顏色與預設值不同,請從玻片估算染色向量。
  3. 在 Marker classification 下,開啟 Classify marker-positive objects,並以 DAB 作為陽性標記。三個分級閾值(1+、2+、3+,以光密度表示)預設為 0.2、0.4 與 0.6,可以修改。
  4. 執行分析。每個細胞核都會在影像上描出輪廓,方便您檢查結果、更正某個細胞核的分類,或排除任何誤判的物件。
  5. 讀取該區域的陽性百分比、H-score、Allred 分數與每 mm² 陽性細胞數,再匯出物件表(CSV)、輪廓(GeoJSON,可在 QuPath 中開啟)與方法摘要。

也可以直接輸入問題。透過 Ask Your Slide,您可以問「這個區域中有百分之多少的細胞核是 Ki67 陽性?」或「給我圈選區域的 H-score 與 Allred 分數」,SlideScope 會在您的電腦上執行這些相同的工具,並為每個數字呈現依據。分數採用與 QuPath 相同的定義,因此兩者對相同細胞的結果一致。評分以細胞核為單位分級,適用於細胞核標記;結果僅供研究使用,並需要您以肉眼核對。詳見計數頁面。

決定數字是否正確的因素

  • 標記所在的位置:以細胞核為基礎的評分適用於 Ki-67、ER、PR 與 p53 等細胞核標記。細胞膜標記(HER2、PD-L1)與細胞質標記需在相應的區室量測染色,其臨床評分則依循該檢測本身的使用手冊。
  • 以對照組織設定閾值:在為實驗評分之前,以同一染色批次的對照組織設定陽性閾值,且絕不逐張玻片調整。
  • 區域:為研究問題所關注的組織評分;除非實驗方案涵蓋,否則排除壞死、皺摺、邊緣染色與間質。熱點與整張切片會得到不同的數字;請註明您採用哪一種。
  • 檢查偵測結果:查看輪廓。細胞核被合併會使計數偏低,被切分則會使計數偏高;擁擠的組織需要深度學習偵測器或調整過的設定。
  • 足夠的細胞、正確的 n:每個樣本評分數百個細胞,並以每隻動物或每位病人的一個數值進行統計,而非以細胞或視野為單位。
  • 完整回報:軟體與版本、染色向量、閾值、區域選擇規則、計數的細胞數,以及由誰核對結果。

常見問題

如何定量 IHC 染色?

決定要量測的指標(陽性細胞百分比、H-score、Allred 分數或染色面積),圈選要評分的區域,以顏色反卷積將 DAB 染色與蘇木素分開,偵測細胞,依固定閾值為每個細胞分級,並連同閾值與細胞數回報分數。

IHC 定量使用哪些軟體?

QuPath 與 Fiji(ImageJ)免費且廣泛使用。QuPath 在全玻片上偵測細胞,並回報陽性百分比與 H-score;Fiji 負責分離染色,計數步驟則由您自行處理。SlideScope 免寫程式碼即可為區域評分,HALO 與 Visiopharm 等商用平台則販售 IHC 模組。

陽性百分比與 H-score 哪個比較好?

陽性百分比回答的是有多少細胞表現該標記,也是較容易重現的數字。H-score 另外依染色強度加權,在強度不一時有幫助,但它取決於三個閾值。無論哪一種情況,都請回報陽性百分比。

ImageJ 可以量測 DAB 強度嗎?

它可以量測分離出的 DAB 影像有多深,但 DAB 不遵循 Beer-Lambert 定律,免疫染色也不符合化學計量關係,因此深淺並不能代表抗原的量。計數陽性細胞或量測染色面積,比比較原始深淺更站得住腳。

我應該為多少個視野或細胞評分?

足以代表該組織即可:每個樣本至少數百個細胞,視野依照在查看染色之前就訂好的規則選取。統計的單位是動物或病人,而不是細胞。

SlideScope 可以定量 IHC 嗎?

可以,適用於細胞核 DAB 標記。它在您選擇的區域內計數細胞核,依每個細胞核的平均 DAB 光密度分級,並在您自己的電腦上回報陽性百分比、H-score 與 Allred 分數。它是付費應用程式,提供免費範例庫(可使用所有工具),並以訂閱方式開放您自己的影像。僅供研究使用。

資料來源

本指南供研究與教學使用。它不是診斷程序:用於病人照護的評分,應依循經過確效的檢測、該標記的現行指引,以及病理科醫師的判斷。

在您自己的玻片上進行 IHC 評分

SlideScope 在您自己的電腦上為玻片的某個區域評分,並呈現每個數字背後的輪廓。先用內建範例免費試用所有工具;開啟您自己的影像需要訂閱。已經決定了嗎?立即訂閱。

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