显微多光谱骨髓及外周血细胞自动分析仪和分析骨髓及外周血细胞的方法技术

一种显微多光谱骨髓及外周血细胞自动分析仪和方法，它包括光源（２）、显微镜（１）、显示器（９）及面阵ＣＣＤ（１２）和计算机（７）；其特征在于：ａ、有一个滤光系统，其核心部件是电调谐滤光器（１３），它与电调谐滤光器控制器（５）和面阵ＣＣＤ（１２）配置在显微镜（１）上，用于实现显微光谱图像的快速采集，计算机（７）则通过控制电调谐滤光器控制器（５）调节加在电调谐滤光器（１３）上的电压，改变其通频带的中心频率；ｂ、有一个ＣＣＤ控制和数据采集系统（１１），用于实现将面阵ＣＣＤ（１２）检测出的图像信号通过图像采集卡转换成数字图像存贮在计算机（７）中，供计算机进行图像处理和分析；ｃ、有一个三维移动控制系统（４），用于在计算机控制下实现自动聚焦和扫描，自动载物台（３）通过三维移动控制系统（４）与计算机（７）连接，由计算机（７）通过面阵ＣＣＤ（１２）采集的图像计算聚焦、控制自动载物台（３）上下移动进行自动聚焦和水平移动实现涂片扫描；ｄ、还有计算机（７），用于对三维移动控制系统（４）的控制和对采集到的光谱图像进行图像合成、图像校正、自动分割、自动分类识别。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于生物医疗检测分析仪器和方法
，特别是涉及人类血液细胞的快速检测分析仪和方法。
技术介绍
血液病是严重威胁人类健康的重大疾病之一，不同的血液病，其患者的血液细胞有不同的质(包括形态)和量的变化，常规骨髓(血)细胞瑞氏染色在光镜下人工识别分类存在费时(2小时/例左右)，主观性强(不同认识水平的人，或同一人不同时间观察分类结果不一样)。不利于对患者的准确诊治，因此用智能化血液细胞分析仪和方法代替人工分类是医学领域的重要课题。目前，在血液病诊断中所用的手段主要分为两种一种是近十年来得到广泛应用的，根据电阻变化、激光散射、射频、组织化学和流式细胞仪诸原理设计制造的自动血液分析仪和方法(AHA)。该方法简单、快速而且可进行多参数测定，但是该类仪器主要根据血细胞的体积大小进行分类，对各种细胞的具体形态、结构特点不能识别，可利用信息较少，一般只能实现三分类或五分类。准确地说应该叫分群，而不叫分类。医学系统的许多研究表明，该类仪器分类对白血病及各种贫血病的异常细胞无能为力，掩盖了许多有效疾病诊断信息。即使是较高档次的自动血液分析仪和方法也仅能作为正常标本的筛选。若不与涂片镜检相配合，很容易产生漏诊或误诊。另一种是通过骨髓细胞涂片染色，然后在显微镜下人工操纵手工机械移动器，用肉眼观察寻找血液细胞，对血细胞的种类及其个数进行观察、判断，这种逐个查看细胞的检查工作是极为烦琐和劳累，需要很多的人力，而且需要专门的医学人员才能识别；由于有些细胞变化差异很小，而且缺乏客观的判定尺度，主观误差无法避免，同时也无法形成有效的定量描述结果。在集体普查逐步开展的今天，传统的检查方法已经不适应需要，人们需要能够自动地完成这些工作的仪器，即用计算机来实现血液细胞的自动识别的方法。国际上此类仪器最近的发展是第一种方式的仪器综合两种乃至多种信号来提高分类质量，如Coulter公司的VCS自动白细胞分析仪和方法综合了体积分析、高频传导分析和激光散射分析三种技术。研究表明它确实有助于鉴别诊断部分血液病，但不能作骨髓血细胞分类。第二种方式的发展是采用了自动图像分析仪和方法器，通过计算机提取血细胞和胞核的形态和纹理参数，利用人工智能模仿人眼对细胞进行自动分类。美国和以色列等国均推出了多种商品化的设备，价格在40万美元左右。国内从上世纪八十年代开始从事细胞诊断方面的研究，成立了癌细胞自动识别研究协作组，取得了一些初步成果。九十年代初，东南大学罗立民等利用微机和单色面阵CCD采集白细胞图像，较系统的研究了白细胞自动识别问题，但由于采用单色灰度图像，使细胞分割特征描述方法存在一定难度，导致识别准确率不太理想，其后，随着计算机技术和彩色面阵CCD成像技术的发展，汪定慧、张勇等人将彩色图像处理和分析技术应用于血液细胞自动分类研究，使得系统识别率得到提高，但是目前这些研究成果并未能得到实际应用。第一种方式利用了细胞的物理化学组成信息和细胞大小信息，但却无法像血液病医生一样利用细胞丰富的形态信息；第二种利用细胞的形态和纹理信息，却无法利用细胞本身的成分变化信息。而且第一种方式只适用于外周血检查，不适合于骨髓血细胞。因此目前都无法达到代替人工骨髓(血)细胞分类，只能作为一种过筛手段。使用这类仪器，病人涂片可复检率在30-50％之间。光谱成像技术的出现，第一次从根本上打破了这种局面。它使我们在获得骨髓(血)细胞形态的同时又能获得骨髓(血)细胞的光谱图，使我们能将骨髓(血)细胞的形态和成分信息同时放到一起进行分析。光谱成像技术最早应用于遥感分析(又称多光谱成像或超谱成像)，它使得我们在得到地面照片的同时能根据光谱信息识别出森林、麦田、草地，乃至是地表下面的矿藏。用于显微光谱成像的器件从98年以后逐渐走向成熟。国外众多的研究工作者正在逐步改进器件的性能和扩大应用领域。生物医学上的多光谱成像技术可用来加大获取的信息，加强计算机对细胞的识别能力。从原理上讲，当正常细胞的性质发生改变时，其细胞核中的一些物质，如脱氧核糖核酸(DNA)的含量亦随之而变，导致细胞核的形态、大小及核浆比例发生变化，并且变化的类型根据细胞的种类及恶性程度而有所不同；因而对一般细胞图像灰度和形态学的分析，最多只能得到细胞60％-70％的识别信息；远不如多光谱图像在观察细胞形态的同时，通过成像光谱分析，得到细胞中组成变化的信息(被吸收光的波长直接与吸收光的物质成分有关)，这些细胞化学成分定量分析信息，使得原有的计算机图像分析方法有了很广泛的应用前景。国内一些学者用光纤光谱仪在显微镜上研究了人体血液白细胞光谱，他们注意到了患者的淋巴细胞和粒细胞与正常人的相比具有明显不同的光谱特性，而且不同类型的患者的同一种自细胞的光谱也不相同。由此可见，利用显微光谱能对白细胞进行光谱识别和分类，可为白血病诊断提供新的光谱学依据。
技术实现思路
本专利技术目的是将多光谱成像技术与显微技术相结合，利用新型的电调谐液晶滤光器(LCTF)代替传统的滤光器实现波长的快速扫描，采用高灵敏度制冷面阵CCD对骨髓(血)细胞瑞氏染色涂片图像进行数字化。它在获得骨髓(血)细胞形态的同时，又获得了骨髓(血)细胞的光谱图。利用光谱成像技术系统的研究正常人骨髓(血)涂片中不同血细胞的特征(同种细胞的共性，不同细胞的差异性，以及制样、光源等外界因素对光谱的影响及消除方法)，发生病变后细胞的光谱特性的变化，血细胞的形态参数特性等，为血液病的早期诊断和自动化诊断研究打下坚实的基础。通过成像光谱分析，可以得到细胞中组成变化的信息，从而使对未病变细胞和病变细胞的分析识别更加准确快速。与国际上目前只利用细胞形态的血液自动图像分析仪和方法相比，本仪器自动化程度以及分析结果的准确性和可靠性都得到了极大的提高。和人工检查相比，除了能减轻复杂手工劳动外，检测准确率将大大提高，将使更多的患者在早期就能发现疾病，达到治愈的目的，其社会效益是巨大的。和国际上目只利用细胞形态的血液自动图像分析仪和方法相比，检测准确率有明显提高。本专利技术所涉及的一种的技术目的是这样实现的它包括光源、显微镜、显示器及、面阵CCD和计算机；其特征在于；a、有一个滤光系统，其核心部件是电调谐滤光器，它与电调谐滤光器控制器和面阵CCD配置在显微镜上，用于实现显微光谱图像的快速采集，计算机则通过控制电调谐滤光器控制器调节加在电调谐滤光器上的电压，改变其通频带的中心频率；b、有一个CCD控制和数据采集系统，用于实现将面阵CCD检测出的图像信号通过图像采集卡转换成数字图像存贮在计算机中，供计算机进行图像处理和分析；c、有一个三维移动控制系统，用于在计算机控制下实现自动聚焦和自动扫描，自动载物台通过三维移动控制系统与计算机连接，由计算机通过扫描；d、还有计算机，用于对三维移动控制系统的控制和对采集到的光谱图像进行图像合成、图像校正、自动分割、自动分类识别。面阵CCD采集的图像计算聚焦、控制自动载物台上下移动进行自动聚焦，水平移动实现涂片本专利技术的技术效果与现有技术相比，具有突出的特点和显著的进步。其中，与国际上目前只利用细胞形态的血液自动图像分析仪和方法相比，自动化程度、分析结果准性、可靠性有显著的提高，充分利用显微光谱对血细胞进行光谱识别和分类，为血液病的诊断提供新的光谱学依据；与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾立波，吴琼水，雷峻峰，刘均堂，张洪波，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：