CN105716514B - 无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中该方法是基于1H MRI技术，所述方法包括以下步骤：(1)利用1H MRI技术对中华绒螯蟹全身进行扫描，2‑D切片成像，得到多个切片；(2)计算每个切片的脂肪面积；(3)构建3‑D模型估算中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积。本发明的方法通过1H MRI技术无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积，从而判断膏蟹的肥满度，具有准确性高、可靠性强、无损快速、操作简单等优点，从而为中华绒螯蟹上市前的品质控制提供了科学依据，具有较高的推广和应用价值。

Description

无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法
技术领域
本发明涉及检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺脂肪体积的方法，更具体地说涉及无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，该方法是基于1H MRI技术。
背景技术
中华绒螯蟹是中国特有的名贵水产品，其在全国绝大多数省市都有人工养殖，尤其在江浙一带，2014年中华绒螯蟹养殖产量达79.65万吨，年产值400亿元左右。中华绒螯蟹中肝胰腺和性腺是重要的可食部位，性腺发育良好的膏蟹具有较高的营养价值和经济价值。性腺发育的好坏直接影响其经济价值和营养价值，在华东地区，通常10和11月份雌雄性腺发育分别接近成熟或成熟，此时食用中华绒螯蟹，其肝胰腺和性腺较为丰满，营养价值较高。实际上，中华绒螯蟹的生长发育并不同步，仅凭肉眼很难判断其性腺发育状态和肝胰腺丰满程度，导致上市中华绒螯蟹的性腺发育程度和肥满度参次不齐，这严重影响了优质中华绒螯蟹的挑选和消费者的接受度，非常不利于中华绒螯蟹的品质控制和市场流通。目前，流通领域主要通过手捏附肢感受肌肉充盈度或灯光下观察头胸甲前缘性腺和肝胰腺的充实度判断膏腴(肝胰腺和性腺)丰满程度，但是这些经验方法通常准确度差，经常误判；此外，消费者购买中华绒螯蟹后，烹饪前可以解剖移除头胸甲观察性腺和肝胰腺发育情况，但是这种方法具有滞后性。另外，由于甲壳动物缺乏脂肪组织，肝胰腺就成为甲壳动物脂类加工的重要场所，同时也是脂类物质储存的地方(Loizzi,1971；Vogt et al.,1985；Murianaet al.,1993；Garcia et al.,2002)。储存在肝胰腺中的脂类物质在卵巢快速发育时期会部分转移到发育中的卵巢中(于志勇等，2007)。接近成熟或成熟的中华绒螯蟹的肝胰腺和性腺含有较多的脂类物质，其脂肪含量反应了肝胰腺和性腺的丰满程度，脂肪含量越高说明中华绒螯蟹的肝胰腺和性腺丰满程度越高。通过检索国内外相关资料，尚未发现通过无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积判断肝胰腺和性腺丰满程度的方法。因此，研发快速无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法具有重要的现实意义。
发明内容
针对目前国内外缺乏可靠地、准确地无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺丰满程度的方法，本发明的目的是提供一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，该方法是基于1H MRI技术，检测到的脂肪体积准确地反映了中华绒螯蟹肝胰腺和性腺丰满程度。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中该方法是基于1HMRI技术，所述方法包括以下步骤：
(1)利用1H MRI技术对中华绒螯蟹全身进行扫描，2-D切片成像，得到多个切片；
(2)计算每个切片的脂肪面积；
(3)构建3-D模型估算中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积。
在本发明的一个优选例中，所述切片数目为10-30个，优选16-20个。
在本发明的另一个优选例中，所述1H MRI技术的参数为FOV Read＝60-120mm、FOVPhase＝80-120mm、重复时间＝280-400ms、延迟时间＝12-15ms、切片厚度＝2-4mm。
在本发明的另一个优选例中，所述1H MRI技术的成像温度为室温。
在本发明的另一个优选例中，所述1H MRI技术的成像温度为30-32℃。
在本发明的另一个优选例中，中华绒螯蟹的重量为100-500g。
在本发明的另一个优选例中，所述1H MRI技术所用的核磁共振成像分析仪的线圈为50-80mm。
在本发明的另一个优选例中，步骤(2)利用MatLab软件进行阈值分割计算代表脂肪含量高的像素点，从而计算每个切片的脂肪面积。
在本发明的另一个优选例中，进行阈值分割中所用的灰度切割值范围是40,000-75,000。
在本发明的另一个优选例中，步骤(3)体积估算公式如下：
其中：V表示体积；S1表示第一层切片脂肪的上表面积；S2表示最后一层切片脂
肪的下表面积；h表示全部切片叠加起来的高度。
附图说明
图1是实施例2中华绒螯蟹(雌)的全身扫描，2-D切片成像，得到18个切片，其中每个切片中的亮度代表脂肪组织的信号，表示成熟后性腺发育良好，表示Y型肝胰腺。
图2是实施例2中利用MatLab软件计算得到的每个切片的脂肪面积。
图3是实施例2中华绒螯蟹(雌)的活体解剖图。
具体实施方式
针对现有技术中对中华绒螯蟹肝胰腺和性腺丰满程度的检测方法存在的缺陷，本发明人经过深入的研究，将1H MRI技术应用于中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的检测，提供了一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，该方法准确地、可靠地反映了中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的丰满程度。在此基础上完成了本发明。
因此，本发明提供了一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中该方法是基于1H MRI技术，所述方法包括以下步骤：(1)利用1H MRI技术对中华绒螯蟹全身进行扫描，2-D切片成像，得到多个切片；(2)计算每个切片的脂肪面积；(3)构建3-D模型估算中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积。
2-D切片成像，得到多个切片
作为本发明的优选方式，所述2-D切片成像过程是在不干扰1H MRI技术成像的前提下将华绒螯蟹缠绕包裹，将其放入核磁共振成像分析仪的线圈中，在室温或30-32℃下成像，用MSE序列采集中华绒螯蟹图像，将整只中华绒螯蟹分成多层扫描，以研究2-D切片成像。该过程需要1H MRI做空白处理(即，用水膜找中心频率，再做样品测试)和优化试验参数，例如FOV Read、FOV Phase、重复时间、延迟时间、切片宽度和总扫描片数等。2-D切片成像得到的切片可用于肉眼观测中华绒螯蟹肝胰腺、性腺、肌肉和腮等组织和器官的形状和大小，还可用于计算每个切片的脂肪面积，从而用于进一步通过3D模型估算肝胰腺和性腺的脂肪体积。优选地，中华绒螯蟹的重量优选为100-500g。优选地，所用核磁共振成像分析仪的线圈优选为50-80mm。优选地，1H MRI技术的成像条件为室温或30-32℃。优选地，1H MRI技术的参数FOV Read＝60-120mm、FOV Phase＝80-120mm、重复时间＝280-400ms、延迟时间＝12-15ms、切片厚度＝2-4mm。优选地，切片数目为10-30个；更优选地，切片数目为16-20个。
计算每个切片的脂肪面积
作为本发明的优选方式，该过程利用MatLab软件进行阈值分割计算代表脂肪含量高的像素点，进而计算每个切片的脂肪面积。具体地，通过MatLab软件设定每个切片的阈值分割界限和范围，根据阈值分割每个切片，只显示信号最亮的像素点(代表了脂肪含量高)，根据像素点计算该切片上的脂肪的面积。优选地，阈值分割中所用灰度切割值范围是40,000-70,000。
估算肝胰腺和性腺的脂肪体积
作为本发明的优选方式，估算肝胰腺和性腺的体积过程中通过构建3-D模型估算整只中华绒螯蟹中肝胰腺和性腺的脂肪体积。估算的脂肪体积准确地反映了中华绒螯蟹肝胰腺和性腺丰满程度。体积估算公式如下：
其中：V表示体积；S1表示第一层切片脂肪的上表面积；S2表示最后一层切片脂肪的下表面积；h表示2-D扫描切片叠加起来的高度(例如，2-D扫描整只中华绒螯蟹，无间隔扫描，切片层数是16层，每层的厚度是3mm，3-D模型是根据16层切片拼接在一起，其中高度(h)是16×3mm)。
本发明的技术方案的主要优点如下：
(1)所用1H MRI可进行无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的丰满程度，操作简单并且成本较低。
(2)本发明通过2-D切片成像可肉眼直接观测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的形状和大小。
(3)通过构建3-D成像估算中华绒螯蟹的性腺和肝胰腺的脂肪体积，估算的脂肪体积准确地反映了中华绒螯蟹肝胰腺和性腺丰满程度。
(4)基于1H MRI技术无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积，从而判断膏蟹的肥满度，该检测方法具有准确性高、可靠性强、无损快速、操作简单等特点。
(5)该方法适用于中华绒螯蟹养殖企业、流通企业和科研单位等使用。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
以下实施例中所述的是产自崇明岛池塘放养的中华绒螯蟹；所述的1H MRI技术中使用的是MesoMR23-60H中尺寸核磁共振成像分析仪(上海纽迈电子科技有限公司生产)，共振频率23.318MHz，磁体强度0.52T。
实施例1
将鲜活的体重在120g中华绒螯蟹用聚乙烯膜缠绕包裹，将其放入核磁共振成像分析仪的60mm的线圈中，调整好位置，接着优化1H MRI的参数，具体包括FOV Read＝80mm、FOVPhase＝100mm、重复时间＝300ms、延迟时间＝13ms和切片厚度＝2.5mm。将1H MRI软件中MSE序列采集中华绒螯蟹全身图像并扫描成16张2-D 1H MRI切片图像，每个切片大小是2mm，通过2-D图像可以肉眼观测中华绒螯蟹肝胰腺、性腺、肌肉和腮等组织和器官的形状和大小。接着进一步通过MatLab软件确定每个切片的阈值界限和范围(灰度切割值范围从40,000-70,000之间)，计算出每个切片的代表脂肪含量高的像素点(根据脂肪的亮度)和脂肪的面积，再通过构建3-D成像估算整只中华绒螯蟹中肝胰腺和性腺的脂肪体积。根据面积估算中华绒螯蟹(雌)肝胰腺和性腺的脂肪体积为5302.12mm3。活体解剖该中华绒螯蟹，其胰腺和性腺相对丰满。
实施例2
将鲜活的体重在150g中华绒螯蟹用聚乙烯膜缠绕包裹，将其放入70mm的线圈中，调整好位置，接着优化1H MRI的参数，具体包括FOV Read＝10mm、FOV Phase＝100mm、重复时间＝300ms、延迟时间＝13.5ms和切片厚度＝3mm。将1H MRI软件中MSE序列采集中华绒螯蟹全身图像并扫描成18张2-D 1H MRI切片图像(参见图1)，每个切片大小是2mm，通过2-D图像可以肉眼观测中华绒螯蟹肝胰腺、性腺、肌肉和腮等组织和器官的形状和大小。接着进一步通过MatLab软件确定每个切片的阈值界限和范围(灰度切割值范围从45,000-65,500之间)，从而可以计算出每个切片的代表脂肪含量高的像素点(根据脂肪的亮度)和脂肪的面积(参见图2)，再通过构建3-D成像估算整只中华绒螯蟹中肝胰腺和性腺的脂肪体积。根据面积估算中华绒螯蟹(雌)肝胰腺和性腺的脂肪体积为5416.32mm3。活体解剖该中华绒螯蟹，其胰腺和性腺相对丰满(参见图3)，比实施例1的活体解剖看到的胰腺和性腺稍微大些。
实施例3
将鲜活的体重在180g中华绒螯蟹用聚乙烯膜缠绕包裹，将其放入80mm的线圈中，调整好位置，接着优化1H MRI的参数，具体包括FOV Read＝10mm、FOV Phase＝100mm、重复时间＝360ms、延迟时间＝14ms和切片厚度＝3mm。将1H MRI软件中MSE序列采集中华绒螯蟹全身图像并扫描成20张2-D 1H MRI切片图像，每个切片大小是3mm，通过2-D图像可以肉眼观测中华绒螯蟹肝胰腺、性腺、肌肉和腮等组织和器官的形状和大小。接着进一步通过MatLab确定每个切片的阈值界限和范围(灰度切割值范围从50,000-65,500之间)，从而可以计算出每个切片的代表脂肪含量高的像素点(根据脂肪的亮度)和脂肪的面积，再通过构建3-D成像估算整只中华绒螯蟹中肝胰腺和性腺的脂肪体积。根据面积估算中华绒螯蟹(雌)肝胰腺和性腺的脂肪体积为6023.10mm3。活体解剖该中华绒螯蟹，其胰腺和性腺最丰满，明显比实施例1和2的活体解剖看到的胰腺和性腺大。
应该理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中该方法是基于1HMRI技术，所述方法包括以下步骤：
(1)利用1H MRI技术对中华绒螯蟹全身进行扫描，2-D切片成像，得到多个切片；
(2)计算每个切片的脂肪面积；
(3)构建3-D模型估算中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积，
其中步骤(1)中所述1H MRI技术的参数为FOV Read＝60-120mm、FOV Phase＝80-120mm、重复时间＝280-400ms、延迟时间＝12-15ms、切片厚度＝2-4mm，步骤(2)利用MatLab软件进行阈值分割计算代表脂肪含量高的像素点，从而计算每个切片的脂肪面积，
步骤(3)体积估算公式如下：
其中：V表示体积；S1表示第一层切片脂肪的上表面积；S2表示最后一层切片脂肪的下表面积；h表示全部切片叠加起来的高度。
2.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中所述切片数目为10-30个。
3.根据权利要求2所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中所述切片数目为16-20个。
4.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中所述1H MRI技术的成像温度为室温或30-32℃。
5.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中所述中华绒螯蟹的重量为100-500g。
6.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中所述1H MRI技术所用的核磁共振成像分析仪的线圈为50-80mm。
7.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中进行阈值分割中所用的灰度切割值范围是40000-75000。
8.根据权利要求1所述的无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积的方法，其中无损检测中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积范围是5302.12-6023.10mm3。
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