CN114460006A - 红细胞高通量变形性检测方法、系统、介质及计算设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红细胞高通量变形性检测方法、系统、介质及计算设备，其包括：利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；利用由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。本发明能实现红细胞变形性的高通量分析，实现单分散红细胞的捕获及变形拉伸，同时实现不同变形性红细胞的统计学有效区分。本发明可以广泛在生物医学检测领域中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物医学检测领域，特别是关于一种红细胞高通量变形性检测方法、系统、介质及计算设备。
背景技术
红细胞变形性的常用检测方法有微管法、微孔滤膜法、粘性测量法以及光镊法。微管法采用内径小于红细胞直径的微吸管，测量在一定负压条件下红细胞被吸入管内的长度。该方法可以实现对单细胞变形性的研究，但这种方法技术复杂，测量费时，设备昂贵，不宜用于临床检查，因此限制了它的应用范围。微孔滤膜法是利用滤膜、金属筛等具有过滤作用的器具来测定红细胞的变形性。它的装置较为简单，其最大优点是能在一定程度上模拟红细胞通过微循环中毛细血管的过程，但却不能观察细胞过孔全过程，所以使得某些结果在各个研究者的报告中存在较大的差异。粘性测量法是利用红细胞悬浮液的表观粘度随剪切率的增高而降低的原理，从粘度上的差异来估测红细胞变形性，在较高剪切率情况下，表观粘度降低越明显，红细胞的变形能力越好。该方法操作简便，并能一次测量红细胞群体的平均变形性，适用于临床观察，但不能分辨或实测单个细胞或细胞亚群群体的变形情况，无法获得物理测量和实际变形之间的定量关系。光镊技术应用高斯光束汇聚的激光势阱捕获细胞，结合声光偏转器可对细胞施加光阱作用使细胞发生形变，有效避免了机械损伤，并且光镊系统对光阱力的控制和测量可精确到皮牛顿量级，是非常理想的单细胞细胞力学测量工具，但是无法实现高通量检测。
以往光镊捕获红细胞测量其变形性的方法均为静态研究，无法实现连续流下的细胞操纵。近年来，人们开始探索动态研究红细胞变形性的方法，有研究者利用光镊捕捉和操纵活体小鼠真皮下毛细血管内的红细胞，拖动细胞使其到达指定位置，这种方法可以清除堵塞的微血管，但是活体中光阱刚度难以校准，不同组织、不同捕获位置的光学刚度也不同，另外，在较深的位置会失去激光功率，捕获力度显著下降。目前，有多种基于光镊增强的微流控芯片进行细胞分析的方法，光镊捕获细胞并拖动目标细胞使其发生形变，从而利用合适的指标对其变形性进行判别。该方法具有准确度高、非侵入等优点，但光镊对细胞产生的操纵力往往处于皮牛量级，因而连续流下的细胞操纵要求细胞进样流速非常的低，从而限制了光镊在高通量细胞操纵方面的应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种红细胞高通量变形性检测方法、系统、介质及计算设备，其能实现红细胞变形性的高通量分析，实现单分散红细胞的捕获及变形拉伸，同时实现不同变形性红细胞的统计学有效区分。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种红细胞高通量变形性检测方法，其包括：利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；利用由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
进一步，所述利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形，包括：
设置微量注射装置和光镊系统，由所述注射装置高通量的连续向所述光镊系统输送红细胞，使红细胞处于自然状态；
由光镊捕获红细胞，被捕获的红细胞被流体沿流动方向进行拉伸，并通过连续输送的红细胞的碰撞替换被捕获的红细胞；
借助流体产生的粘滞阻力使红细胞在水流方向和垂直水流方向上产生形变，实现有效拉伸；所述水流方向为X轴方向，垂直水流方向为Z轴方向。
进一步，在动态平衡时，所述红细胞在X轴方向上受到的流体粘滞阻力和光学梯度力平衡，所述红细胞在平衡条件下的伸长取决于细胞的刚度，在相同的拉伸下，较硬的红细胞比弹性的细红胞表现出较小的形变，通过形变区分出正常红细胞和细胞膜弹性发生变化的红细胞。
进一步，承载所述红细胞的所述流体的流速与流体粘滞阻力及光镊产生的最大光阱力相关，最大光阱力需大于等于流体粘滞阻力，所述流体粘滞阻力与所述流体的流速成正比，以实现对红细胞的有效拉伸变形及高通量检测。
进一步，单个所述红细胞被光镊捕获时，所受的流体粘滞阻力F粘为：
式中，η为流体的动态粘度，单位为10-3Nm-2·s；d为红细胞的直径，单位为μm；v为捕获的红细胞被释放时的速度，单位为m/s，该速度通过所述微量注射装置内设定的流量计算得到。
进一步，所述光镊产生的最大光阱力为红细胞所受外力，假设红细胞是一个线性弹簧模型，则所述红细胞所受外力F为：
F＝kΔdx
式中，Δdx为红细胞的伸长量，与所述红细胞所受外力成正比；k为弹性常数。
进一步，所述由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征，包括：
对血细胞图像进行分析，采用阈值分割的方法对图像边缘进行提取得到二值图像，再采用数学形态方法对所述二值图像进行优化，得到能够真实反映红细胞轮廓的填充图像；
在红细胞轮廓的填充图像上，利用面积变形指数和周长变形指数得到平均变形指数参量，通过所述平均变形指数参量对红细胞的变形量进行表征。
一种红细胞高通量变形性检测系统，其包括：拉伸模块，利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；特征提取模块，提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；变形表征模块，利用由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明利用流体粘滞阻力与光镊系统光阱力的共同作用，实现单分散红细胞的捕获及变形拉伸，同时利用图像处理方法对红细胞变形前后的特征进行分析，获取变形指数DI(Deformation Index)进行统计分析，对细胞变形性能进行表征，实现不同变形性红细胞的统计学有效区分。
2、本发明结合光镊技术与微流控芯片搭建了高通量检测系统，高通量检测及表征方法可以实现不同变形性红细胞的统计学有效区分，为其他类型样本的高通量变形性分析提供了解决思路。
附图说明
图1是本发明一实施例中的检测方法原理图；
图2是本发明一实施例中的微量注射装置和光镊系统结构图；
图3a是本发明一实施例中的红细胞受力拉伸示意图；
图3b是本发明一实施例中的红细胞在微流控芯片内流动的侧视图；
图4是本发明一实施例中的流体粘滞阻力、光镊光阱力与流体流速的关系曲线图；
图5是本发明一实施例中的不同条件下的红细胞被捕获图像；
图6是本发明一实施例中的不同条件下的红细胞变形指数；
图7是本发明一实施例中的三组红细胞变形性检测图像；
图8a是本发明一实施例中的三组实验结果变形指数DIS、DIC统计直方图；
图8b是本发明一实施例中的三组实验结果变形指数DIS、DIC对应的轮廓拟合曲线图；
图9是本发明一实施例中的计算设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提出一种红细胞变形性高通量检测方法、系统、介质及计算设备，结合光镊技术与微流控芯片进行红细胞变形性高通量检测，用于红细胞变形性的统计学准确表征。首先，利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用实现红细胞的有效拉伸变形；然后，利用图像处理方法对单细胞变形前后的特征参量进行提取，得到面积和周长变形指数；最后，进行统计分析，并利用平均变形指数参量
对红细胞的变形性进行表征。搭建了高通量检测系统，通过大量实验得到了最优实验条件；并利用具有不同变形性的3组样本进行了统计学验证实验。结果表明，
最小区分量为9.71％，8通道结构的检测通量约为370个/min。高通量检测及表征方法可以实现不同变形性红细胞的统计学有效区分，为其他类型样本的高通量变形性分析提供了解决思路。
在本发明的一个实施例中，提供一种红细胞高通量变形性检测方法，实现对动态的红细胞进行变形性高通量检测，本实施例中，利用光镊系统实现对微小粒子的捕获及操纵，如图1所示，该方法包括以下步骤：
1)利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；
2)提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；
3)利用由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
上述步骤1)中，利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形，包括以下步骤：
1.1)设置微量注射装置和光镊系统，由注射装置高通量的连续向光镊系统输送红细胞，使红细胞处于自然状态；
在本实施例中，如图2所示，微量注射装置和光镊系统都可以采用已有产品。例如，微量注射装置包括压力泵1和微型调节阀2。样品瓶3内的流体输送管路一端依次与压力泵1和微型调节阀2连接，样品瓶3内流体的流动控制由压力泵1的输入电压和微型调节阀2控制，使流速保证光阱力能够捕获流动的红细胞。优选的，压力泵1优选的型号为SC3101PM，电压为3.0V，流速为0.28L/min；微型调节阀2优选的型号为IR1010-01-A，SMC。
光镊系统包括微流控芯片4、样品台5、白光灯6、汇聚透镜7、物镜8、二色像镜9、滤光片10、CMOS相机11、近红外激光器12、声光偏转器13和透镜14。样品瓶3内的流体输送管路另一端与微流控芯片4上的微流道连通，将载有红细胞的流体送入微流道内；微流控芯片4设置在样品台5上。位于微流控芯片4中部上方设置有白光灯6和汇聚透镜7，位于微流控芯片4中部下方设置有物镜8、二色像镜9、滤光片10和CMOS相机11；位于二色像镜9的一侧，与二色像镜9位于同一水平线上设置有近红外激光器12、声光偏转器13和透镜14。使用时，通过CMOS相机11对单细胞的流动、捕获及脱离过程进行视频采集，实现红细胞变形性的高通量检测。
在本实施例中，微流控芯片4上设置有8通道线阵微流道，每个微流道高优选为12μm、宽优选为11μm，利用PDMS模拟体内毛细血管的流动状况。光镊系统优选为德国Aresis公司的Tweez250si。功率为5W，1064nm近红外激光器；2048×2048单色CMOS，单像素尺寸5.5μm。
使用时，如图3a所示，利用激光束在微流控芯片4的微流道中形成光镊，同时利用微量注射装置连续向光镊输送细胞，让红细胞保持在自然状态。
1.2)由光镊捕获红细胞，被捕获的红细胞被流体沿流动方向进行拉伸，并通过连续输送的红细胞的碰撞替换被捕获的红细胞，实现替换细胞的过程；
1.3)借助流体产生的粘滞阻力使红细胞在水流方向和垂直水流方向上产生形变，实现有效拉伸；其中，水流方向为X轴方向，垂直水流方向为Z轴方向。
其中，在动态平衡时，红细胞在X轴方向上受到的流体粘滞阻力和光学梯度力平衡，红细胞在平衡条件下的伸长取决于细胞的刚度(即弹性)，在相同的拉伸下，较硬的红细胞比弹性的细红胞表现出较小的形变，因此，通过观察在相同条件下细胞的形变区分出正常红细胞和细胞膜弹性发生变化的红细胞，如图3a所示，为红细胞在微流道内的受力时的侧面剖面图，图3b为捕获拉伸红细胞的原理图。
在本实施例中，承载红细胞的流体的流速与流体粘滞阻力及光镊产生的最大光阱力相关，通过流体粘滞阻力及光镊产生的最大光阱力设定流体的流速，不同的流体产生的流体粘滞阻力不同，最大光阱力需大于等于流体粘滞阻力，所述流体粘滞阻力与所述流体的流速成正比，实现对红细胞的有效拉伸变形及高通量检测。
单个红细胞被光镊捕获时，所受的流体粘滞阻力F粘为：
式中，η为流体的动态粘度，单位为10-3Nm-2·s；d为红细胞的直径，单位为μm；v为捕获的红细胞被释放时的速度，单位为m/s，该速度通过微量注射装置内设定的流量计算得到。
光镊产生的最大光阱力为红细胞所受外力，假设红细胞是一个线性弹簧模型，如图3b所示，则红细胞所受外力F为：
F＝kΔdx (2)
式中，Δdx为红细胞的伸长量，与红细胞所受外力成正比；k为弹性常数，用来量化细胞的整体弹性。
红细胞在微流道中心被捕获时，根据式(1)可计算得到流体粘滞阻力与流体流速的关系曲线。同时，对光镊的光阱刚度进行标定后，根据式(2)可得到不同激光功率时，光镊产生的最大光阱力与流体流速的关系曲线，如图4所示。该曲线可为如何选择最优的实验条件来提高检测通量提供理论指导。
上述步骤3)中，由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征，包括以下步骤：
3.1)对血细胞图像进行分析，采用阈值分割的方法对图像边缘进行提取得到二值图像，再采用数学形态方法对二值图像进行优化，得到能够真实反映红细胞轮廓的填充图像；
在本实施例中，利用MATLAB对血细胞图像进行分析。
3.2)在红细胞轮廓的填充图像上，利用面积变形指数(DIS)和周长变形指数(DIC)得到平均变形指数参量
通过所述平均变形指数参量
对红细胞的变形量进行表征。其中，各变形指数定义为：
DIS＝(S2-S1)/S1*100％
DIC＝(C2-C1)/C1*100％
式中，S1、S2分别表示红细胞被捕获前、后的面积，C1、C2分别表示红细胞被捕获前、后的周长。如表1所示。
表1不同条件下捕获前后红细胞面积及周长(单位：像素)
实施例：
本实施例对购自华润生物(中国上海)有限公司的人血红细胞(浓度6％，阿氏液保存)进行处理。制备三种血红细胞样本：
(1)对照组(正常人血红细胞)：取500μL红细胞，利用离心法(1200r/min，5min)重复清洗红细胞三次后，加入2mL磷酸盐缓冲液(PBS，pH7.4)；
(2)H2O2实验组：取500μL红细胞，三次离心清洗后加入1mL浓度为400μmol/L的H2O2溶液，反应完成后离心红细胞加入2mLPBS；
(3)CaCl2实验组：取500μL红细胞，三次离心清洗后加入1mL浓度为500μmol/L的CaCl2溶液，反应20min后离心红细胞加入2mLPBS。
三组样本中分别加入100μL浓度为1％的牛血清白蛋白溶液(BSA)，防止细胞粘附。
在实验前先选取最优实验条件，分别设置气泵供电电压为1.5V和3.0V，光镊功率100mW和200mW，在4种组合实验条件下对正常人血红细胞的变形性进行检测。实验过程中发现，当气泵供电电压设为3.0V、光镊功率为100mW时，无法实现红细胞的有效捕获，所以只对其他3种实验条件的结果进行了分析，图5为不同实验条件下红细胞被捕获后的变形图像。每种实验条件下随机选取10组红细胞图像，计算其捕获前后的面积及周长如表1所示。如图6所示，对10组数据进行统计，不同实验条件下DIS、DIC最大值与最小值的差值分别为3.50％、1.68％(电压1.5V，功率100mW)，3.85％、2.88％(电压1.5V，功率200mW)和8.97％、9.82％(电压3.0V，功率200mW)。因此，电压为3.0V、功率为200mW条件作为后续最佳实验条件。
为了避免血红细胞变形的个体差异性对实验表征结果准确性的影响，本实验分别对3组样本(对照组、H2O2实验组、CaCl2实验组)进行红细胞变形性检测。图7为分别从三组实验结果中随机选取的5幅红细胞被捕获后的图像。分别从三组实验结果中随机挑选100个红细胞，并对其捕获前后的面积、周长参数进行计算，得到变形指数。最终，变形指数DIS和DIC的统计直方图以及对应的轮廓拟合曲线如图8a、图8b所示。三组样本实验结果的变形指数平均值
分别为：15.72％、8.84％(对照组)，3.26％、1.68％(H2O2实验组)和25.43％、13.49％(CaCl2实验组)。由此可知，相比具有更好的差异性表征效果，仅限于本发明实验条件以及样品制备方法，可以实现9.71％的差异性有效识别。另一方面，系统检测通量与红细胞流速以及浓度相关，在既定实验条件下(红细胞流速恒定)，本发明的8通道结构的检测通量约为370细胞/min。本发明高通量检测及表征方法可实现对不同变形性红细胞的统计学有效分析，为其他类型样本的高通量变形性分析提供了解决思路。
在本发明的一个实施例中，提供一种红细胞高通量变形性检测系统，其包括：
拉伸模块，利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；
特征提取模块，提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；
变形表征模块，利用由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
如图9所示，为本发明一实施例中提供的计算设备结构示意图，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种检测方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、管理商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；利用由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；利用由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；利用由面积变形指数和周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，包括：
利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；
提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；
利用由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
2.如权利要求1所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，所述利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形，包括：
设置微量注射装置和光镊系统，由所述注射装置高通量的连续向所述光镊系统输送红细胞，使红细胞处于自然状态；
由光镊捕获红细胞，被捕获的红细胞被流体沿流动方向进行拉伸，并通过连续输送的红细胞的碰撞替换被捕获的红细胞；
借助流体产生的粘滞阻力使红细胞在水流方向和垂直水流方向上产生形变，实现有效拉伸；所述水流方向为X轴方向，垂直水流方向为Z轴方向。
3.如权利要求2所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，在动态平衡时，所述红细胞在X轴方向上受到的流体粘滞阻力和光学梯度力平衡，所述红细胞在平衡条件下的伸长取决于细胞的刚度，在相同的拉伸下，较硬的红细胞比弹性的细红胞表现出较小的形变，通过形变区分出正常红细胞和细胞膜弹性发生变化的红细胞。
4.如权利要求2所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，承载所述红细胞的所述流体的流速与流体粘滞阻力及光镊产生的最大光阱力相关，最大光阱力需大于等于流体粘滞阻力，所述流体粘滞阻力与所述流体的流速成正比，以实现对红细胞的有效拉伸变形及高通量检测。
5.如权利要求4所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，单个所述红细胞被光镊捕获时，所受的流体粘滞阻力F粘为：
式中，η为流体的动态粘度，单位为10-3Nm-2·s；d为红细胞的直径，单位为μm；v为捕获的红细胞被释放时的速度，单位为m/s，该速度通过所述微量注射装置内设定的流量计算得到。
6.如权利要求4所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，所述光镊产生的最大光阱力为红细胞所受外力，假设红细胞是一个线性弹簧模型，则所述红细胞所受外力F为：
F＝kΔdx
式中，Δdx为红细胞的伸长量，与所述红细胞所受外力成正比；k为弹性常数。
7.如权利要求1所述红细胞高通量变形性检测方法，其特征在于，所述由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征，包括：
对血细胞图像进行分析，采用阈值分割的方法对图像边缘进行提取得到二值图像，再采用数学形态方法对所述二值图像进行优化，得到能够真实反映红细胞轮廓的填充图像；
在红细胞轮廓的填充图像上，利用面积变形指数和周长变形指数得到平均变形指数参量，通过所述平均变形指数参量对红细胞的变形量进行表征。
8.一种红细胞高通量变形性检测系统，其特征在于，包括：
拉伸模块，利用光阱力与流体粘滞阻力的共同作用进行高通量红细胞的有效拉伸变形；
特征提取模块，提取单细胞变形前后的特征参量，得到面积变形指数和周长变形指数；
变形表征模块，利用由所述面积变形指数和所述周长变形指数构成的平均变形指数参量，对红细胞的变形性进行表征。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。
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