CN108037120A - 一种献血前血红蛋白的检测方法 - Google Patents

一种献血前血红蛋白的检测方法 Download PDF

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张佳佳
申炳俊
朱海焕
叶景梅
张慧媛
李叶
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Abstract

本发明公开了一种献血前血红蛋白的检测方法，具体利用显色剂对待测血液进行显色，采集显色的待测血液色阶彩色图像，提取R、G、B特征值，并计算RGB均值；然后根据浓度与RGB均值线性曲线，实现全血血红蛋白浓度检测，MATLAB软件读取彩色图像R、G、B特征值方法简单、解决了血红蛋白测定中需要借助生化分析仪或分光光度计等分析仪器问题。

Description

一种献血前血红蛋白的检测方法
技术领域
本发明属于生化检测技术领域，特别是涉及一种献血前血红蛋白的检测方法。
背景技术
血红蛋白含量是高等生物体内负责运载氧气和二氧化碳的一种载体蛋白质(缩写为Hb或HGB)，Hb是使血液呈红色的蛋白，人体内Hb的含量是确定贫血的可靠指标。Hb的特性是：在氧含量高的地方，容易与氧结合；在氧含量低的地方，又容易与氧分离。血红蛋白的这一特性，使红细胞具有运输氧的功能。全血Hb是献血前必须检查的项目，这既可保证所采集血液质量，也保护献血者安全。
Hb检测方法有很多种，根据Hb分子组成测定总Hb的氰化高铁血红蛋白及叠氮高铁血红蛋白(HiN3)法，根据血液物理特性测定Hb的硫酸铜比重法，根据Hb与氧可逆性结合测定Hb的血气分析法，根据Hb衍生物光谱特性测定Hb的比色法。其中，氰化高铁血红蛋白法是1966年国际血液学标准化委员会推荐的参考方法，但需要借助分光光度计配合完成血红蛋白浓度结果读取。而硫酸铜比重法操作简单，但受温度和操作差异性等多种因数影响，准确性不高。这两种方法均无法满足突发事件情况下血液保障的要求。目前，国内移动采供血机构多采用硫酸铜滴定法进行血红蛋白测定，医院、检验检疫机构等则采用生化分析仪。无论采用分光光度计还是生化分析仪进行测试，均存在依赖测试仪器等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明在献血前血红蛋白的检测中引入了彩色图像处理方法，从而实现利用图像处理技术对全血中的Hb浓度进行快速、准确、简便的测定。
本发明提供了一种献血前血红蛋白的检测方法，具体检测过程如下：
(1)利用血红蛋白显色试剂对待测血液进行显色，采集显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性曲线，测定待测全血中Hb浓度。
一种优选的方案，本发明提供的献血前血红蛋白的检测方法，具体过程如下：
(1)利用叠氮高铁法血红蛋白试剂盒对待测血液进行显色，采集显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性曲线，测定待测全血中Hb浓度；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(192.5-Y)/3.111，其中，Y为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度。
另一种优选的方案，本发明提供的献血前血红蛋白的检测方法，具体过程如下：
(1)提供Hb试剂干片，与待测血液显色后，采集Hb显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性关系，进行全血中Hb浓度测定；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(150.59-Y)/20.27，其中，Y为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度。
优选地，用于采集显色的彩色图像的设备为手机或照相机，彩色图像采集条件为：光源分布均匀的情况下，采集显色的彩色图像的俯视图或主视图。
更优选地，R、G、B特征值的提取的具体过程为：采用MATLAB软件拾取彩色图像中血红蛋白显色区域，利用impixel函数获得显色区域图像像素值，进而获得R、G、B特征值，由R、G、B特征值求和即为RGB均值。
与现有技术相比，本发明以手机或照相机获得血红蛋白显色区域彩色图像，利用常规电子计算机的MATLAB软件读取血红蛋白显色区域R、G、B特征值，由RGB均值与血红蛋白浓度线性关系，可实现全血血红蛋白浓度检测。MATLAB软件读取彩色图像R、G、B特征值方法简单、解决了血红蛋白测定中需要借助生化分析仪或分光光度计等分析仪器问题。该方法检测血红蛋白时仅需50μL样本，且血红蛋白检测误差小于5％，可满足献血前血红蛋白快速检测要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中Hb标准液显色色阶原始彩色图像，其中，a～f:c(Hb)＝0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0g/L；
图2为本发明实施例1中Hb标准液显色色阶彩色图像点选取；
图3为本发明实施例1中impixel函数选取Hb标准液显色色阶彩色图像采样的数据点；
图4为本发明实施例1中Hb标准液浓度与显色色阶彩色图像RGB均值关系；
图5为本发明实施例2中Hb标准液干试剂片显色色阶原始彩色图像，其中a～f:c(Hb)＝0，4.25，8.5，17.0，34.0，68.0g/L；
图6为本发明实施例2中Hb标准液干试剂片显色色阶彩色图像点选取；
图7为本发明实施例2中impixel函数选取Hb标准液干试剂片显色色阶彩色图像采样的数据点；
图8为本发明实施例2中Hb标准液浓度与显色色阶彩色图像RGB均值关系。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，下文中所用是的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明以下各实施例中用到的仪器和设备均可通过市场购买得到。
由朗伯-比尔定律和分光光度原理可知，有色透明溶液表面的反射光谱颜色只是代表溶液表面的颜色而不能代表溶液整体的颜色，溶液颜色测量不能测量反色光光谱颜色，只能测量透射光光谱颜色。本发明采用图像比色方法来测量Hb浓度，即用图像传感器采集有色溶液的图像，分析其R、G、B颜色值，从而很方便的得到测量结果。下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的描述。
实施例1
本实施例提供的献血前血红蛋白的检测方法，具体过程如下：
(1)用叠氮高铁法血红蛋白试剂盒对待测血液进行显色，采集显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性曲线，测定待测全血中Hb浓度；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(192.5-Y)/3.111，其中，Y为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度；
上述全血中Hb浓度与RGB均值线性关系具体是通过如下方法得到的：
1)Hb标准溶液显色
a.工作试剂的配制：取1mL浓缩液(内含0.61mol/L高铁氰化钾和2.5mol/L柠檬酸)，与24mL蒸馏水充分混合，即为工作试剂。
b.Hb标准溶液：分别取0mL、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL的10.0g/L Hb标准液，分别对应与1.0mL、0.8mL、0.6mL、0.4mL、0.2mL和0mL生理盐水混合，获得0g/L、2.0gL、4.0g/L、6.0g/L、8.0g/L和10.0g/L的Hb标准液。
c.Hb显色反应：取2.5mL工作试剂分别与10μL的上述梯度浓度的Hb标准液，以及样本全血充分混合，室温放置3min。
2)Hb显色彩色图像的获取和RGB特征值提取
a.彩色图像
利用Iphone7手机照相功能，在光源分布相对均匀的情况下，分别获得Hb标准溶液与血红蛋白测定试剂盒(叠氮高铁法)显色液彩色图像；Hb标准液显色色阶原始彩色图像的主视图如图1所示：其中，a～f:c(Hb)＝0g/L，2.0gL，4.0g/L，6.0g/L，8.0g/L，10.0g/L；
b.彩色图像RGB特征值获得
将彩色图像用MATLAB软件进行预处理，具体图像采集后检测边缘，留下反应图像备用，Hb标准液显色色阶彩色图像点选取结果如图2所示，打开MATLAB进行选点中R、G、B特征值提取，调用impixel函数，其功能为获取图像像素值，函数返回指定图像的红、绿、蓝颜色值，采样数据点见图3。利用MATLAB软件分析处理后图像的RGB值。对Hb溶液浓度与对应显色色阶俯视彩色图像RGB均值Y间进行线性拟合，获得Hb标准液浓度(x，g/L)与显色色阶俯视彩色图像RGB均值(Y)线性关系为：Y＝-3.111x+192.5，R2＝0.994，即cHb＝(192.5-Y)/3.111，结果见图4拟合直线。
实施例2
本实施例提供的献血前血红蛋白的检测方法，具体过程如下：
(1)提供Hb试剂干片，与待测血液显色后，采集Hb显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性关系，进行全血中Hb浓度测定；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(150.59-Y2)/20.27，其中，Y2为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度。
上述全血中Hb浓度与RGB均值线性关系具体是通过如下方法得到的：
1)Hb单层试剂干片
将20μL工作试剂(内含0.61mol/L高铁氰化钾和2.5mol/L柠檬酸)滴加到直径为0.25mm圆形层析滤纸上，利用冻干机冻干30min，获得Hb单层试剂干片。
2)Hb标准溶液显色
a.Hb标准溶液：分别取0mL、0.0625mL、0.125mL、0.25mL、0.5mL、1.0mL的68.0g/LHb标准液，分别对应与1.0mL、0.9375mL、0.875mL、0.75mL、0.5mL和0mL生理盐水混合，获得0g/L、4.25gL、8.5g/L、17.0g/L、34.0g/L和68.0g/L的Hb标准液。
b.Hb显色反应：将20μL的上述梯度浓度的Hb标准液，以及样本全血滴加到单层Hb试剂干片中心区域，室温放置5min。
3)Hb显色彩色图像的获取和RGB特征值提取
a.彩色图像
利用Iphone7手机照相功能，在光源分布相对均匀的情况下，分别获得Hb标准液干试剂片显色色阶原始彩色图像，如图5所示，其中，a～f:cHb＝0g/L，4.25gL，8.5g/L，17.0g/L，34.0g/L，68.0g/L；
b.彩色图像RGB特征值获得
将彩色图像用MATLAB软件进行预处理，具体图像采集后检测边缘，留下反应图像备用，Hb标准液干试剂片显色色阶彩色图像点选取如图6所示，打开MATLAB进行选点中R、G、B特征值提取，调用impixel函数，获取图像像素值，函数返回指定图像的红、绿、蓝颜色值，采样数据点见图7。利用MATLAB软件分析处理后图像的RGB值。对Hb溶液浓度与对应显色色阶彩色图像RGB均值Y间进行线性拟合，获得Hb标准液浓度(x，g/L)与显色色阶彩色图像RGB均值(Y)线性关系为：Y＝-20.27x+150.59，R2＝0.991，即cHb＝(150.59-Y)/20.27，结果见图8拟合直线。
应用实例1
下面提供通过本发明上述实施例1提供的方法测定样本血液Hb浓度的应用实例，具体过程如下：
将长春理工大学校医院检验科获得的10个全血样本分别与叠氮高铁法血红蛋白测定试剂盒进行显色反应。利用Iphone7手机获得样本血液Hb显色后主视彩色图像，MATLAB提取其R、G、B特征值。由前述获得cHb＝(192.5–Y)/3.111(Y为RGB均值)结果，获得10个血液样本Hb浓度，其结果见表1。
表1图像处理技术测定样本血液Hb(g/L)结果
可以看出，图像处理法获得Hb浓度较OLYMPUS5421全自动生化分析仪结果误差为小于4％，该结果可以满足献血前血红蛋白浓度检测要求。
应用实例2
下面提供通过本发明上述实施例2提供的方法测定样本血液Hb浓度的应用实例，具体过程如下：
将长春理工大学校医院检验科获得的10个全血样本分别与血红蛋白单层试剂干片进行显色反应。利用Iphone7手机获得样本血液Hb显色后主视彩色图像，MATLAB提取其R、G、B特征值。由前述获得cHb＝(150.59-Y)/20.27(Y为RGB均值)结果，获得10个血液样本Hb浓度，其结果见表2。
表2图像处理技术测定样本血液Hb(g/L)结果
可以看出，图像处理法获得Hb浓度较OLYMPUS5421全自动生化分析仪结果误差为小于5％，该结果可以满足献血前血红蛋白浓度检测要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种献血前血红蛋白的检测方法，其特征在于，具体检测过程如下：
(1)利用血红蛋白显色试剂对待测血液进行显色，采集显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性曲线，测定待测全血中Hb浓度。
2.根据权利要求1所述的献血前血红蛋白的检测方法，其特征在于，具体过程如下：
(1)利用叠氮高铁法血红蛋白试剂盒对待测血液进行显色，采集显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性曲线，测定待测全血中Hb浓度；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(192.5-Y)/3.111，其中，Y为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度。
3.根据权利要求1所述的献血前血红蛋白的检测方法，其特征在于，具体过程如下：
(1)提供Hb试剂干片，与待测血液显色后，采集Hb显色的待测血液彩色图像，提取彩色图像R、G、B特征值，计算RGB均值；
(2)根据Hb浓度与RGB均值线性关系，进行全血中Hb浓度测定；Hb浓度与RGB均值线性关系为，cHb＝(150.59-Y)/20.27，其中，Y为待测血液中Hb的RGB均值，cHb为全血中Hb浓度。
4.根据权利要求2或3所述的献血前血红蛋白的检测方法，其特征在于，用于采集显色的彩色图像的设备为手机或照相机，彩色图像采集条件为：光源分布均匀的情况下，采集显色的彩色图像的主视图或俯视图。
5.根据权利要求2或3所述的献血前血红蛋白的检测方法，其特征在于，R、G、B特征值的提取的具体过程为：采用MATLAB软件拾取彩色图像中血红蛋白显色区域，利用impixel函数获得显色区域图像像素值，进而获得R、G、B特征值，由R、G、B特征值求和即为RGB均值。
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