CN109182453A - 一种dna倍体分析设备的控制方法 - Google Patents

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贺权源
刘朝前
罗军
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    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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Abstract

本发明一种DNA倍体分析设备的控制方法，采用每次初始聚焦，均从玻片的最小厚度位置开始的方式，以保证显微镜找到的第一个清晰平面一定是细胞平面，其具体过程为：1、定位玻片，2、显微镜聚焦及拍照，3、图像处理，4、细胞核IOD值计算及排序，5、计算CV/线性度及自动标识疑似病变细胞，6、采用图形显示细胞倍体分布情况，7、人工校核、诊断并打印报告。

Description

一种DNA倍体分析设备的控制方法
技术领域
本发明涉及一种DNA倍体分析设备的控制方法。
背景技术
近年来恶性肿瘤在我国处于高发态势，据统计我国每分钟约有7个人被诊断为恶性肿瘤。这已成为我国病死率的最主要原因，引起了各级政府极大关注。以宫颈癌(Cervical Cancer)为例，它是全球第三大女性恶性肿瘤，是中国女性第二大最常见恶性肿瘤。根据世界卫生组织(WHO)估计，全球每年新增宫颈癌病例超过47万例，而中国占到了28％。早诊断早治疗是应对癌症高发的有效途径。病理学医生通过采集人体脱落细胞，包括宫颈脱落细胞、穿刺液、痰液、尿液等样本制成玻片，染色后置于显微镜下用肉眼找出异常细胞。这种方法不但给医生带来繁重工作压力，而且诊断结果主观，容易造成漏诊和误诊。
DNA倍体分析近几年发展起来的一种自动化、智能化细胞病理辅助诊断系统。它自动控制显微镜平台移动、拍摄细胞图片、分析识别并精准测量。将病理医生从繁重劳动中解放出来，能准确找到病变细胞，提高诊断的准确率。
发明内容
本发明的目的是采用先进的图像分析技术，对细胞的DNA含量进行测定，并根据肿瘤细胞与正常二倍体细胞的差异，判断所检测的细胞是否为肿瘤细胞，对肿瘤病变的筛查与早期诊断有重要的作用。
本发明一种DNA倍体分析设备的控制方法，其硬件设备包括显微镜、摄像头、载有细胞液的玻片、计算机及打印机。所述摄像头安装在显微镜上部，通过显微镜摄像接口与显微镜相连，对设置于显微镜下的玻片进行观察及图像的采集；
进一步的，所述摄像头通过数据连接线与计算机连接，将摄像头观察及采集的图像传输至计算机，并通过与计算机数据连接的打印机进行打印。
本发明一种DNA倍体分析设备的控制方法，其具体流程包括定位玻片、显微镜聚焦及拍照、图像处理、细胞核IOD值计算、扫描结束并判断、IOD值排序和计算DNA指数、计算CV/线性度及自动标识疑似病变细胞、采用图形显示细胞倍体分布情况、人工校核、诊断并打印报告等步骤；
所述定位玻片，具体步骤是：将载有细胞液的玻片放置于显微镜载物台上，并通过载物台上的定位装置，将玻片置于显微镜的中央，以使细胞液设于显微镜的观察视线下。
所述显微镜聚焦及拍照，具体步骤是：首先将载有细胞液的玻片放置于显微镜载物台的中央，然后将显微镜运行至玻片的最小厚度位置，使显微镜的物镜距离玻片最近，并以3倍精确聚焦步长间隔拍照，然后对拍照后的图像计算其清晰度。
所述图像处理，具体步骤是：采集正常二倍体细胞图像，对二倍体细胞图像进行图像分割，测量二倍体细胞核的灰度值，计算二倍体细胞核的平均光密度值。
所述细胞核IOD值计算，具体步骤是：采集肿瘤细胞图像，对肿瘤细胞进行图像分割，测量每个肿瘤细胞核像素点的光密度值，计算每个肿瘤细胞核的DI值和面积。
所述IOD值排序和计算DNA指数，具体步骤是：1、将所有细胞IOD值以从小至大的顺序进行排序，2、选出小于最大2倍体细胞IOD值且大于最小2倍体细胞IOD值的细胞，3、计算每单位IOD的细胞数量，4、以每单位细胞数量为纵坐标，以IOD值为横坐杆，做细胞散点图，5、用高斯曲线拟合，6、计算曲线μ值，其μ值则为2倍体细胞归一化IOD值。
所述计算CV的计算方法是：细胞DNA含量的变异系数CV的计算公式为：
CV＝SD/×100％
式中：
CV：细胞DNA含量的变异系数
SD：细胞DNA含量的标准差
细胞DNA含量的平均值
平均值M的计算公式为：
式中，N为细胞的数目，X为细胞的DNA含量。
标准差SD的计算公式为：
式中，N为细胞的数目，X为细胞的DNA含量,为细胞的DNA含量的平均值。
所述线性度其计算公式为：
Z＝M4/M2
式中：
M4：四倍体细胞平均IOD值；
M2：二倍体细胞平均IOD值。
所述疑似病变细胞，其判断方法是：当细胞的IOD大于等于2.5倍2倍体细胞归一化IOD值时，该细胞自动标识为疑似病变细胞。
所述诊断并打印报告，具体步骤是：完成上述检测后，分析系统将检测结果自动导入检测报告中，包含DNA直方图、散点图、检测结果(含：细胞总数、正常二倍体细胞、正常增生或疑似病变细胞、病变细胞、细胞总数等)，同时导入病人基本信息，并根据测量结果和DNA直方图峰值分布，生成诊断建议。
本发明的有益效果是：1、采用图像分析方法对肿瘤细胞进行判断，相比电化学等其他方法，具有成本低、测量快等优点；2、显微镜聚焦采用每次初始聚焦，均从玻片的最小厚度位置开始的方式，以保证显微镜找到的第一个清晰平面一定是细胞平面；3、细胞核按照IOD值的大小不同，分入连续的间隔内，计算出每个间隔内的细胞数量，并采用高斯曲线拟合，求出μ值，以μ值作为2倍体细胞核归一化IOD值，以保证在多峰、平顶情况时，2倍体细胞核归一化IOD值更准确；4、可以直接将检测结果生成检测报告，提出诊断建议，使医生诊断更方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图，其中：
图1是本发明的硬件连接示意图；
图2是本发明的方法流程示意图；
图3是本发明的聚焦方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明详细说明。
如图1所示，本发明公开的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其硬件设备主要由显微镜、摄像头、台式计算机和打印机构成。显微镜采用透射式生物显微镜，摄像头采用高清数字摄像头、计算机采用台式计算机、打印机采用彩色激光打印机。摄像头安装在显微镜上部，通过显微镜摄像接口与显微镜相连，可以对显微镜下观察到的视野进行图像采集；摄像头通过数据连接线连接到计算机的USB端口，将摄像头观察到的病理切片图像传输到计算机；打印机通过USB端口和计算机相连，将分析软件生成的DNA检测报告在打印机上打印出来。
结合图2至图3所示，本发明公开的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其具体流程包括定位玻片、显微镜聚焦及拍照、图像处理、细胞核IOD值计算、扫描结束并判断、IOD值排序和计算DNA指数、计算CV/线性度及自动标识疑似病变细胞、采用图形显示细胞倍体分布情况、人工校核、诊断并打印报告步骤；
具体操作流程如下：
1、将载有细胞液的玻片放置于显微镜的载物平台上，并设置于显微镜的中央，以使细胞液设于显微镜的观察视线下；
2、显微镜聚焦及拍照，将载有细胞液的玻片放置于显微镜载物台的中央，然后将显微镜运行至玻片的最小厚度位置，使显微镜的物镜距离玻片最近，并以3倍精确聚焦步长间隔拍照，然后对拍照后的图像计算其清晰度；
3、图像处理，采集正常二倍体细胞图像，对二倍体细胞图像进行图像分割，测量二倍体细胞核的灰度值，计算二倍体细胞核的平均光密度值；
4、细胞核IOD值计算，采集肿瘤细胞图像，对肿瘤细胞进行图像分割，测量每个肿瘤细胞核像素点的光密度值，计算每个肿瘤细胞核的DI值和面积；
5、扫描结束并进行判断；
6、将显微镜移动至下一个视野，以便重复进行第2-5步骤；
7、将扫描出的图像，计算出IOD值并以小至大的顺序进行排序，以便计算出DNA指数；
8、计算CV/线性度及自动标识疑似病变细胞，
9、采用直方图及散点图显示细胞倍体分布情况；
10、人工校核细胞倍体分布的直方图及散点图；
11、诊断并打印报告，完成上述检测后，分析系统将检测结果自动导入检测报告中，包含DNA直方图、散点图、检测结果(含：细胞总数、正常二倍体细胞、正常增生或疑似病变细胞、病变细胞、细胞总数等)，同时导入病人基本信息，并根据测量结果和DNA直方图峰值分布，生成诊断建议。
作为本发明的进一步实施例，为更好的稳定的将聚焦到细胞平台上，显微镜聚焦采用初始聚焦的方法，其具体操作流程如下：
1、将检测有细胞的平面清晰图像设有设定值；
2、当以3倍精确聚焦步长间隔拍照所得的图像清晰度和历史最大清晰度比较小于20％时；
3、以2倍精确聚焦步长间隔向反方向运行和拍照，直到最大清晰位置处；
4、移动至最高清晰度自制；
5、以精确聚焦步长在最大清晰度位置上、下各拍摄6张照片；
6、最后以此所得的12张照片清晰度最高处为初始聚焦平面。
以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种DNA倍体分析设备的控制方法，其具体流程包括定位玻片、显微镜聚焦及拍照、图像处理、细胞核IOD值计算、扫描结束并判断、IOD值排序和计算DNA指数、计算CV/线性度及自动标识疑似病变细胞、采用图形显示细胞倍体分布情况、人工校核、诊断并打印报告步骤。
2.根据权利要求1所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述显微镜聚焦及拍照，具体步骤是：首先将载有细胞液的玻片放置于显微镜载物台的中央，然后将显微镜运行至玻片的最小厚度位置，使显微镜的物镜距离玻片最近，并以3倍精确聚焦步长间隔拍照，然后对拍照后的图像计算其清晰度。
3.根据权利要求2所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述图像清晰度的计算方法是：首先将检测有细胞的平面清晰图像设有设定值，当以3倍精确聚焦步长间隔拍照所得的图像清晰度和历史最大清晰度比较小于20％时，再以2倍精确聚焦步长间隔向反方向运行和拍照，直到最大清晰位置处，然后移动至最高清晰度自制，然后以精确聚焦步长在最大清晰度位置上、下各拍摄6张照片，最后以此所得的12张照片清晰度最高处为初始聚焦平面。
4.根据权利要求1所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述计算CV的计算方法是：细胞DNA含量的变异系数CV的计算公式为：式中：CV为细胞DNA含量的变异系数，SD为细胞DNA含量的标准差，为细胞DNA含量的平均值M。
5.根据权利要求4所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述细胞DNA含量的平均值平均值M的计算公式为：
式中，N为细胞的数目，X为细胞的DNA含量。
6.根据权利要求4所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述标准差SD的计算公式为：
式中，N为细胞的数目，X为细胞的DNA含量,为细胞的DNA含量的平均值。
7.根据权利要求1所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述线性度其计算公式为：Z＝M4/M2，式中：M4为四倍体细胞平均IOD值，M2为二倍体细胞平均IOD值。
8.根据权利要求1所述的一种DNA倍体分析设备的控制方法，其特征在于：所述疑似病变细胞，其判断方法是：当细胞的IOD大于等于2.5倍2倍体细胞归一化IOD值时，该细胞自动标识为疑似病变细胞。
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