一种多光谱细胞涂片自动分析仪及其用于宫颈细胞的分析方法技术

一种多光谱细胞涂片自动分析仪，它包括显微镜（１），自动上片装置（３），自动上片控制系统（４），照明系统（５），计算机（１０），显示器（１２），面阵ＣＣＤ（１５）及数据采集系统（１４）；其特征在于，ａ、有一个变焦装置（２），用于实现对低倍可疑或感兴趣区域检测和高倍对可疑细胞作是否属异常细胞检测；ｂ、一个自动载物台（６）及三维移动控制系统（７）和自动上片装置（３），用于实现细胞涂片的自动扫描和聚焦；ｃ、一个配置在显微镜（１）上的电调谐滤光器（１６）及电调谐滤光器控制器（８）和面阵ＣＣＤ（１５），用于实现显微光谱图像的快速采集；所述的电调谐滤光器（１６）一端安装在显微镜（１）上，另一端与面阵ＣＣＤ（１５）连接，染色涂片细胞像经过电调谐滤光器（１６）后成像在面阵ＣＣＤ（１５）上，计算机（１０）则通过控制滤光器控制器（８）调节加在电调谐滤光器（１６）上的电信号，改变其通频带的中心频率，面阵ＣＣＤ（１５）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（１０）中，供计算机（１０）进行图像处理和分析。（*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，属于分析检测仪器类，尤其涉及宫颈细胞涂片自动分析的医学检查仪器。
技术介绍
宫颈癌的发病率居妇科恶性肿瘤的首位，我国的宫颈癌发病率居世界第二位。巴氏宫颈抹片检查是宫颈癌早期诊断的重要内容，作为一种成功的宫颈癌筛选方法，它能提供有无癌变，炎症的种类及严重程度的大量有用信息，该法使用以来，使得我国的宫颈癌死亡率明显下降。但目前宫颈抹片的应用仍停留在人工识别阶段将宫颈抹片用巴氏染色法染色，在光镜下对细胞进行逐个人工的肉眼检诊，按巴氏五级分类法对女性生殖道的恶性肿瘤进行诊断。该法工作量大，每张片子平均有几十万个细胞，全凭手工机械移动显微镜，肉眼观察，非常的烦琐和劳累；医院为此耗费大量的人力，而且由于医师的疲劳和主观经验的限制等，误判和漏诊仍不可避免，存在较高的假阴性率和假阳性率。国外已有的细胞自动判读系统存在以下一些问题1＞，由于细胞涂片中，上皮细胞胞难以避免重叠而造成细胞核和细胞浆的分割不准确。2＞，检出率与假阳性率之间的矛盾。由于采用了计算机扫描处理和新的细胞分类方法，检测的假阴性率的确降低了，但假阳性率并未大幅下降。从美国计算机检诊的五千万例来看，敏感性为90-97％，而检测的有效率仍在72-78％之间徘徊。3＞，对于检出的细胞，系统并不能判断是否真正异常，仍须人工检测确认。这些问题的产生均和计算机获取的图像信息过少相关。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，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。从现有应用光谱研究肿瘤的文献来看，将光谱成像系统和细胞显微分析系统结合，借助光谱来判断细胞内结构及成分是否异常来解决系统目前的问题，也是可行的。光谱成像源于80年代中期的遥感技术。星载(机载)推帚式光谱成像系统使我们能根据地物的特征光谱直接识别出遥感图像上地表大多数的物质，因此在地质找矿、植被和农作物普查乃至军事上都有着广泛的用途。国外较早开始细胞涂片计算机诊断研究，且已有一些实用系统商业化。如美国的PAPNET计算机数字化玻片检查仪该装置是大型电脑自动化扫描系统，能模仿人工智能对高难度的影像进行分析。整个系统由检测中心和中间细胞室组成，可分别建在两个不同的地方。在检测中心有一台电脑显微扫描仪及高敏显像管，中间细胞室有一套电脑解像系统及显微镜；PAPNET的检诊分两步进行，先在检测中心由计算机对抹片上的每个细胞进行初步的辨认筛选，从每张片子上找出最可疑的128个细胞，将含有该细胞的视野用高敏显像管拍摄纪录，然后在中间细胞室，由细胞学家对记录的资料进行复验，遇可疑之处，再在显微镜下进行肉眼检查；该系统按TBS分类法来区分细胞，比传统的光镜筛选准确率高出很多。国内在这方面的研究也有一定进展。如1997年天津大学与天津蓟县妇幼保健院合作开发了计算机显微图像处理系统。该系统重点放在光学信号的处理和显微镜载物台的计算机控制方面，在宫颈细胞图像的分割和识别方面的研究较少，因而系统的适用性和稳定性都存在一些问题，实际应用较少，仅检诊过几百例宫颈细胞涂片。在湖北省，孙小蓉引进加拿大BC肿瘤研究所的全自动细胞图像分析仪成立了武汉兰丁肿瘤早期诊断检测中心，开展细胞学定量分析检查的癌症早期检查的工作，引进的系统采用福尔根染色，主要以细胞的DNA含量为检测依据。目前国内外尚未见到将多光谱成像技术应用到宫颈细胞显微图像分析识别的报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种细胞涂片的自动分析仪和多光谱宫颈涂片自动分析方法。该自动分析仪方法可以增加细胞检测的精度和提高异常细胞检测的准确率，可以满足临床细胞学检查自动化的需要。本专利技术提供的一种多光谱细胞涂片自动分析仪的技术方案是它包括显微镜1，自动上片装置3，自动上片控制系统4，照明系统5，计算机10，显示器12，面阵CCD15及数据采集系统14；它还有a、一个变焦装置2，用于实现对低倍可疑或感兴趣区域检测和高倍对可疑细胞作是否属异常细胞检测；b、一个自动载物台6及三维移动控制系统7和自动上片装置3，用于实现细胞涂片的自动扫描和聚焦；c、一个配置在显微镜1上的电调谐滤光器16及电调谐滤光器控制器8和面阵CCD15，用于实现显微光谱图像的快速采集；所述的电调谐滤光器16一端安装在显微镜1上，另一端与面阵CCD15连接，染色涂片细胞像经过电调谐滤光器16后成像在面阵CCD15上，计算机10则通过控制滤光器控制器8调节加在电调谐滤光器16上的电信号，改变其通频带的中心频率，面阵CCD15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10中，供计算机10进行图像处理和分析。本专利技术一种将多光谱细胞涂片自动分析仪用于宫颈细胞的分析方法的技术方案，具体说，是系统的程序；它包括下述步骤a、采集多光谱图象；b挑选、分析多光谱图象；c、测量细胞参数；d、对细胞进行模式识别；e、综合整理分析结果；所述步骤体现在系统的程序中，包括a、一个采集多光谱图像的程序，它是将细胞涂片的每一个局部区域经过显微镜1放大后再通过电调谐滤光器16分别取出不同光谱波段的图像，经过面阵CCD15送入计算机后得到该区域、即视场的分析所需光谱图像；b、一个由低倍到高倍最后到综合处理、分析所获取光谱图像的程序，它是对多光谱图像进行反复筛选，挑选感兴趣的图像，进行准确分割出细胞的胞核和胞浆，测量细胞参数，进行模式识别，最后综合整个分析结果；它其中包括一个低倍和高倍图像的获取程序，一个低倍和高倍处理单核、多核、和重叠核细胞的程序，一个低倍细胞图像和高倍细胞图像进行分割的程序。本专利技术的效果最大特点之一是充分、合理利用了细胞的光谱特性，使得对于细胞浆和细胞核的分割更加准确，速度更快，同时摆脱了染色时间对分析参数和结果的影响，细胞的光谱参数为细胞识别提供了更丰富的信息；模仿医生对细胞涂片的分析过程，系统首先在低倍下进行预处理，除掉杂质，气泡，边缘对分析的影响，找到可疑的区域，然后在高倍下分析，加速分析速度，是本专利技术的另外一个特点。本发的技术效果还在于自动化程度高，分析结果准确，可靠性强，充分利用显微多光谱对宫颈细胞进行光谱识别和分类，为宫颈疾病诊断提供了新的光谱学依据。附图说明附图1是自动分析仪系统的组成示意图。图中1-显微镜，2-变焦装置，3-自动上片装置，4-自动上片控制系统，5-照明系统，6-自动载物台，7-三维移动控制系统，8-电调谐滤光器控制器，9-打印机及其它的外设，10-计算机，11-数据备份恢复系统，12-显示器，13-图像监视器，14-数据采集系统，15-面阵CCD，16-电调谐器件。附图2是系统中利用电调谐采集多光谱的程序图。附图3是一个由低倍到高倍最后到综合处理、分析所获取光谱图像的程序图，是系统总的处理程序，由100开始，移动到所需低倍视场102，采集低倍多光谱图像104，低本文档来自技高网...

【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，雷峻峰，高细见，刘均堂，吴琼水，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：