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一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置及工作方法

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一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,包括分別與計(jì)算機(jī)相連的激光光源部、顯微鏡采集部和載物臺(tái)部;無(wú)需染色或利用細(xì)胞表面的抗體/抗原反應(yīng)就能夠自動(dòng)識(shí)別血細(xì)胞,利用高光譜圖像實(shí)現(xiàn)利用細(xì)胞形態(tài)學(xué)及光譜特征變化進(jìn)行血細(xì)胞識(shí)別。該系統(tǒng)為技術(shù)特點(diǎn)為自動(dòng)化無(wú)損的人體血細(xì)胞識(shí)別技術(shù)。
【專利說(shuō)明】一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置及工作方法,屬于血細(xì)胞的識(shí)別的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)輔助血細(xì)胞分析技術(shù)經(jīng)過(guò)近50年的發(fā)展,目前已經(jīng)不僅局限在進(jìn)行常規(guī)血細(xì)胞分析,近年來(lái)它增加了許多擴(kuò)展的功能,如對(duì)網(wǎng)織紅細(xì)胞(RET)的計(jì)數(shù)和分析(Bayer ADVIA120 型;Sysmex SE-9000/SE-9500/XE-2100 型;CoulterMAXM/STKS/HmX/GEN.S型;Abbott CELL-DYN3200/3500R/4000型等)、幼稚細(xì)胞分析和有核紅細(xì)胞分析功能(Sysmex SF-3000/SE-9000/SE-9500/XE-2100;Bayer ADVIA120;AbbottCELL-DYN3500/4000 ;Coulter HmX/LH750/GEN.SSystem2 型等),更有一些儀器把流式細(xì)胞分析儀的某些功能合并到血細(xì)胞分析儀上,這樣在進(jìn)行常規(guī)血細(xì)胞分析時(shí)就可以得到某些淋巴細(xì)胞亞群的分析結(jié)果(如Coulter STKS上可以同時(shí)測(cè)定⑶4和⑶8,在AbbottCELL-DYN4000 上可以測(cè)定 CD3、CD4、CD8 和 CD61。
[0003]這些細(xì)胞分析儀器的血細(xì)胞測(cè)定和分析的方法多集中于電阻抗法或激光散射法,此外,在白細(xì)胞分類(lèi)上,一些廠家采用了多種方法結(jié)合的思路,例如Coutler采用了 VCS技術(shù),即體積測(cè)量、射頻高頻傳導(dǎo)性和激光散射技術(shù);在紅細(xì)胞和血小板分析上采用了光學(xué)和電阻法結(jié)合的處理方法,以期得到更準(zhǔn)確的結(jié)果;對(duì)血紅蛋白測(cè)定不僅使用比色法,同時(shí)還使用激光散射法進(jìn)行單個(gè)紅細(xì)胞血紅蛋白量的分析,以盡量減少高白細(xì)胞、乳糜血、高膽紅素等對(duì)血紅蛋白比色的影響等等。這些方法的綜合使用在一定程度上提高了細(xì)胞識(shí)別分析的精度,但同時(shí)也帶來(lái)分析過(guò)程復(fù)雜度和使用成本的極大提高,例如:這些儀器往往需要6種以上的試劑聯(lián)合使用,Bayer ADVIA120型需要多達(dá)11種試劑,而這些試劑由于技術(shù)含量較高,專用性強(qiáng),生產(chǎn)技術(shù)要求高,且各廠家產(chǎn)品之間不能混用,從而造成檢測(cè)成本居高不下。更為重要的是,目前這些技術(shù)無(wú)論是五分類(lèi)還是更多的分類(lèi),大多針對(duì)外周血正常細(xì)胞,而對(duì)外周血異常細(xì)胞及骨髓細(xì)胞的識(shí)別仍然主要依賴人工。
[0004]隨著計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)和人工智能研究的不斷發(fā)展,人們把目光投向了對(duì)細(xì)胞圖像的自動(dòng)識(shí)別上,希望計(jì)算機(jī)能做到與醫(yī)學(xué)專家一樣快速準(zhǔn)確地識(shí)別各類(lèi)外周血細(xì)胞及各階段骨髓細(xì)胞并做出相應(yīng)的診斷,這樣將大大的提高檢查效率,減少人為誤差?,F(xiàn)有的基于顯微圖像的血細(xì)胞自動(dòng)診斷分析中,基本都是以在顯微鏡下拍攝的血液涂片的兩維彩色或者灰度圖像為研究對(duì)象,由于這些圖像只能夠提供灰度或者色彩等有限的信息,使得血細(xì)胞的自動(dòng)分析算法相對(duì)復(fù)雜,而且只能從形態(tài)、顏色角度對(duì)血細(xì)胞進(jìn)行分析,不能從生化角度對(duì)病變細(xì)胞進(jìn)行更為深入的分析。且由于圖像中細(xì)胞形態(tài)復(fù)雜、細(xì)胞常重疊,標(biāo)本制作時(shí)染色不好等原因,給基于傳統(tǒng)成像技術(shù)的血細(xì)胞自動(dòng)圖像識(shí)別帶來(lái)諸多困難,血細(xì)胞種類(lèi)較多、形態(tài)學(xué)差別細(xì)微是識(shí)別準(zhǔn)確率難以提高的瓶頸。
[0005]在典型的流式細(xì)胞儀中,使用鞘液內(nèi)懸浮顆粒的流體動(dòng)力聚焦獲得細(xì)胞單列,并且其光源是特定波長(zhǎng)的激光器。[0006]人體血細(xì)胞光譜特性的深入研究以及顯微高光譜成像技術(shù)的發(fā)展,為血細(xì)胞檢測(cè)識(shí)別及分析提供了新的技術(shù)手段。高光譜成像技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了光譜和圖像合一進(jìn)行觀測(cè)的新方向,高光譜圖像序列的每一幀都是對(duì)應(yīng)于某一特定譜段上對(duì)同一場(chǎng)景的成像,每個(gè)像素點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)觀測(cè)向量,這個(gè)觀測(cè)向量的數(shù)值按照不同波段依次排列就可以近似連成一條光譜曲線,因而可以說(shuō)高光譜圖像是在二維空間圖像的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)光譜維,它既包含了觀測(cè)目標(biāo)的空間信息也包含了其光譜信息。較之傳統(tǒng)成像方式,高光譜顯微成像將為細(xì)胞檢測(cè)及分析提供空間形態(tài)信息及所含生化成分的光譜信息,從而為提高識(shí)別率及識(shí)別速度并降低分析成本提供了條件。此技術(shù)對(duì)白血病細(xì)胞識(shí)別更具優(yōu)勢(shì),如急性白血病,不同的白血病細(xì)胞除了具有其獨(dú)特的形態(tài)學(xué)特征外,還含有大量的不同的化學(xué)成分(如過(guò)氧化酶、特異性酯酶、非特異性酯酶等酶類(lèi)物質(zhì))。可對(duì)細(xì)胞大小、形狀、內(nèi)部復(fù)雜性等物理特征做出判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置。
[0008]本發(fā)明還提供一種上述自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置的工作方法。該識(shí)別方法是基于透射光光譜變化及形態(tài)分析來(lái)對(duì)血細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別的方法,無(wú)需染色或利用細(xì)胞表面的抗體/抗原反應(yīng)就能夠自動(dòng)識(shí)別血細(xì)胞的識(shí)別。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,包括分別與計(jì)算機(jī)相連的激光光源部、顯微鏡采集部和載物臺(tái)部;
[0011]所述的激光光源部包括光源控制模塊和超連續(xù)激光光源;
[0012]所述顯微鏡采集部包括與計(jì)算機(jī)順次連接的近紅外敏感感光部件、聲光調(diào)制分光器和顯微鏡;在超連續(xù)激光照射下血細(xì)胞切片經(jīng)顯微鏡的物鏡及目鏡光路進(jìn)入顯微鏡的分光器,之后由近紅外敏感部件實(shí)現(xiàn)成像,其中所述分光器用于將混合光分解為個(gè)波段的單純光;
[0013]所述載物臺(tái)部包括載物臺(tái)控制模塊和載物臺(tái),所述載物臺(tái)控制模塊通過(guò)RS-232鏈路與計(jì)算機(jī)通信,接受計(jì)算機(jī)指令:計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-232鏈路控制載物臺(tái)上下左右前后移動(dòng),使顯微鏡的目鏡對(duì)準(zhǔn)血細(xì)胞切片上的待檢測(cè)區(qū)域。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述光源控制模塊包括單片機(jī)PIC16F628a、恒流驅(qū)動(dòng)電路和RS-485通信鏈路,所述恒流驅(qū)動(dòng)電路用以驅(qū)動(dòng)超連續(xù)激光光源向所述顯微鏡提供400nm-2500nm的連續(xù)光譜的照明;所述單片機(jī)通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò),以獲取對(duì)光源啟停的指令;計(jì)算機(jī)可通過(guò)USB接口經(jīng)所述單片機(jī)控制光源啟停及光源亮度。該型號(hào)單片機(jī)體積小、功耗低、價(jià)格便宜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述近紅外敏感感光部件的型號(hào)為JAI BM-141GE。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述載物臺(tái)控制模塊包括51系列單片機(jī)。
[0017]一種上述自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置的工作方法,包括步驟如下:
[0018](I)所述近紅外敏感感光部件由顯微鏡獲取到的血細(xì)胞的高光譜圖像經(jīng)傳輸鏈路至計(jì)算機(jī);所述的傳輸鏈路為以太網(wǎng);
[0019](2)為克服動(dòng)態(tài)干擾,利用計(jì)算機(jī)上對(duì)獲取的高光譜圖像進(jìn)行電子穩(wěn)相操作,具體過(guò)程如下:
[0020]Stepl.將每一幅圖像分成宏塊,優(yōu)選的,所述宏塊的大小為16X 16像素;
[0021]Step2.以第一幅圖像做為參考幀,對(duì)于第一幅圖像中的每一宏塊,在其后的每一幅圖像中相應(yīng)搜索區(qū)域中,按照匹配準(zhǔn)則,搜索最佳匹配塊,即按照平均灰度差值最小的匹配快;計(jì)算出與參考幀中宏塊對(duì)應(yīng)的后續(xù)幀中宏塊與參考幀宏塊之間的相對(duì)位移,即該宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量;
[0022]所述的匹配準(zhǔn)則為MAD平均絕對(duì)誤差準(zhǔn)則:
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,其特征在于,該裝置包括分別與計(jì)算機(jī)相連的激光光源部、顯微鏡采集部和載物臺(tái)部; 所述的激光光源部包括光源控制模塊和超連續(xù)激光光源; 所述顯微鏡采集部包括與計(jì)算機(jī)順次連接的近紅外敏感感光部件、聲光調(diào)制分光器和顯微鏡;在超連續(xù)激光照射下血細(xì)胞切片經(jīng)顯微鏡的物鏡及目鏡光路進(jìn)入顯微鏡的分光器,之后由近紅外敏感部件實(shí)現(xiàn)成像,其中所述分光器用于將混合光分解為個(gè)波段的單純光; 所述載物臺(tái)部包括載物臺(tái)控制模塊和載物臺(tái),所述載物臺(tái)控制模塊通過(guò)RS-232鏈路與計(jì)算機(jī)通信,接受計(jì)算機(jī)指令:計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-232鏈路控制載物臺(tái)上下左右前后移動(dòng),使顯微鏡的目鏡對(duì)準(zhǔn)血細(xì)胞切片上的待檢測(cè)區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,其特征在于,所述光源控制模塊包括單片機(jī)PIC16F628a、恒流驅(qū)動(dòng)電路和RS-485通信鏈路,所述恒流驅(qū)動(dòng)電路用以驅(qū)動(dòng)超連續(xù)激光光源向所述顯微鏡提供400nm-2500nm的連續(xù)光譜的照明;所述單片機(jī)通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò),以獲取對(duì)光源啟停的指令;計(jì)算機(jī)可通過(guò)USB接口經(jīng)所述單片機(jī)控制光源啟停及光源亮度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,其特征在于,所述近紅外敏感感光部件的型號(hào)為JAI BM-141GE。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置,其特征在于,所述載物臺(tái)控制模塊包括51系列單片機(jī)。
5.一種如權(quán)利要求1所述自動(dòng)化血細(xì)胞識(shí)別裝置的工作方法,包括步驟如下: (1)所述近紅外敏感感光部件由顯微鏡獲取到的血細(xì)胞的高光譜圖像經(jīng)傳輸鏈路至計(jì)算機(jī);所述的傳輸鏈路為以太網(wǎng); (2)為克服動(dòng)態(tài)干擾,利用計(jì)算機(jī)上對(duì)獲取的高光譜圖像進(jìn)行電子穩(wěn)相操作,具體過(guò)程如下: Stepl.將每一幅圖像分成宏塊,優(yōu)選的,所述宏塊的大小為16X16像素; Step2.以第一幅圖像做為參考幀,對(duì)于第一幅圖像中的每一宏塊,在其后的每一幅圖像中相應(yīng)搜索區(qū)域中,按照匹配準(zhǔn)則,搜索最佳匹配塊,即按照平均灰度差值最小的匹配快;計(jì)算出與參考幀中宏塊對(duì)應(yīng)的后續(xù)幀中宏塊與參考幀宏塊之間的相對(duì)位移,即該宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量; 所述的匹配準(zhǔn)則為MAD平均絕對(duì)誤差準(zhǔn)則:
【文檔編號(hào)】G01N15/10GK103604737SQ201310666230
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】鄭成云, 劉治, 李曉梅, 陳穎潔 申請(qǐng)人:山東大學(xué)
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