CN112881268B - 一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，并利用光照射流通室中的所述有形成分，得到时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号，将所述振动波形信号转换为电信号，并将所述电信号进行模数转换，得到数字格式的波形信号；基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，能准确识别尿液中的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法。
背景技术
尿液检验是现代医学临床检验的三大常规项目之一，在疾病的诊断中起着十分重要的作用。管型是尿液有形成分检查中重要的检查项目，具有重要的临床意义。但是管型在尿液中的含量低，容易发生漏检。因此在进行尿液管型检测时，需要对尿液样本进行离心后在进行检验，耗时长且操作繁杂。
流式细胞术可以高速分析上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数，具有速度快、精度高、准确性好的优点，是当代最先进的细胞定量分析技术之一。通过流式细胞术的方法，全自动尿液有形成分分析仪可以在短时间内分析大量的尿液样本，因此即使不进行尿液离心操作，采用流式细胞术的全自动尿液有形成分分析仪也可以对尿液中的有形成分进行准确的结果输出。
但是在尿液中，粘液丝、翻折的鳞状上皮细胞与管型的形状相似，当全自动尿液有形成分分析仪采用流式细胞术的方法学进行尿液有形成分分析时，由于尿液中有形成分复杂、尿液有形成分形态多样，仅通过各个通道的最大信号强度、宽度等信息不能准确识别尿液中的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，能准确识别尿液中的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，包括以下步骤：
基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号；
基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分。
其中，基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号，包括：
基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，并利用光照射流通室中的所述有形成分，得到时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号；
将所述振动波形信号转换为电信号，并将所述电信号进行模数转换，得到数字格式的所述波形信号。
其中，基于差分面积法对尿液中管型的所述波形信号进行有限识别，包括：基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号之后，所述方法还包括：
利用设定取值区间的时间函数对所述波形信号进行表示，其中，所述设定取值区间为标准光信号增大到大于或等于光阈值的第一时间，至所述标准光信号减弱到小于或等于所述光阈值的第二时间。
其中，基于差分面积法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，包括：
利用限度值对所述波形信号进行筛选，并将筛选出的所述波形信号进行求导，得到波形函数；
对所述波形导数取绝对值和积分，并基于所述限度值进行减法运算，得到对应的差分面积；
基于设定的识别阈值，对所述差分面积进行区分。
其中，基于差分高度加和法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，包括：
利用限度值对所述波形信号进行筛选，并将筛选出的所述波形信号进行求导，得到波形函数；
对所述波形导数取绝对值和积分，并基于所述限度值进行加法运算，得到对应的差分高度和；
基于设定的识别阈值，对所述差分高度和进行区分。
本发明的一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，并利用光照射流通室中的所述有形成分，得到时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号，将所述振动波形信号转换为电信号，并将所述电信号进行模数转换，得到数字格式的波形信号；基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，能准确识别尿液中的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞。
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他的附图。
图1是本发明提供的一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法的步骤示意图。
图2是本发明提供的差分面积法的波形曲线图。
图3是本发明提供的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞三种波形的导数曲线图。
图4是本发明提供对图3取绝对值后的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提供一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，包括以下步骤：
S101、基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号。
具体的，使用流式细胞学方法，按照特定比例加入荧光染色剂、稀释液对尿液中有形成分进行前处理后，使染色后的尿液有形成分依次通过流动室。用光照射流动室中的测定试样。根据来自测定试样的光的强度，形成时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号。
将所述振动波形信号转换为电信号后模拟出数字波形的波形信号。每个有形成分对应一个波形信号。将波形信号用函数的方式表示时，波形信号可以用具有设定取值区间的时间函数表示。本专利对这个设定取值区间的定义为：特定光信号或标准光信号增大到大于等于光阈值的第一时间(ta)，至特定光信号减弱到小于等于光阈值的第二时间(tb)；其中，n代表波形信号的波峰的个数。并且对于波形函数，定义光信号强度等于光阈值时，转换出来的数字信号等于零。
S102、基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分。
具体的，针对所述波形信号的特征提取，本专利提出四种处理方法：差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法。将这四种方法单独使用或组合使用，都可以对尿液中管型的信号进行有效识别。四种方法的识别流程分别为：
1、基于差分面积法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分
筛选通过流动室时间长于限度值1(t0，t0＝tb-ta)的波形。对波形信号求一次导数后，再对导数取绝对值，针对导数函数的绝对值的曲线求曲线与横轴坐标(t)构成的封闭图形的面积，求出该图形的面积即可得到差分面积(A)。
下面将按步骤更具体的描述上述过程。
根据限度值1(t0，t0＝tb-ta)，筛选出需要分析的波形，如图2所示。
对有形成分的波形曲线求导数，得到函数f'(t)，如图3所示，
对有形有形成分的波形曲线的导数函数取绝对值，得到|f'(t)|，如图4所示。
对函数|f'(t)|求积分。按照公式(1)进行减法运算求出差分面积(A)。
由于管型的波形有多个波峰波谷，因此其导数投射至横轴(t)的面积比其它有形成分的值更大，因此通过设定一阈值，可以将尿液样本中的管型与翻折的鳞状上皮细胞、粘液丝区分开并检测。
采集多例有形成分的波形数据并分析，得出各有形成分的差分面积分布区间，对未知组分的临床样本进行有形成分组成判定，全自动尿液有形成分分析仪对尿液中管型的识别情况如表1。
表1差分面积法解析复杂波形后对尿液有形成分的识别结果
2、基于差分高度加和法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分
筛选通过流动室时间长于限度值1(t0)的波形。对波形信号求一次导数后，再对导数取绝对值，针对导数函数的绝对值的曲线，取出曲线的所有波峰的值并求和，将这个高度之和定义为差分高度和(H)。
下面将按步骤更具体的描述上述过程。
根据限度值1(t0)，筛选出需要分析的波形。其中限度值1(t0)：波形信号开始到波形信号结束的总时间。
对有形成分的波形曲线求导数，得到函数f'(t)，如图3所示。
对有形有形成分的波形曲线的导数函数取绝对值，得到|f'(t)|，如图4所示。
将|f'(t)|的计数值相加，如公式(2)方法，计算差分高度和(H)。
由于管型的波形有多个波峰波谷，因此其导数函数的绝对值的曲线拥有的波峰明显比其他有形成分更多，由此管型的差分高度和更大。因此通过设定一阈值，可以将尿液样本中的管型与翻折的鳞状上皮细胞、粘液丝区分开并检测。
采集多例有形成分的波形数据并分析，得出各有形成分的差分高度和(H)分布区间，对未知组分的临床样本进行有形成分组成判定，全自动尿液有形成分分析仪对尿液中管型的识别情况如表2。
表2差分高度法解析复杂波形后对尿液有形成分的识别结果
3、基于平均高度法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分
筛选通过流动室时间长于限度值1(t0)的波形信号。针对波形信号函数对时间求积分得到面积A，求面积A和总时间T的比值，将这个比值定义为平均高度详见公式(3)。
管型的外形为具有平整两端的圆柱形，因此管型波形与横轴(t)构成的封闭图形接近等腰梯形的外形。鳞状上皮细胞内含有一源性细胞核，波形与横轴(t)构成的封闭图形接近三角形。粘液丝形状细长，内含物简单，波形与横轴(t)构成的封闭图形接近劣弧弓形。因此当三种组分具有接近的信号最高点时，管型的平均高度大于鳞状上皮细胞和粘液丝。
采集多例有形成分的波形数据并分析，得出各有形成分的平均高度分布区间，对未知组分的临床样本进行有形成分组成判定，全自动尿液有形成分分析仪对尿液中管型的识别情况如表3。
表3平均高度加和法解析复杂波形后对尿液有形成分的识别结果
4、基于高度加和法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分
筛选通过流动室时间长于限度值1(t0)的波形。波峰波谷起伏程度值(高度加和值，I)。接近的最大光强度值时，管型的波峰波谷起伏程度大于粘液丝、翻折的鳞状上皮细胞，因此管型的高度加和值(I)更大。
使用以下步骤求解高度加和值(I)：针对有形成分的波形函数，将每个波峰和每个波谷的信号值相加，得到值I。
采集多例有形成分的波形数据并分析，得出各有形成分的高度加和值(I)分布区间，对未知组分的临床样本进行有形成分组成判定，全自动尿液有形成分分析仪对尿液中管型的识别情况如表4。
表4高度加和法解析复杂波形后对尿液有形成分的识别结果
1、保护在采用流式细胞术方法学进行尿液有形成分分析的领域中，将波形信号函数进行求导数，分析波形起伏程度的思路和方法(差分面积法、差分高度加和法)。
2、保护在采用流式细胞术方法学进行尿液有形成分分析的领域中，将波形信号强度进行累加，来描述波形起伏的思路和方法(高度加和法)。
3、保护在采用流式细胞术方法学进行尿液有形成分分析的领域中，使用波形信号信号强度平均值描述波形起伏的思路和方法(平均高度法)。
本发明的一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，并利用光照射流通室中的所述有形成分，得到时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号，将所述振动波形信号转换为电信号，并将所述电信号进行模数转换，得到数字格式的波形信号；基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，能准确识别尿液中的管型、粘液丝和翻折的鳞状上皮细胞。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号；使用流式细胞学方法，按照特定比例加入荧光染色剂、稀释液对尿液中有形成分进行前处理后，使染色后的尿液有形成分依次通过流动室；用光照射流动室中的测定试样；
基于差分面积法、差分高度加和法、平均高度法、高度加和法中的一种或多种处理方法组合对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分；
基于差分高度加和法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，包括：
利用限度值对所述波形信号进行筛选，并将筛选出的所述波形信号进行求导，得到波形函数；
对所述波形函数取绝对值，并基于所述限度值进行加法运算，得到对应的差分高度和；
基于设定的识别阈值，对所述差分高度和进行区分。
2.如权利要求1所述的基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，其特征在于，基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号，包括：
基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，并利用光照射流通室中的所述有形成分，得到时间为横坐标、光强度为纵坐标的振动波形信号；
将所述振动波形信号转换为电信号，并将所述电信号进行模数转换，得到数字格式的波形信号。
3.如权利要求1所述的基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，其特征在于，基于差分面积法对尿液中管型的所述波形信号进行有限识别，包括：基于流式细胞学方法对尿液中的有形成分进行预处理，经过光照测定后，得到对应的波形信号之后，所述方法还包括：
利用设定取值区间的时间函数对所述波形信号进行表示，其中，所述设定取值区间为标准光信号增大到大于或等于光阈值的第一时间，至所述标准光信号减弱到小于或等于所述光阈值的第二时间。
4.如权利要求1所述的基于流式细胞术的尿液有形成分波形信号的处理方法，其特征在于，基于差分面积法对尿液中管型的所述波形信号进行识别区分，包括：
利用限度值对所述波形信号进行筛选，并将筛选出的所述波形信号进行求导，得到波形函数；
对所述波形函数取绝对值和积分，并基于所述限度值进行减法运算，得到对应的差分面积；
基于设定的识别阈值，对所述差分面积进行区分。
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