CN101339185B - 用于脱落细胞检测的自动显微成像仪及检测方法 - Google Patents
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Abstract
用于脱落细胞检测的自动显微成像仪器及检测方法，涉及一种宫颈细胞涂片自动分析的仪器及检测方法。仪器由显微镜，三维自动载物台，自动上片装置及其控制系统，照明、稳定系统，滤光器，计算机，显示器，数码摄像机等组成。检测法是，涂片分析染色后装到自动载物台上，自动载物台上下移动进行自动聚焦，水平移动实现涂片扫描，细胞图像经显微镜放大、摄像送到计算机进行图像处理和分析，检测出的细胞用二值滤波滤除噪声后测量面积和周长，删除杂质，再测量其光谱和其他形态参数，用模式识别算法将测量的细胞分类成脱落细胞、白细胞、淋巴细胞和杂质，完成一个视场后自动下移，计算机给出辅助诊断数据。本发明自动化程度高、分析结果准确、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种宫颈细胞涂片自动分析的仪器及检测方法。
背景技术
宫颈癌的发病率居妇科恶性肿瘤的首位，我国的宫颈癌发病率居世界第二位。巴氏宫颈抹片检查是宫颈癌早期诊断的重要内容，作为一种成功的宫颈癌筛选方法，它能提供有无癌变，炎症的种类及严重程度的大量有用信息，该法使用以来，使得我国的宫颈癌死亡率明显下降。但目前宫颈抹片的应用仍停留在人工识别阶段：即将宫颈抹片用巴氏染色法染色，在光镜下对细胞进行逐个人工的肉眼检诊，按巴氏五级分类法对女性生殖道的恶性肿瘤进行诊断。该法工作量大，每张片子平均有几十万个细胞，全凭手工机械移动显微镜，肉眼观察，非常的烦琐和劳累；医院为此耗费大量的人力，而且由于医师的疲劳和主观经验的限制等，误判和漏诊仍不可避免，存在较高的假阴性率和假阳性率。
光谱成像技术可用来加大获取的信息，加强计算机对细胞的识别能力。从原理上讲，当正常细胞的性质发生改变时，其细胞核中的一些物质，如脱氧核糖核酸(DNA)的含量亦随之而变，导致细胞核的形态、大小及核浆比例发生变化，并且变化的类型根据细胞的种类及恶性程度而有所不同：因而对一般细胞图像灰度和形态学的分析，最多只能得到细胞60％-70％的识别信息：远不如光谱图像在观察细胞形态的同时，通过成像光谱分析，得到细胞中组成变化的信息，这些细胞化学成分定量分析信息，使得原有的计算机图像分析方法有了很广泛的应用前景。将光谱成像和细胞显微分析系统结合，借助光谱来判断细胞内结构及成分是否异常可以提高检测正确率和灵敏度。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可以增加细胞检测的精度和提高异常细胞检测的准确率，同时减轻医生的工作量，可以满足临床细胞学检查自动化的用于脱落细胞检测的自动显微成像仪器及检测方法。
本发明目的的实现方式为，用于脱落细胞检测的自动显微成像仪器，显微镜上所装的数码摄像机接计算机，自动上片装置通过自动上片控制系统与计算机连接，自动载物台通过自动载物台三维移动控制系统与计算机连接，计算机分别接打印机及其它的外设、显示器和照明系统、照明稳定系统，自动载物台下有滤光器、镜。
用于检测的自动显微成像仪器及检测脱落细胞的方法，涂片分析前进行染色，自动上片装置装载细胞涂片到自动载物台上，自动载物台通过自动载物台三维移动控制系统与计算机连接，控制自动载物台上下移动进行自动聚焦，水平移动实现涂片扫描，细胞图像经显微镜放大后由数码摄像机采集到计算机中供计算机进行图像处理和分析，滤光器则选出特定的光谱波段参与成像，
分析开始后，自动上片装置自动取出一片待检验样本涂片，送到载物台的显微镜物镜下，三维自动载物台在计算机的控制下自动聚焦后采集特定光谱段图像送入到计算机，采集光谱图象要进行背底校正，校正的方法是和预先采集的空视场的图像进行比值或相减运算，
检测出的细胞用二值滤波滤除噪声后测量面积和周长，删除明显不属于细胞的杂质，对剩下的细胞再测量细胞的光谱和其他形态参数，依据测量的参数，用模式识别算法将测量的细胞分类成脱落细胞、白细胞、淋巴细胞和杂质，
完成一个视场后自动移到下一视场再采集图像分析，直至分析完所有的细胞或达到预先设定的分析细胞数目后停止本张涂片扫描，将涂片送回玻片盒，然后取出下一张待检验样本涂片，循环反复直到分析完所有待分析样本，
完成所有待分析样本后，计算机将给出辅助诊断数据，由打印机打印出报告。
本发明充分利用脱落细胞的形态和光谱参数对细胞进行识别和分类，自动化程度高、分析结果准确、可靠性强，为肿瘤筛查提供了有效手段。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是系统分析处理的程序流程图
图3是本发明电原理框图
图4是用本发明分析出的病变程度最大，并按病变程度降序排列的脱落细胞图
图5是系统测量出的所有脱落细胞成分含量的柱状分布图
图6是系统测量出的所有脱落细胞成分含量和细胞面积的散点分布图
具体实施方式
参照图1，本发明的显微镜1上所装的数码摄像机2接计算机10，自动上片装置3通过自动上片控制系统4与计算机10连接，自动载物台6通过自动载物台三维移动控制系统7与计算机10连接，计算机10分别接打印机及其它的外设9、显示器12和照明系统5、照明稳定系统8，自动载物台6下有滤光器、镜11。由计算机10控制自动上片装置3装载细胞涂片到自动载物台6上和从自动载物台6卸载已分析完成的细胞涂片。
下面通过具体实施例祥述本发明：
本发明选定测定细胞内的DNA，选定的理由是DNA定量分析在肿瘤的诊断及治疗中占有重要的地位；DNA定量的意义在于能够很好的区分良性、恶性肿瘤及肿瘤的治疗效果等。
涂片分析前用副品红(Parafuchisine)或硫堇(Thionine)进行Feulgen染色，对硫堇染色的涂片使用中心波长590nm/带宽10nm的滤光片滤光(若用副品红染紫红色者使用560+10nm波度的滤光片)。
为保证定量测量结果稳定可靠，需对显微镜照明光源增加一恒流电源，使光源定度达到1‰。
参照图2、图3，计算机10控制自动上片装置3装载细胞涂片到自动载物台6上，并控制自动载物台6上下移动进行自动聚焦，水平移动实现涂片扫描。计算机10通过数码摄像机2采集图像。
显微镜聚光镜前或在显微镜光源到摄像机之间光路的任何地方设置滤光器，滤光器的带宽为5-40nrn。本发明优选薄膜干涉滤光器。
分析开始后，自动上片装置3会自动取出一片待检验样本涂片，送到载物台的显微镜物镜下，三维自动载物台6在计算机的控制下自动聚焦后采集特定光谱段(590/10nm)图像送入到计算机。采集光谱图象必须进行背底校正，校正的方法是和预先采集的空视场的图像进行常用的比值(或相减)运算。
图像中细胞的检测可采用二值域值法进行，检测出的细胞用二值滤波滤除噪声后测量面积和周长，删除明显不属于细胞的杂质，对剩下的细胞再测量细胞的光谱和其他形态参数。本发明利用590nm光谱测量细胞DNA含量。
依据测量的参数，用模式识别算法将测量的细胞(目标)分类成脱落细胞、白细胞、淋巴细胞和杂质。分析出的病变程度最大，并按病变程度降序排列的30个脱落细胞如图4所示。
完成一个视场后自动移到下一视场再采集图像分析，直至分析完所有的细胞或达到预先设定的条件(如达到预定的分析细胞数目)后停止本张涂片扫描，将涂片送回玻片盒，然后取出下一张待检验样本涂片。循环反复直到分析完玻片盒内所有的待分析样本。
完成所有待分析样本后，计算机将给出辅助诊断数据，它包含以下内容：
计算机识别出发生病变程度最大的30个细胞图片；医师点击其中任何一个细胞，仪器可以自动将该细胞移动到显微镜当前视场中央，医师可以在镜下复查细胞的病变程度。
细胞成分含量信息的柱状分布图和散点分布图如图5所示，正常情况下柱状分布图表现为二倍体单峰分布，再出现病变时会出现双峰，甚至多峰分布。散点分布图如图6所示，在正常情况下散点集中在二倍体附近，竖直长条形分布，DNA含量和面积相关性很小，再出现病变时散点图会向高倍体方向散开，甚至在五倍体以上区域出现。
计算机还给出反映病变程度的其他定量信息，如细胞异倍体数目，细胞核面大小等。
Claims (2)
1.利用自动显微成像仪器检测脱落细胞DNA含量的方法，其特征在于自动显微成像仪器包括显微镜、计算机及其它的外设，显微镜上所装的数码摄像机接计算机，显微镜的自动上片装置通过自动上片控制系统与计算机连接，显微镜的自动载物台通过自动载物台三维移动控制系统与计算机连接，自动载物台下有滤光器、镜，计算机分别接其它的外设，其它外设包括打印机、显示器和照明系统、照明稳定系统；
在涂片分析前，对待检验样本涂片进行福尔根染色，滤光器选出中心波长590纳米/带宽10纳米的带通滤光片参与成像，
分析开始后，自动上片装置自动取出一片待检验样本涂片，送到载物台的显微镜物镜下，三维自动载物台在计算机的控制下自动聚焦后采集特定光谱段图像送入到计算机中供计算机进行图像处理和分析，滤光器设置为中心波长590纳米/带宽10纳米的特定光谱段，采集光谱图象要进行背底校正，校正的方法是和预先采集的空视场的图像进行比值或相减运算，
检测出的细胞用二值滤波滤除噪声后测量面积和周长，删除明显不属于细胞的杂质，对剩下的细胞再测量细胞的光谱和其他形态参数，利用590纳米光谱测量细胞内DNA含量，依据测量的参数，利用模式识别算法将测量的细胞分类成脱落细胞、白细胞、淋巴细胞和杂质，
完成一个视场后自动移到下一视场再采集图像分析，直至分析完所有的细胞或达到预先设定的分析细胞数目后停止本张涂片扫描，将涂片送回玻片盒，然后取出下一张待检验样本涂片，循环反复直到分析完所有待分析样本，
完成所有待分析样本后，计算机将给出辅助诊断数据，辅助诊断数据包含细胞DNA含量信息的柱状分布图和散点分布图，由打印机打印出报告。
2.根据权利要求1所述的利用自动显微成像仪器检测脱落细胞DNA含量的方法，其特征在于辅助诊断数据还可包括细胞异倍体数目。
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