1、基于圖像闡發的DNA定量闡發研究【關鍵詞】DNA摘要：目的運用IIageyteter對圖像舉行處置懲罰和闡發，在給出細胞形態學參數的同時對DNA的含量舉行定量闡發，能有用地幫助大夫對諸如腫瘤等多種病癥做出診斷。要領以武漢大學光譜與成像儀器工程技能研究中央研制的“全主動DNA細胞圖像定量闡發儀DNAI為平臺，對雞血紅細胞和宮頸脫落細胞舉行液基薄層制片，用Feulgen染色法染色，對DNAI上獵取的細胞染色圖像舉行扣背底算法處置懲罰。結果用冷酸解法對兩種細胞舉行Feulgen染色后細胞著色較深且勻稱；舉行扣背底算法處置懲罰后的細胞圖像的灰度值方差為0.524，比不舉行處置懲罰時0.919要校結論冷

2、酸解法更有用于雞血紅細胞和宮頸脫落細胞的Feulgen染色；扣背底算法可以有用地淘汰視場不勻帶來的偏向。關鍵詞：DNAI；DNA定量闡發；扣背底；積分光密度；DI直方圖；Feulgen染色ResearhfDNAQuantitativeytlgyBasednIagePressingKeyrds：DNAI;DNAquantitativeytlgy;Distratingbakgrund;Integralptialdensity;DItable;Feulgenlratin20世紀90年代初至今，盤算機本錢的落落以及性能的大幅度革新、D技能和圖像處置懲罰技能的生長，使得I技能在癌癥早期診斷的細胞DNA定

3、量闡發技能中異軍突起。其原理是醫學病理上常用的細胞切片、印片或涂片，經結實液結實后用Feulgen染色，使用細密透射光學顯微鏡、窄帶干預干與濾光片、高精度圖像網羅體系將細胞DNA的數字化灰度圖像攝入盤算機，通過圖像處置懲罰技能對該細胞DNA圖像灰度形態舉行定量闡發，盤算出每個細胞的積分光密度ID值，再根據BeerLabert光汲取定律將單個細胞的ID值與尺度定標細胞比擬后，換算成細胞DNA的絕對證量并給出被測細胞的倍體漫衍及細胞周期即G0/G1期，S期，G2/期等參數。醫師借助這些參數即可作出診斷。此要領輕便、有用并且正確度高，對人體及別的動物腫瘤或癌癥的早期病理闡發和診斷研究具有龐大參考意義

4、。I(Iageyteter)不但能對少少量的細胞核作DNA含量和倍體闡發，并且可同時丈量細胞核的形態參數面積、形態因子、紋理特性等并通過圖像處置懲罰技能加以幫助闡發。因此I及其儀器在國際上漸漸在病理診斷學、細胞生物學、構造胚胎學、遺傳免疫學等范疇得到了越來越普及的應用，已經成為DNA定量丈量，尤其是腫瘤的細胞學診斷的一項快速、客不雅、有用的緊張本領1，2。近幾年來，用DNA倍體闡發體系舉行宮頸癌及癌前病變的診斷在外洋已有大量報道310。別的，細胞DNA定量闡發診斷要領在北美及歐洲已作為一種通例臨床檢測要領之一1113。1質料與要領1.1質料宮頸脫落細胞樣本取自湖北省武漢市腫瘤病院、湖北省黃石市

5、第一病院和山東淄博籌劃生養研究所，保存于50%的乙醇溶液細胞保存液中。雞血紅細胞取自康健公雞的動脈血，參加0.3%0.4%的檸檬酸鈉抗凝劑，保存于50%的乙醇溶液細胞保存液中。1.2要領接納液基薄層制片技能，對制作的玻片舉行Feulgen染色，再使用全主動DNA細胞圖像定量闡發儀完成對細胞圖像的網羅、處置懲罰和DNA定量闡發。圖1全主動DNA細胞圖像定量闡發儀硬件組成略圖2DNA定量闡發的流程略扣背底算法：為了落服光學通報中的不勻稱性，我們網羅了一幅空視野作為亮場背底圖像，然后在反面網羅的細胞圖像中撤除這個背底圖像，用這種要領可以有用地淘汰視場不勻帶來的偏向。全局扣背底為丈量細胞圖像闡發儀的光

6、勻稱度，在玻片上探求一個空缺位置染色后的背底，一樣平常還會有少量的雜質網羅一幅背底圖像，背底圖像的灰度漫衍不勻稱見圖3，其灰度直方圖也不是規矩的單峰，這是與顯微鏡的光路體系直接相干的，假設不接納軟件體系舉行校正，會帶來極大的丈量偏向。勻稱度指配景光強的灰度尺度差和變異系數effiientfvariatin。它們形貌了配景光的勻稱性，要求配景圖像的像素點灰度變異系數小于3%。其公式如下：sd=1Ni=1Nj=1fij(x,y)-f(x,y)21/21V=sdf(x,y)此中sd為圖像各個像素灰度的尺度差，fij(，y)為某一個像素點的灰度值0255，f(x,y)為圖像全部像素灰度的均勻值，N別離

7、是圖像的長和寬。v為圖像各個像素灰度的變異系數。圖3網羅的背底圖像略圖4背底圖像支解結果圖略圖5變異系數略由圖4可見，由于背底圖像的灰度漫衍不勻稱，二值化后的圖像存在不規矩邊沿圖中藍色表現配景中灰度值較小的地區。圖5中，其直方圖的第1個峰為某處視場舉行扣背底后盤算的像素點灰度值變異系數1.08%，第2個峰為未扣背底盤算的變異系數3.82%，第3個峰為尺度劃定的變異系數最大值3%。扣除局部背底的要領與全局扣背底雷同。一樣平常是將細胞的外接矩形擴展2個像素，然后在此范疇內盤算除了細胞的有用像素之外的全部配景像素的灰度均勻值，并以此均勻值作為均勻背底在細胞的每個有用像素中扣除。扣除算法可以用相除或相

8、減本DNAI步伐中用相除。由于雞血紅細胞比宮頸脫落細胞小得多，且有的細胞毗連較細密，接納將細胞的外接矩形擴展2個像素的要領會使外擴地區中包羅其他雞血紅細胞的有用像素，從而在盤算積分光密度時產生偏向，以是接納外擴1個像素的要領。2結果2.1冷酸法Feulgen染色后的結果20倍鏡下經45in酸解的雞血紅細胞在全主動DNA細胞圖像定量闡發儀中網羅的圖像如圖68所示。由圖可見，細胞邊沿清楚，著色勻稱，結果優于熱酸法。圖6原始細胞圖像略圖7背底圖像v=1.62%略圖8全局扣背底后的圖像略2.220倍鏡下雞血紅細胞積分光密度直方圖的比力20倍鏡下經45in酸解的雞血紅細胞十個視場，共1500個細胞別離根

9、據下面四種差異的要領舉行實行，并比力實行結果見圖9。結果見表1。由表1可以得出：ID離散程度全局扣背底加局部扣背底時最校抱負的玻片背底是勻稱的，但現實上由于經Feulgen染色后玻片上殘留染色物質的漫衍不均和照明光源的不勻稱性，使得玻片背底現實的灰度漫衍不勻稱。假設不扣除這種不勻稱性，在玻片差異位置大概是視場的差異位置測得的雷同細胞核的灰度值差異，盤算出的ID值也會受影響。而全局扣背底大要上去除了配景的不勻稱性造成的影響。再舉行一次局部扣被底，把配景不勻稱性的影響再次減小，以是此時得到的ID的主峰細密程度最好，離散程度最小；ID方差各不雷同，此中全局扣背底比不全局扣背底所得的方差要校這也是由于

10、全局扣背底大要上去除了配景的不勻稱性造成的影響。表14種扣背底要領的比力略圖9略1全局扣背底、局部扣背底后的細胞ID直方圖；2全局不扣背底、局部扣背底后細胞ID直方圖；3全局扣背底、局部扣背底后的細胞ID直方圖；4全局不扣底、局部不扣背底后的細胞ID直方圖。坐標系中橫坐標表現ID值，縱坐標表現細胞個數2.3宮頸脫落細胞DIDNAIndex,DNA指數直方圖、散點圖20倍鏡下的正凡人體宮頸細胞和產生癌變的人體宮頸細胞全局扣背底、局部扣背底DI直方圖、散點圖的比力見圖10。圖10略1、2正凡人體宮頸細胞直方圖和散點圖；3、4產生癌變的人體宮頸細胞直方圖和散點圖直方圖中橫坐標表現DI值，縱坐標表現細

11、胞個數；散點圖中橫坐標表現DI值，縱坐標表現細胞核面積由于宮頸脫落細胞比雞血紅細胞大得多且DNA含量較不變，以是正凡人體細胞ID直方圖中ID值的離散程度更小約90%的細胞在主峰的正負10%范疇內，DI值的主峰更細，體系丈量的結果更正確。由于產生癌變的細胞中DNA含量增長，DI值大于2的細胞個數顯著增多，大夫可以根據DI值來斷定細胞的癌變程度并作出診斷。3結論細胞DNA定量闡發對從硬件平臺到軟件算法都有著極為嚴酷的要求，以包管定量闡發的精度和診斷結果正確性。DNA定量闡發的關鍵是對細胞的積分光密度和形態學參數面積、外形因子等的正確丈量。此中第一步就是要獵取正確、清楚的圖像，這就對細胞制片和染色環

12、節提出了嚴酷的要求。液基薄層制片技能的運用，Feulgen染色中冷酸法的選擇包管了所制玻片完全滿意DNA定量闡發的必要。在細胞積分光密度和形態學參數丈量之前對細胞圖像舉行扣背底處置懲罰，很好的消除了顯微鏡光路體系帶來的丈量偏向，落服了光學通報中的不勻稱性，使得細胞積分光密度的測定越發正確。參考文獻：1徐元.I技能研究希望及其應用遠景J.有用腫瘤雜志，1999，141：3.2張亞偉，沈鎮廟.圖象闡發法檢測乳腺癌細胞DNA含量及其意義J.外科雜志，1997，21：16.3BkingA,AdlerP,nHH,etal.AlgrithfrDNAytphtetridiagnsisandgradingfa

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14、unkT,ShindlerE,etal.DiagnsisfprspetivealignayinkilytidysplasiaftheervixithDNAytetryJ.JReprded.1989，34:505.8KashyapV,DasDK,LuthraUK.irphtetrinulearDNAanalysisinervialdysplasiftheuterineervix:itsrelatinttheprgressintalignanyandregressintnralJ.Neplasa.1990，37：487.9BllannR,bkingA.PrgnstivalidityfDNA-iaging-ytetryinervialdysplasiasJ.VerhDtshGesPath.1996，80：557.11Trsten.Reerbah,HrstEidenbah,NataljaPjanski,KristinaeKnps,S