一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像分析領(lǐng)域，具體涉及一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]血管是生物運(yùn)送血液的管道。人體正常組織或病變組織均含有血管，尤其是某些病變(如惡性腫瘤)組織含有豐富血管，并形成血管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。病理組織切片是進(jìn)行病理診斷的主要載體，其中，組織血管的形態(tài)、數(shù)量等特征可以作為某些疾病(如惡性腫瘤)輔助診斷的依據(jù)。目前評(píng)估組織血管特征的方法包括血管形態(tài)描述、血管密度計(jì)算、血管特異性分子標(biāo)記物免疫組化染色等。然而，目前尚缺乏定量判斷血管形態(tài)復(fù)雜程度的指標(biāo)。
[0003]分形維數(shù)是分形幾何學(xué)中的一個(gè)指標(biāo)，已在材料學(xué)、建筑學(xué)、數(shù)字圖像分析等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在生物醫(yī)學(xué)中，分形維數(shù)被用于評(píng)價(jià)形態(tài)特征的復(fù)雜性，包括細(xì)胞核形態(tài)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和腫瘤組織邊緣粗糙程度等。目前，尚未建立一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，該方法操作簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、誤差較小，所得分形維數(shù)能完整、有效反映被檢測(cè)組織微血管形態(tài)的復(fù)雜性和數(shù)量。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，包括如下進(jìn)行的步驟:
[0007](I)將待檢組織進(jìn)行常規(guī)制片得組織切片；
[0008](2)將步驟(I)所得的組織切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色標(biāo)記血管得染色切片，然后采用圖像采集設(shè)備攝取染色切片的二維結(jié)構(gòu)圖像得數(shù)字切片；
[0009](3)從步驟(2)所得的數(shù)字切片中截取含微血管豐富的“熱點(diǎn)區(qū)”，命名為圖像A ;
[0010](4)在HSB色彩空間內(nèi)基于閾值法提取步驟(3)所得的圖像A的染色陽性目標(biāo)區(qū)±或，得圖像A1，然后將圖像A1轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，得到圖像B ;
[0011](5)對(duì)步驟(4)所得的圖像B進(jìn)行圖像骨骼化處理，得到圖像C ;
[0012](6)采用盒形計(jì)數(shù)法計(jì)算所述步驟(5)中圖像C的分形維數(shù)mvFD，具體為:以像素值4、8、16、32、64、128、256為正方形盒邊長(zhǎng)ε，分別計(jì)算覆蓋圖像C中所有目標(biāo)區(qū)域即二進(jìn)制值為I的區(qū)域所需要的最小的非重疊方盒數(shù)Ν( ε );以log ε為橫坐標(biāo)，log Ν( ε )為縱坐標(biāo)，作散點(diǎn)圖，以最小二乘法作線性回歸，得到回歸方程:log Ν( ε ) = a.log ε +b，根據(jù)此方程，a的相反數(shù)即被認(rèn)為是mvFD。
[0013]進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述步驟(2)中，所述免疫組織化學(xué)染色是抗⑶34免疫組化染色。
[0014]更進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述抗⑶34免疫組化染色采用DAB顯色。
[0015]進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述步驟(2)中，所述圖像采集設(shè)備為切片全景掃描儀。
[0016]進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述步驟(3)中，從所述數(shù)字切片中截取3-5個(gè)含微血管最豐富的“熱點(diǎn)區(qū)”，命名為圖像A ;
[0017]進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述步驟(3)中，所述圖像A的像素不低于1920X1080。
[0018]進(jìn)一步，所述的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，所述步驟(4)中，所述閾值法設(shè)定的參數(shù)為:H:0-90 和 215-255，S:25-255 或 S:38-255, B:0_255。
[0019]本發(fā)明的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，該方法操作簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、誤差較小，血管分形維數(shù)能完整、有效反映被檢測(cè)組織微血管形態(tài)的復(fù)雜性、數(shù)量及分布狀態(tài)。
[0020]腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的腫瘤之一。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是惡性程度最高的膠質(zhì)瘤(WHO IV級(jí))，占所有膠質(zhì)瘤的50%，治療困難、預(yù)后差且復(fù)發(fā)率高。臨床上主要基于病理診斷，依據(jù)包括瘤細(xì)胞異型性、壞死和血管增生等特征，其中，血管增生最具特征性，表現(xiàn)為血管具有多種復(fù)雜形態(tài)，即呈現(xiàn)“異型血管”，其在同一瘤體內(nèi)、不同瘤體之間分布具有較大異質(zhì)性。血管形態(tài)的復(fù)雜性和分布的異質(zhì)性對(duì)于輔助膠質(zhì)母細(xì)胞瘤診斷具有重要意義?，F(xiàn)有反映膠質(zhì)瘤血管形態(tài)和分布特性的指標(biāo)包括定性指標(biāo)(將異型血管分為血管簇樣、腎小球樣和花環(huán)樣等)和定量指標(biāo)如微血管密度和血管直徑、分支數(shù)等。但是，定性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)主觀性較大，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；微血管密度僅能反映血管數(shù)量，且由于異型血管形態(tài)的復(fù)雜性其計(jì)數(shù)誤差較大；血管直徑和分支數(shù)統(tǒng)計(jì)容易造成選擇誤差。因此，需要一個(gè)能反映膠質(zhì)母細(xì)胞瘤微血管形態(tài)復(fù)雜性和數(shù)量且計(jì)算簡(jiǎn)便、誤差較小的新指標(biāo)，微血管分形維數(shù)有望符合上述要求。
[0021]有鑒于此，本發(fā)明的另一目的在于提供一種腦膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，包括如下進(jìn)行的步驟:
[0022](I)將待檢組織進(jìn)行切片得組織切片；
[0023](2)將步驟(I)所得的組織切片進(jìn)行進(jìn)行抗⑶34免疫組化染色標(biāo)記血管得染色切片，然后使用切片全景掃描儀掃描獲得數(shù)字切片；
[0024](3)從步驟⑵所得的數(shù)字切片中截取3-5個(gè)含微血管最豐富的“熱點(diǎn)區(qū)”，圖像像素為1920X 1080，命名為圖像A ;
[0025](4)對(duì)步驟(3)所得的圖像A使用圖像分析軟件在HSB色彩空間內(nèi)基于閾值法提取免疫組化染色陽性目標(biāo)區(qū)域，得圖像A1，所述閾值法所設(shè)定的參數(shù)為:H:0-90和215-255, S:25-255, B:0-255 ;然后使用所述的圖像分析軟件將圖像A1轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，得到圖像B ；
[0026](5)對(duì)步驟(4)所得的圖像B使用步驟(4)所述的圖像分析軟件進(jìn)行圖像骨骼化處理，得到圖像C ;
[0027](6)采用盒形計(jì)數(shù)法計(jì)算所述步驟(5)中圖像C的分形維數(shù)mvFD，具體為:以像素值4、8、16、32、64、128、256為正方形盒邊長(zhǎng)ε，分別計(jì)算覆蓋圖像C中所有目標(biāo)區(qū)域即二進(jìn)制值為I的區(qū)域所需要的最小的非重疊方盒數(shù)Ν( ε );以log ε為橫坐標(biāo)，log Ν( ε )為縱坐標(biāo)，作散點(diǎn)圖，以最小二乘法作線性回歸，得到回歸方程:log Ν( ε ) = a.log ε +b，根據(jù)此方程，a的相反數(shù)即被認(rèn)為是mvFD。
[0028]本發(fā)明的一種腦膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，該方法操作簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、誤差較小，膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)能完整、有效反映膠質(zhì)母細(xì)胞瘤微血管復(fù)雜程度。
【附圖說明】
[0029]圖1本發(fā)明的一種組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法的流程圖。
[0030]圖2膠質(zhì)瘤不同血管形態(tài)微血管分形維數(shù)比較(A:毛細(xì)血管樣；B:血管簇樣；C:腎小球樣;D:花環(huán)樣；E:A-D四種血管形態(tài)mvFD比較。林，Ρ〈0.01)。
[0031]圖3不同級(jí)別膠質(zhì)瘤微血管分形維數(shù)比較(I，I1:低級(jí)別膠質(zhì)瘤；ΙΙΙ，IV:高級(jí)別膠質(zhì)瘤。*，Ρ〈0.05 ;**，Ρ〈0.01)。
[0032]圖4基于mvFD表達(dá)水平差異的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者Kaplan-Meier生存曲線(A:總生存期:無進(jìn)展生存期)。
[0033]圖5化療和非化療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者基于mvFD表達(dá)水平差異的Kaplan-Meier生存曲線對(duì)比(A:化療患者組:非化療患者組)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0035]以下實(shí)施例中，以膠質(zhì)母細(xì)胞瘤樣本(來自重慶市西南醫(yī)院和北京市天壇醫(yī)院)為例，具體闡述本發(fā)明的組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法，其中以Image J 1.46s圖像分析軟件進(jìn)行處理分析。
[0036]實(shí)施例1膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算方法
[0037]1、膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算
[0038]按照?qǐng)D1所示的流程圖進(jìn)行膠質(zhì)瘤組織微血管分形維數(shù)的計(jì)算，具體步驟如下:
[0039](I)將待檢組織采用切片機(jī)進(jìn)行常規(guī)制片得組織切片；
[0040](2)將步驟(I)所得的組織切片進(jìn)行抗⑶34免疫組化染色標(biāo)記血管(采用DAB顯色法)得染色切片，然后使用切片全景掃描儀掃描獲得數(shù)字切片；
[0041](3)從步驟⑵所得的數(shù)字切片中截取3-5個(gè)含微血管最豐富的“熱點(diǎn)區(qū)”，圖像像素為1920X 1080，命名為圖像A