專利名稱：一種癌細(xì)胞識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種癌細(xì)胞識別方法。
背景技術(shù)：
癌癥，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會威脅人類健康的第一殺手，但眾所周知，如果能夠做到早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療，就可以提高癌癥病人的治愈率、并延緩和降低死亡率，所謂早期發(fā)現(xiàn)早期診斷，主要是指當(dāng)腫瘤尚處于初始生長階段，病變組織還僅限于正常組織的一小部分，病人并無明顯癥狀或僅有輕微癥狀時即被發(fā)現(xiàn)、診斷出來，早期發(fā)現(xiàn)對于治療和攻克癌癥具有至關(guān)重要的意義，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明目前在大、中城市醫(yī)院門診部所見到的癌癥病人中，早期病人約占5 % 10 %，中期約占20 %，較晚期的病人約占70 % 75 %，而相對于早期癌癥病人正規(guī)治療后5年后的高生存率70% 95%，較晚期病人治療后的5年生存率只有10% 30%，因此我國醫(yī)字界多年來，對于癌癥控制一直倡導(dǎo)和實施的是預(yù)防為主，防治結(jié)合，重在三早(早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷和早期治療)的策略，這種策略無論對于癌癥病人的身體痛苦和經(jīng)濟承受力，還是治療效果而言，都是相對最有效的。目前在癌癥早期監(jiān)測技術(shù)和方法中，存在以下四個難關(guān)(1)癌變細(xì)胞沒有確定的外形細(xì)胞核、細(xì)胞膜的變異是無規(guī)律的；(2)無法實現(xiàn)多角度下的細(xì)胞識別變異的細(xì)胞任意角度存在，檢測復(fù)雜度增加；(3)重疊細(xì)胞和癌變細(xì)胞誤診觀測角度不同，重疊細(xì)胞和癌細(xì)胞被混淆；(4)檢測繁復(fù)和醫(yī)療條件有關(guān)，人工檢測不可能完成對海量圖像數(shù)據(jù)檢測；隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出各種各樣的癌癥檢測技術(shù)和手段(I)X線檢查胸部X線檢查適用于有肺癌癥狀或其他部位癌癥轉(zhuǎn)移到肺癌的患者；骨骼X線檢查運用于骨腫瘤的患者，鋇餐及鋇灌腸X線檢查適用于胃和腸道腫瘤的患者；(2)血管造影通過準(zhǔn)確的動脈插管并注入造影劑，可獲得任何器官癌癥的有價值的診斷信息，靜脈造影和淋巴造影在腫瘤診斷中已不像以前那樣常用，但后者可提供淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的證據(jù)，近年來，數(shù)字血管造影對發(fā)現(xiàn)小的腫瘤提供了更高的診斷準(zhǔn)確性；(3)計算機X線體層攝影即通常所說的CT檢查，最初用于顱內(nèi)腫瘤的診斷，現(xiàn)在已發(fā)展到全身檢查，尤其是深層器官，如腦、縱膈、胰腺、腹膜后和盆腔腫瘤的檢查，可以十分準(zhǔn)確地顯示小于1厘米腫瘤的輪廓；(4)磁共振成像又稱為MRI，沒有放射性，對人體危害很小，MRI尤其適用于腦和脊髓腫瘤及軟組織和骨腫瘤的患者；(5)B超檢查對于區(qū)別甲狀腺、肝、胰腺和卵巢病變是囊性還是實體腫瘤特別有用，B超檢查比CT和MRI便宜，無損傷，未發(fā)現(xiàn)對人體有害；(6)放射性核素掃描技術(shù)甲狀腺掃描可以確定甲狀腺內(nèi)的結(jié)節(jié)；骨掃描有助于確定癌癥患者的骨轉(zhuǎn)移；肝掃描可用于一些肝轉(zhuǎn)移癌在針吸活檢前的定位；(7)放射免疫閃爍照相技術(shù)用放射性核素標(biāo)記的抗體，來檢測一些相應(yīng)組織抗原，在注射以后，可在體外控測并成像顯示癌腫；(8)內(nèi)鏡檢查胃鏡用來檢查食管和胃的癌癥，腸鏡用來檢查直腸和結(jié)腸的癌癥， 喉鏡和支氣管鏡用來檢查上呼吸道和下呼吸道的癌癥，腹腔鏡用來檢查肝、卵巢和腹膜可疑的腫瘤，膀胱鏡用于檢查膀胱腫瘤；(9)生物標(biāo)志物檢查某些癌癥患者的血清中存在腫瘤標(biāo)志物，通過這些標(biāo)志物的檢測可用來診斷腫瘤，如血清中甲胎蛋白AFP水平異常增高，可用于診斷肝癌；(10)病理學(xué)檢查包括細(xì)胞學(xué)和活檢組織檢查，癌癥的最后確診必須有病理學(xué)證明，病理學(xué)檢查的優(yōu)點是檢測準(zhǔn)確，缺點是工作量大，容易產(chǎn)生錯誤；以上的檢測方法(1)-(9)不但價格昂貴，少則數(shù)千元，貴則上萬，比如CT檢測，雖然效果非常好，但每次檢測都在萬元左右，這就使得很多的普通百姓望而卻步，而且不能在細(xì)胞級別做出分析，很多情況下，檢測出了腫瘤也同時宣布病人處于中期或晚期，這樣并不是真正意義上的早發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述方法之不足，本發(fā)明提供一種癌細(xì)胞識別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的步驟1 采集圖像，利用顯微鏡采集圖像將標(biāo)本安裝在顯微鏡的載物臺上進行圖像采集；步驟2 對圖像進行分析，方法如下建立正常人體細(xì)胞樣本圖像庫，對這些細(xì)胞圖像進行處理，研究正常人體細(xì)胞分布規(guī)律步驟2-1 降噪處理采用維納濾波方法實現(xiàn)降噪處理首先取一張圖像，對每個像素周圍的N寬M高的鄰域，按下面公式求平均值和方差，公式如下
權(quán)利要求
1.一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 采集圖像，利用顯微鏡采集圖像將標(biāo)本安裝在顯微鏡的載物臺上進行圖像采集；步驟2 對圖像進行分析，方法如下 步驟2-1 對圖像進行降噪處理； 步驟2-2 對圖像進行色彩空間變換； 步驟2-3 采用直方圖拉伸對圖像顏色進行調(diào)整； 步驟2-4 彩用K-means方法對圖像進行分割；每幅圖像都是由像素點組成的，這些象素點可表示成0-255之間的數(shù)值，因此一幅圖像可表示成一個二維數(shù)組，對圖像進行分割，即將0-255之間的數(shù)值分割成1-5，使圖像顏色由256種變成5種；步驟2-5 對圖像進行特征提取，對圖形進行卷積分析； 步驟2-6 對圖像進行幾何分析； 步驟2-7 對圖像進行圖像識別； 步驟3:輸出檢測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-1所述的降噪處理，采用維納濾波方法實現(xiàn)首先取一張圖像，對每個像素周圍的N寬M高的鄰域，按下面公式求平均值和方差，公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-2所述的色彩空間變換是指顯微鏡獲得的圖像以RGB格式存儲，其中R表示紅色，G表示綠色，B表示藍(lán)色， R，G，B的范圍為0-255，但是由于顯微鏡在不同光下顯示的圖像會有差異，所以需要對圖像的顏色進行校正，對圖像進行校正的方法為首先，計算圖片中所有像素點的亮度分量值，藍(lán)色色度分量值和紅色色度分量值，公式如下Y = O. 299 X (R-C) +C+0. 114 X (B-C) Cb = 0. 564 X (B-Y) Cr = 0. 713 X (R-Y)式中，Y表示指亮度分量矩陣，Cb表示藍(lán)色色度分量矩陣，Cr表示紅色色度分量矩陣，C表示常量，取值為128;其次，由于經(jīng)顯微鏡拍攝的圖像中白色可能不是真正的白色，所以要對其進行校正，采用的方法是將經(jīng)過去噪處理后的圖像中白色的部分調(diào)整為純白色，選取白色的像素來參與統(tǒng)計計算選取一個區(qū)域，該區(qū)域滿足Y e [16，235]，Cb e [16，240]，Cr e [16，240]， 落在此區(qū)域里的點認(rèn)為是參考白點，選取參考白色點中Y值最大的，利用Y*10%計算得到 R2，G2，Β2，再分別計算 R2，G2，Β2 的平均值 Rav，Gav，Bav ；最后，采用白平衡調(diào)整方法計算圖像的調(diào)整增益值，公式如下 Ymax = doub 1 e (max (max (Y) ))/15 ； Rgain = Ymax/Rav ； Ggain = Ymax/Gav ； Bgain = Ymax/Bav ；式中，Ymax表示亮度分量矩陣的最大值，Rgain表示R增益，Ggain表示G增益，Bgain 表示B增益；利用上面計算得到的調(diào)整增益值實現(xiàn)對原圖像顏色的校正，公式如下Ro = R氺Rgain ； Go = G氺Ggain ； Bo = B氺Bgain ；式中，Ro表示R輸出矩陣，Go表示G輸出矩陣，Bo表示B輸出矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-3所述的直方圖拉伸對圖像顏色進行調(diào)整，公式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-4所述的彩用 K-means方法對圖像進行分割，方法如下1)選定K個中心的初值因為k-means并不能保證全局最優(yōu)，而是否能收斂到全局最優(yōu)解其實和初值的選取有很大的關(guān)系，所以需多次選取初值k-means，并取其中最好的一次結(jié)果；2)將每個數(shù)據(jù)點歸類到離它最近的那個中心點所代表的聚類cluster中；3)用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-5所述的特征提取，即對圖形進行卷積分析，方法如下卷積運算可看作是加權(quán)求和的過程，使用到的圖像區(qū)域中的每個像素分別于卷積核的每個元素對應(yīng)相乘，所有乘積之和作為區(qū)域中心像素的新值
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-6所述的幾何分析，方法如下做計算旋轉(zhuǎn)和計算尺寸變換處理圖像放縮是通過對原圖像每次縮小0. 92來進行的，公式如下I' (X，y) = I(x, y) X0. 92 放縮變換是通過對原圖像每次旋轉(zhuǎn)5度來進行的，公式如下X2 = COS ( θ ) X (X1-X0) -sin ( θ ) X (y「y0) +X0 y2 = sin( θ ) X (X1-X0)+cos ( θ ) X (Y1I0Hy00
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種癌細(xì)胞識別方法，其特征在于步驟2-7所述的圖像識別，方法如下1)快速傅里葉變換，公式如下
全文摘要
一種癌細(xì)胞識別方法，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，包括采集圖像，對圖像進行分析和輸出檢測結(jié)果，其中，對圖像進行分析包括降噪處理、色彩空間變換、對顏色進行調(diào)整、圖像分割、特征提取、幾何分析、圖像識別；本發(fā)明一種癌細(xì)胞識別系統(tǒng)及方法，價格合理，檢測效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)病理圖片的自動分析，達到早期發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的目的。
文檔編號C12Q1/02GK102175625SQ20101056375
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者付志民, 候賽因, 宮偉, 李偉, 李建華, 樊潮 申請人:樊潮