專利名稱：用于脫落細胞檢測的自動顯微成像儀及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種宮頸細胞涂片自動分析的儀器及檢測方法。
背景技術(shù)：
宮頸癌的發(fā)病率居婦科惡性腫瘤的首位，我國的宮頸癌發(fā)病率居世界第二位。巴 氏宮頸抹片檢査是宮頸癌早期診斷的重要內(nèi)容，作為一種成功的宮頸癌篩選方法，它 能提供有無癌變，炎癥的種類及嚴重程度的大量有用信息，該法使用以來，使得我國 的宮頸癌死亡率明顯下降。但目前宮頸抹片的應用仍停留在人工識別階段即將宮頸 抹片用巴氏染色法染色，在光鏡下對細胞進行逐個人工的肉眼檢診，按巴氏五級分類 法對女性生殖道的惡性腫瘤進行診斷。該法工作量大,每張片子平均有幾十萬個細胞， 全憑手工機械移動顯微鏡，肉眼觀察，非常的煩瑣和勞累；醫(yī)院為此耗費大量的人力， 而且由于醫(yī)師的疲勞和主觀經(jīng)驗的限制等，誤判和漏診仍不可避免，存在較高的假陰 性率和假陽性率。
光譜成像技術(shù)可用來加大獲取的信息，加強計算機對細胞的識別能力。從原理上 講，當正常細胞的性質(zhì)發(fā)生改變時，其細胞核中的一些物質(zhì)，如脫氧核糖核酸(DNA) 的含量亦隨之而變，導致細胞核的形態(tài)、大小及核槳比例發(fā)生變化，并且變化的類型 根據(jù)細胞的種類及惡性程度而有所不同因而對一般細胞圖像灰度和形態(tài)學的分析， 最多只能得到細胞60%—70%的識別信息遠不如光譜圖像在觀察細胞形態(tài)的同時， 通過成像光譜分析，得到細胞中組成變化的信息，這些細胞化學成分定量分析信息， 使得原有的計算機圖像分析方法有了很廣泛的應用前景。將光譜成像和細胞顯微分析 系統(tǒng)結(jié)合，借助光譜來判斷細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)及成分是否異?？梢蕴岣邫z測正確率和靈敏 度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種可以增加細胞檢測的精度和提高異 常細胞檢測的準確率，同時減輕醫(yī)生的工作量，可以滿足臨床細胞學檢査自動化的用 于脫落細胞檢測的自動顯微成像儀器及檢測方法。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，用于脫落細胞檢測的自動顯微成像儀器，顯微鏡上 所裝的數(shù)碼攝像機接計算機，自動上片裝置通過自動上片控制系統(tǒng)與計算機連接，自動載物臺通過自動載物臺三維移動控制系統(tǒng)與計算機連接，計算機分別接打印機及其 它的外設(shè)、顯示器和照明系統(tǒng)、照明穩(wěn)定系統(tǒng)，自動載物臺下有濾光器、鏡。
用于檢測的自動顯微成像儀器及檢測脫落細胞的方法，涂片分析前進行染色，自 動上片裝置裝載細胞涂片到自動載物臺上，自動載物臺通過自動載物臺三維移動控制 系統(tǒng)與計算機連接，控制自動載物臺上下移動進行自動聚焦，水平移動實現(xiàn)涂片掃 描，細胞圖像經(jīng)顯微鏡放大后由數(shù)碼攝像機采集到計算機中供計算機進行圖像處理和 分析，濾光器則選出特定的光譜波段參與成像，
分析開始后，自動上片裝置自動取出一片待檢驗樣本涂片，送到載物臺的顯微 鏡物鏡下，三維自動載物臺在計算機的控制下自動聚焦后采集特定光譜段圖像送入到 計算機，采集光譜圖象要進行背底校正，校正的方法是和預先采集的空視場的圖像進 行比值或相減運算，
檢測出的細胞用二值濾波濾除噪聲后測量面積和周長，刪除明顯不屬于細胞的 雜質(zhì)，對剩下的細胞再測量細胞的光譜和其他形態(tài)參數(shù)，依據(jù)測量的參數(shù)，用模式識 別算法將測量的細胞分類成脫落細胞、白細胞、淋巴細胞和雜質(zhì)，
完成一個視場后自動移到下一視場再采集圖像分析，直至分析完所有的細胞或 達到預先設(shè)定的分析細胞數(shù)目后停止本張涂片掃描，將涂片送回玻片盒，然后取出下 一張待檢驗樣本涂片，循環(huán)反復直到分析完所有待分析樣本，
完成所有待分析樣本后，計算機將給出輔助診斷數(shù)據(jù)，由打印機打印出報告。
本發(fā)明充分利用脫落細胞的形態(tài)和光譜參數(shù)對細胞進行識別和分類，自動化程 度高、分析結(jié)果準確、可靠性強，為腫瘤篩査提供了有效手段。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是系統(tǒng)分析處理的程序流程圖
圖3是本發(fā)明電原理框圖
圖4是用本發(fā)明分析出的病變程度最大，并按病變程度降序排列的脫落細胞圖 圖5是系統(tǒng)測量出的所有脫落細胞成分含量的柱狀分布圖 圖6是系統(tǒng)測量出的所有脫落細胞成分含量和細胞面積的散點分布圖
具體實施例方式
參照圖1,本發(fā)明的顯微鏡1上所裝的數(shù)碼攝像機2接計算機10，自動上片裝 置3通過自動上片控制系統(tǒng)4與計算機10連接，自動載物臺6通過自動載物臺三維 移動控制系統(tǒng)7與計算機10連接，計算機10分別接打印機及其它的外設(shè)9、顯示器 12和照明系統(tǒng)5、照明穩(wěn)定系統(tǒng)8，自動載物臺6下有濾光器、鏡ll。由計算機IO 控制自動上片裝置3裝載細胞涂片到自動載物臺6上和從自動載物臺6卸載已分析完 成的細胞涂片。
下面通過具體實施例祥述本發(fā)明
本發(fā)明選定測定細胞內(nèi)的DNA，選定的理由是DNA定量分析在腫瘤的診斷及治療 中占有重要的地位；DNA定量的意義在于能夠很好的區(qū)分良性、惡性腫瘤及腫瘤的治 療效果等。
涂片分析前用副品紅(Parafuchisine)或硫堇(Thionine)迸行Feulgen染色， 對硫堇染色的涂片使用中心波長590nm/帶寬lOnm的濾光片濾光(若用副品紅染紫 紅色者使用560+10nm波度的濾光片)。
為保證定量測量結(jié)果穩(wěn)定可靠，需對顯微鏡照明光源增加一恒流電源，使光源 定度達到1%。。
參照圖2、圖3，計算機10控制自動上片裝置3裝載細胞涂片到自動載物臺6 上，并控制自動載物臺6上下移動進行自動聚焦，水平移動實現(xiàn)涂片掃描。計算機 10通過數(shù)碼攝像機2采集圖像。
顯微鏡聚光鏡前或在顯微鏡光源到攝像機之間光路的任何地方設(shè)置濾光器，濾 光器的帶寬為5-40nrn。本發(fā)明優(yōu)選薄膜干涉濾光器。
分析開始后，自動上片裝置3會自動取出一片待檢驗樣本涂片，送到載物臺的 顯微鏡物鏡下，三維自動載物臺6在計算機的控制下自動聚焦后采集特定光譜段 (590/10nm)圖像送入到計算機。采集光譜圖象必須進行背底校正，校正的方法是和預 先采集的空視場的圖像進行常用的比值(或相減)運算。
圖像中細胞的檢測可釆用二值域值法進行，檢測出的細胞用二值濾波濾除噪聲 后測量面積和周長，刪除明顯不屬于細胞的雜質(zhì)，對剩下的細胞再測量細胞的光譜和 其他形態(tài)參數(shù)。本發(fā)明利用590nm光譜測量細胞DNA含量。
依據(jù)測量的參數(shù)，用模式識別算法將測量的細胞(目標)分類成脫落細胞、白 細胞、淋巴細胞和雜質(zhì)。分析出的病變程度最大，并按病變程度降序排列的30個脫 落細胞如圖4所示。
完成一個視場后自動移到下一視場再采集圖像分析，直至分析完所有的細胞或達 到預先設(shè)定的條件(如達到預定的分析細胞數(shù)目)后停止本張涂片掃描，將涂片送回
玻片盒，然后取出下一張待檢驗樣本涂片。循環(huán)反復直到分析完玻片盒內(nèi)所有的待分 析樣本。
完成所有待分析樣本后，計算機將給出輔助診斷數(shù)據(jù)，它包含以下內(nèi)容 計算機識別出發(fā)生病變程度最大的30個細胞圖片；醫(yī)師點擊其中任何一個細胞， ^義器可以自動將該細胞移動到顯微鏡當前視場中央，醫(yī)師可以在鏡下復査細胞的病變程度。
細胞成分含量信息的柱狀分布圖和散點分布圖如圖5所示，正常情況下柱狀分布 圖表現(xiàn)為二倍體單峰分布，再出現(xiàn)病變時會出現(xiàn)雙峰，甚至多峰分布。散點分布圖如 圖6所示，在正常情況下散點集中在二倍體附近，豎直長條形分布，DNA含量和面積 相關(guān)性很小，再出現(xiàn)病變時散點圖會向高倍體方向散開，甚至在五倍體以上區(qū)域出現(xiàn)。
計算機還給出反映病變程度的其他定量信息，如細胞異倍體數(shù)目，細胞核面大小等。
權(quán)利要求
1、用于脫落細胞檢測的自動顯微成像儀器，其特征在于顯微鏡上所裝的數(shù)碼攝像機接計算機，自動上片裝置通過自動上片控制系統(tǒng)與計算機連接，自動載物臺通過自動載物臺三維移動控制系統(tǒng)與計算機連接，計算機分別接打印機及其它的外設(shè)、顯示器和照明系統(tǒng)、照明穩(wěn)定系統(tǒng)，自動載物臺下有濾光器、鏡。
2、 用于檢測的自動顯微成像儀器及檢測脫落細胞的方法，其特征在于涂片分析 前進行染色，自動上片裝置裝載細胞涂片到自動載物臺上，自動載物臺通過自動載物 臺三維移動控制系統(tǒng)與計算機連接，控制自動載物臺上下移動進行自動聚焦，水平移 動實現(xiàn)涂片掃描，細胞圖像經(jīng)顯微鏡放大后由數(shù)碼攝像機采集到計算機中供計算機進 行圖像處理和分析，濾光器則選出特定的光譜波段參與成像，分析開始后，自動上片裝置自動取出一片待檢驗樣本涂片，送到載物臺的顯微 鏡物鏡下，三維自動載物臺在計算機的控制下自動聚焦后采集特定光譜段圖像送入到 計算機，采集光譜圖象要進行背底校正，校正的方法是和預先采集的空視場的圖像進 行比值或相減運算，檢測出的細胞用二值濾波濾除噪聲后測量面積和周長，刪除明顯不屬于細胞的 雜質(zhì)，對剩下的細胞再測量細胞的光譜和其他形態(tài)參數(shù)，依據(jù)測量的參數(shù)，用模式識 別算法將測量的細胞分類成脫落細胞、白細胞、淋巴細胞和雜質(zhì)，完成一個視場后自動移到下一視場再采集圖像分析，直至分析完所有的細胞或 達到預先設(shè)定的分析細胞數(shù)目后停止本張涂片掃描，將涂片送回玻片盒，然后取出下 一張待檢驗樣本涂片，循環(huán)反復直到分析完所有待分析樣本，完成所有待分析樣本后，計算機將給出輔助診斷數(shù)據(jù)，由打印機打印出報告。
全文摘要
用于脫落細胞檢測的自動顯微成像儀器及檢測方法，涉及一種宮頸細胞涂片自動分析的儀器及檢測方法。儀器由顯微鏡，三維自動載物臺，自動上片裝置及其控制系統(tǒng)，照明、穩(wěn)定系統(tǒng)，濾光器，計算機，顯示器，數(shù)碼攝像機等組成。檢測法是，涂片分析染色后裝到自動載物臺上，自動載物臺上下移動進行自動聚焦，水平移動實現(xiàn)涂片掃描，細胞圖像經(jīng)顯微鏡放大、攝像送到計算機進行圖像處理和分析，檢測出的細胞用二值濾波濾除噪聲后測量面積和周長，刪除雜質(zhì)，再測量其光譜和其他形態(tài)參數(shù)，用模式識別算法將測量的細胞分類成脫落細胞、白細胞、淋巴細胞和雜質(zhì)，完成一個視場后自動下移，計算機給出輔助診斷數(shù)據(jù)。本發(fā)明自動化程度高、分析結(jié)果準確、可靠。
文檔編號G01N21/84GK101339185SQ20081004812
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月23日
發(fā)明者曾立波 申請人:武漢呵爾醫(yī)療科技發(fā)展有限公司