CN103698538A - 结核感染t细胞免疫斑点分析仪及其图像生成数据分析方法 - Google Patents

Abstract

结核感染T细胞免疫斑点分析仪，属于电子医疗仪器领域，包括一体化机箱，载物平台，上方设有高清晰显微单筒镜头及其升降架，装有环形LED光源、高分辨率彩色CCD摄像头，运动系统的控制单元由PLC控制器组成，固定在在箱内并连接到计算机系统；载物平台依靠两正交滚珠丝杠机构在箱体底板平面作x、y方向精确运动，载物平台上有一个观察结核感染T细胞免疫斑点的可拆卸96孔细胞培养板及其固定夹片，在载物平台表面位置处还设有一个使图像更清晰的LED底光源装置，控制单元将CCD摄像头采集到的静态图像传输给计算机。其图像生成数据分析方法按流程步骤进行。该分析仪集运动控制、图像采集和图像分析为一体，工作效率高。

Description

结核感染T细胞免疫斑点分析仪及其图像生成数据分析方法

技术领域

本发明属于电子医疗仪器领域，特别涉及到一种用于临床诊断分析的结核感染T细胞免疫斑点分析仪及其图像生成数据分析方法。

背景技术

作为医学临床诊断分析仪器，包括各种全自动或半自动的生化分析仪，它们的共同特点是提取和检测人体生物化学方面的某些特征，采用计算机进行分析和处理。结核感染T细胞免疫斑点分析仪就是用于临床诊断，针对结核病感染临床实验与诊断分析的仪器设备。

本仪器为集运动控制、图像采集及图像分析三大功能结合为一体的临床诊断设备，在国内外尚属首创。迄今为止，在已知技术中，只有用于科研领域的检测酶联斑点的一体化设备，检测结核感染T细胞免疫斑点的方法仅有分立的专用设备，分别在显微镜下进行人工肉眼计数分析，通过电子显微镜进行局部的图像数据采集、再将图片导入电脑里通过图像软件进行计算机人工处理，使用中不仅步骤繁琐，而且精度低，给使用者造成极其不便；为了提高检测分析效率与精度，本公司创新研制了将上述集运动控制、图像采集及图像分析等三项功能结合为一体的一体化分析仪，满足了用户和患者要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，针对在已知技术中，进行结核感染T细胞免疫斑点检测与分析时仅能依靠各单独的专门性设备一项项地操作，使本项目的检测分析工作繁琐、低效且准确度低，为了克服这些缺点，需要设计一个集运动控制、自动图像采集保存和图像分析诊断数据输出三大功能为一体的自动化医学分析仪器；本发明的目的，是为提供一种结核感染T细胞免疫斑点分析仪及其图像生成数据分析方法，为了达到这一发明目的，是采用以下技术方案来实现的：一种结核感染T细胞免疫斑点分析仪，主要包括该分析仪的一体化机箱，机箱下部设有高精度载物平台，其平台上方设有高清晰显微单筒镜头及其升降架，该单筒镜头物镜处装配有环形LED光源，单筒镜头目镜部分设有高分辨率彩色CCD摄像头，运动系统的控制单元由PLC控制器组成，固定在在箱内电气安装板并连接到计算机系统；其特征在于，所述载物平台依靠装在箱体内底板上的两正交滚珠丝杠机构在箱体底板平面作x、y方向精确运动，载物平台上安装固定一个观察结核感染T细胞免疫斑点的可拆卸96孔细胞培养板及其固定夹片，在载物平台表面位置处还设有一个使图像更清晰的LED底光源装置，控制单元将CCD摄像头采集到的静态图像传输给计算机。上位机拍摄软件根据不同指令发送相应信号给电机驱动器，带动载物平台自动移动到准确位置；插在计算机主板上的1394数据采集卡与高分辨率彩色CCD摄像头通过数据线相连与上位机拍摄软件通讯，对图像采用高斯平滑滤波和Canny算法(边缘检测算法中的一种方法)进行细胞培养板孔自动居中，拍摄软件将采集到的图像保存在硬盘上相应工程目录中；分析软件打开硬盘中的数据图片，对结核感染T细胞免疫斑点图像进行自动数据分析，输出每一个患者的检测结果。所述带LED底光源装置的载物平台，采用PLC控制器控制两台步进电机，通过滚珠丝杠机构传动，驱动载物平台在箱体底板平面作x、y方向运动，x、y方向运动极限位置处有限位传感器控制止动。所述步进电机驱动输入电压、电机驱动器输入电压、限位传感器输入电压均为DC24V。所述载物平台X轴行程范围为0～65±2mm，Y轴行程范围为0～100±2mm，重复定位精度为±0.015mm。一种按上述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪所生成图像数据分析的方法，其特征在于，按以下步骤进行：①建立病人患者信息、确认样本板的孔号位置，选用可拆卸96孔细胞培养板或不可拆卸96、48、24、12、6孔细胞培养板；②对板孔对角线的A1孔和H12孔自动定位图像采用高斯平滑滤波和Canny算法与PLC控制器进行板孔自动定位；③根据用户在样本板上选择的孔号，对图像采用高斯平滑滤波和Canny算法进行自动居中补偿，采集该孔对应图像；④载物平台出仓取出样本；⑤进入分析软件界面打开硬盘中采集的病人样本图片；⑥设置分析基准圆获取自动分析参数：峰值、色调、直径、饱和度、对比度、晕状值、扩散度；⑦对图像进行高斯平滑滤波，对图像进行边缘检测，采用5*5搜索图像找出下跌灰度极值点，以该点为中心点进行上下左右查找每一个边界值，通过边缘点和中心点位置确定斑点半径大小。通过中心，半径计算斑点范围反过来验证边缘数据，根据通过验证的边缘数据统计出结核感染T细胞免疫斑点个数进行全自动计数；⑧计算统计结核感染T细胞免疫斑点个数、面积、光密度、位置坐标；⑨质控数据、生成数据图片、输出患者临床检验结果。图像生成后，为避免图像中噪声点干扰，采用高斯平滑滤波方法进行噪声处理。图像生成后的计数部分，通过峰值、色调、直径、饱和度、对比度、晕状值、扩散度等参数统计出结核感染T细胞免疫斑点个数进行全自动计数操作，也可以采用人为干预的手动操作进行计算，判断计数的结果、得出患者是否感染结核病。

本发明的有益效果是，该结核感染T细胞免疫斑点分析仪集运动控制、图像采集和图像分析为一体，工作效率高，测量精度好，系统稳定、可靠，同时通过弥补对细胞培养板的孔距误差不一致性、进行板孔自动识别居中，和优化图像处理算法，使图像分析软件处理速度快，又不减少斑点识别的准确度，给临床工作者提供极大的效率。

附图说明

图1为该结核感染T细胞免疫斑点分析仪结构示意图

图2为该分析仪中各部件间连接关系示意图

图3为自动化载物平台控制部分电路原理图

图4为自动化载物平台上96孔细胞培养板和固定板夹片示意图

图5为该分析仪的图像生成数据分析方法各部分流程方框图

图6为关于运动拍摄程序流程图

图7为关于图像分析中全自动计数程序的流程图

具体实施方式

参照图1表示本结核感染T细胞免疫斑点分析仪结构示意图，其中，仪器一体化机箱为1，机箱内设有两个正交的滚珠丝杠机构2，机箱下部设有高精度载物平台3，其平台上方位置处设有高清晰显微单筒镜头5及其升降架6，该单筒镜头物镜处装配有环形LED光源8，目镜部分设有高分辨率彩色CCD摄像头7，运动系统的控制单元4由PLC控制器组成，固定在箱内电气安装板并连接到计算机系统9及显示器10，所述载物平台依靠装在箱体内底板上的两正交滚珠丝杠机构2在箱体底板平面作x、y方向精确运动，载物平台上安装固定一个观察结核感染T细胞免疫斑点的可拆卸96孔细胞培养板12及其固定夹片13，载物平台表面处还设有一个使图像更清晰的LED底光源装置11；控制单元将CCD摄像头采集到的静态图像传输给计算机系统9。机箱底部安装键盘鼠标抽屉托架14。

参照图2，表示该分析仪所包含各部分之间连接关系示意图。图3为载物平台控制部分电路原理，本图中所采用步进电机输入电压、驱动器输入电压以及限位传感器输入电压均为DC24V。图4为载物平台上的96孔板，其型号为可拆卸PVDF96孔板；固定板子的夹片；安装在载物平台上的透射平面底光源。图5为图像分析软件各部分流程方框图，指导着图像分析过程的各操作步骤。一种按上述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪所生成图像数据分析的方法，其特征在于，按以下步骤进行：①建立病人患者信息、确认样本板的孔号位置，选用可拆卸96孔细胞培养板或不可拆卸96、48、24、12、6孔细胞培养板；②对板孔对角线的A1孔和H12孔自动定位图像采用高斯平滑滤波和Canny算法与PLC控制器进行板孔自动定位；③根据用户在样本板上选择的孔号，对图像采用高斯平滑滤波和Canny算法进行自动居中补偿，采集该孔对应图像；④载物平台出仓取出样本；⑤进入分析软件界面打开硬盘中采集的病人样本图片；⑥设置分析基准圆获取自动分析参数：峰值、色调、直径、饱和度、对比度、晕状值、扩散度；⑦对图像进行高斯平滑滤波，对图像进行边缘检测，采用5*5搜索图像找出下跌灰度极值点，以该点为中心点进行上下左右查找每一个边界值，通过边缘点和中心点位置确定斑点半径大小。通过中心，半径计算斑点范围反过来验证边缘数据，根据通过验证的边缘数据统计出结核感染T细胞免疫斑点个数进行全自动计数；⑧计算统计结核感染T细胞免疫斑点个数、面积、光密度、位置坐标；⑨质控数据、生成数据图片、输出患者临床检验结果。参照图6，表示运动拍摄程序流程图，它记载了从打开拍摄软件权限登录直至退出拍摄软件的全过程；参照图7，表示图像生成后图像分析中全自动计数程序的流程图，它是从全自动计数开始直至全自动计数完成的全过程。

Claims (5)

1.一种结核感染T细胞免疫斑点分析仪，主要包括该分析仪的一体化机箱，机箱下部设有高精度载物平台，其平台上方设有高清晰显微单筒镜头及其升降架，该单筒镜头物镜处装配有环形LED光源，单筒镜头目镜部分设有高分辨率彩色CCD摄像头，运动系统的控制单元由PLC控制器组成，固定在在箱内电气安装板并连接到计算机系统；其特征在于，所述载物平台依靠装在箱体内底板上的两正交滚珠丝杠机构在箱体底板平面作x、y方向精确运动，载物平台上安装固定一个观察结核感染T细胞免疫斑点的可拆卸96孔细胞培养板及其固定夹片，在载物平台表面位置处还设有一个使图像更清晰的LED底光源装置，控制单元将CCD摄像头采集到的静态图像传输给计算机。

2.根据权利要求1所述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪，其特征在于，所述带LED底光源装置的载物平台，采用PLC控制器控制两台步进电机，通过滚珠丝杠机构传动，驱动载物平台在箱体底板平面作x、y方向运动，x、y方向运动极限位置处有限位传感器控制止动。

3.根据权利要求1所述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪，其特征在于，所述步进电机驱动输入电压、电机驱动器输入电压、限位传感器输入电压均为DC24V。

4.根据权利要求1所述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪，其特征在于，所述载物平台X轴行程范围为0～65±2mm，Y轴行程范围为0～100±2mm，重复定位精度为±0.015mm。

5.一种按上述的结核感染T细胞免疫斑点分析仪所生成图像数据分析方法，其特征在于，按以下步骤进行：①建立病人患者信息、确认样本板的孔号位置，选用可拆卸96孔细胞培养板或不可拆卸96、48、24、12、6孔细胞培养板；②对板孔对角线的Al孔和H12孔自动定位图像，采用高斯平滑滤波和Canny算法与PLC控制器进行板孔自动定位；③根据用户在样本板上选择的孔号，对图像采用高斯平滑滤波和Canny算法进行自动居中补偿，采集该孔对应图像；④载物平台出仓取出样本；⑤进入分析软件界面打开硬盘中采集的病人样本图片；⑥设置分析基准圆获取自动分析参数：峰值、色调、直径、饱和度、对比度、晕状值、扩散度；⑦对图像进行高斯平滑滤波，对图像进行边缘检测，采用5*5搜索图像找出下跌灰度极值点，以该点为中心点进行上下左右查找每一个边界值，通过边缘点和中心点位置确定斑点半径大小；⑧计算统计结核感染T细胞免疫斑点个数、面积、光密度、位置坐标；⑨质控数据、生成数据图片、输出患者临床检验结果。

Images