基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法及系统技术方案

基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法及系统，用于血液中目标细胞浓度和体积计算，识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；计算显微放大数字图像中的单个目标细胞体积VTC=目标细胞面积STC

【技术实现步骤摘要】
基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法及系统


[0001]本申请属基于细胞悬浮液显微放大数字图像获取目标样本中各成分特性和参数的
，尤其涉及基于数字图像进行血液样本中各种细胞浓度和细胞体积计算的


技术介绍

[0002]现有技术中，对血液细胞中各种不同细胞的浓度和体积的分析，有不同的方法。其中之一是将血液标本稀释后采用牛鲍血细胞计数板在显微镜下计数后换算得到。这样的计数过程是需要人工参与计数，费时费力，且非常容易出错。其中之二是利用血液分析仪进行血液细胞的浓度、体积及血红蛋白的检测。
[0003]现有技术中,对细胞类型识别，细胞体积和数量的计算通常采用流式细胞仪。其中一部分流式细胞仪是采用电学原理，如电阻抗原理即库尔特原理设计不同类型细胞相应的计数通道，进行不同类型细胞的体积和数量检测。或利用射频电导法对不同类型细胞由于细胞特性不同的电导性进行细胞类型识别和计数。如图1所示，电阻抗法流式细胞仪中，血液细胞一个一个通过狭缝，狭缝内外是有直流电的电解质环境，当细胞通过时会引起瞬时的电位变化，形成电脉冲，电脉冲的个数反应细胞的个数，大小反应细胞的体积大小。细胞体积在一定范围内划为目标细胞。此方法为三分类血液分析仪的常用检测原理之一。
[0004]其中另一部分流式细胞仪是采用光学或光化学原理，如图2和图3激光散射法，将稀释染色后的细胞注入鞘流机构，让激光照射流进鞘流机构的细胞，由于细胞特性不同，会产生与其特性相应的光学特征，如产生相应的散射，检测相应的光学信号即可获得相应细胞的体积和数量信息。流式细胞仪还有采用激光散射法，即不同细胞被激光束照射时，会产生与细胞特征相应的各种角度的散射光。对经信号检测器获取的散射光信息进行综合分析，即可准确区分正常类型的细胞。低角度散射光（向前散射光）反映细胞的数量和表面积大小，高角度散射光（侧向散射光）反映细胞的内部颗粒、细胞核等复杂性。此方法为现代五分类血液分析仪的主要检测原理之一。该方法能获取单一细胞的尺寸参数，因此单个细胞的体积参数也能获取。
[0005]无论是电学原理还是光学或光化学原理的细胞分析仪，其相对于人工的牛鲍板进行分析，其结果准确性可靠性和效率都有了大大的提升。但是，上述流式细胞仪，都需要对小部分样品进行单个细胞依次进行识别；因此需要为单个细胞的流过设计精密的流体通道，并配合相应的复杂光学系统设计，以适应对单个细胞进行光电参数的捕获。需要复杂的流道设计和光学系统设计，系统硬件设计复杂成本高，且非常容易出现故障，通常需要定期维护以保证流道和光学系统维持正常工作状态；且这样的单细胞流道，细胞识别效率低；当细胞的形状特征发生变化时，识别的准确性会降低。
[0006]本申请中设计了一种基于明场显微放大数字图像的血液细胞分析方法，能基于明场显微放大数字图像进行不同细胞类型的识别和计数，并计算出不同类型细胞的体积；本申请中的血液细胞分析方法用极简的硬件成本进行了全血细胞分析。且由于这样的方法基
于明场图像，非常直观，准确性更好；既没有流式细胞中鞘流机构的设计，也没有复杂的分光光度计的设计；整个技术方案极简，从研发到使用维护的系统效率都很高，成本极低。
[0007]在实际应用中，如血液细胞类型的识别和计数中，数字图像中涉及多种细胞类型，不同细胞类型的实际尺寸差异较大，白细胞WBC的直径大于红细胞RBC的直径；红细胞RBC的直径和网织红细胞的直径相当，红细胞RBC和网织红细胞的直径大于血小板直径，且尺寸的差距较大；且不同细胞类型在等量体液样本中的浓度差度较大；在利用显微放大数字图像进行细胞悬浮液成像时，同一张图片中不同类型的细胞的数量往往不在一个数量级上，如一张放大倍数为40倍的显微放大数字图像中，红细胞的数量可能是上百甚至是上千个，但是白细胞的数量却只有个位数。这些特征都给高效利用显微放大数字图像进行细胞分析带来了难度。
[0008]WBC 是英文“white blood cell”的缩写，中文意思是白细胞；在血液分析仪中WBC 的含义是白细胞浓度，单位是“个/L
ꢀ”
；RBC 是英文“red blood cell”的缩写，中文意思是红细胞； 在血液分析仪中，RBC的含义是红细胞浓度， 单位是“个/L
ꢀ”
；HCT是英文“hematocrit”的缩写，HCT又称红细胞压积（PCV），中文意思是红细胞比容；在血液分析仪中，HCT的含义是抗凝血积压后红细胞占全血的容积比；单位是 %；CV是英文“corpuscular volume”的缩写，中文意思是红细胞体积；单位是“fL”；MCV 是英文“mean corpuscular volume”的缩写，中文意思是平均红细胞体积 ；在血液分析仪中MCV 的含义是所有红细胞的平均体积，即平均红细胞体积，单位是
“ꢀ
fL”飞升；HGB是英文“hemoglobin”的缩写，中文意思是血红蛋白 ；在血液分析仪中HGB的含义是单位体积血液中的血红蛋白含量，即血红蛋白浓度，单位是“g/L
ꢀ”
；CH 是英文“corpuscular hemoglobin”的缩写，中文意思是红细胞的血红蛋白 ；在血液分析仪中CH 的含义是单个红细胞的血红蛋白含量，单位是
ꢀ“
pg”；MCH 是英文“mean corpuscular hemoglobin”的缩写，中文意思是平均红细胞血红蛋白含量 ；在血液分析仪中MCH 的含义是单个红细胞的平均红细胞血红蛋白含量，单位是
ꢀ“
pg”皮克；MCHC 是英文“mean corpuscular hemoglobin concentration”的缩写，中文意思是平均红细胞血红蛋白浓度 ；在血液分析仪中MCHC 的含义是单位体积红细胞的平均红细胞血红蛋白含量，单位是“g/L”;传统血液分析仪的计算过程中，MCHC =HGB
÷
RBC
÷
MCV ;MCHC=MCH
÷
MCV=HGB
÷
RBC
÷
MCV;MCH=HGB
÷
RBC。

技术实现思路

[0009]本申请要解决的技术问题在于避免现有技术上述不足之处，提出了一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法；并能基于显微放大数字图像进行多种血液细胞的浓度和体积的计算分析。本申请解决上述技术问题的技术方案是一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，用于血液中目标细胞浓度计算，显微放大数字图像是基于血液细胞单层平铺在悬浮液中所获取的一组显微放大数字图像；一组显微放大数字图像中包括N
×
M幅
显微放大数字图像；N和M均为大于等于1的自然数；包括步骤2A：从N
×
M幅显微放大数字图像选取X幅显微放大数字图像用于目标细胞浓度计算，X为大于等于1的自然数；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；步骤2B：计算参与运算的所有显微放大数字图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，用于血液中目标细胞浓度计算，其特征在于，显微放大数字图像是基于血液细胞单层平铺在悬浮液中所获取的一组显微放大数字图像；一组显微放大数字图像中包括N
×
M幅显微放大数字图像；N和M均为大于等于1的自然数；包括步骤2A：从N
×
M幅显微放大数字图像选取X幅显微放大数字图像用于目标细胞浓度计算，X为大于等于1的自然数；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；步骤2B：计算参与运算的所有显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；计算参与运算的所有显微放大数字图像对应的视野面积S；步骤2C：获取已知成像目标区域中细胞悬浮液的高度H；计算血液中目标细胞浓度=目标细胞数量NTC
÷
(视野面积S
×
H)；所述血液中目标细胞包括红细胞、白细胞、血小板、网织红细胞中的任意一种或多种。2.一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，用于血液中目标细胞浓度计算，其特征在于，显微放大数字图像是基于血液细胞单层平铺在悬浮液中所获取的一组显微放大数字图像；一组显微放大数字图像中包括N
×
M幅显微放大数字图像；N和M均为大于等于1的自然数；包括步骤3A：从N
×
M幅显微放大数字图像选取X幅显微放大数字图像用于目标细胞浓度计算，X为大于等于1的自然数；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的参比粒子，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的参比粒子的数量；步骤3B：计算参与运算的所有显微放大数字图像中的目标细胞数量NTC；计算参与运算的所有显微放大数字图像中的参比粒子数量RRC；步骤3C：计算血液中目标细胞浓度=目标细胞数量NTC
÷
参比粒子数量RRC
×
参比粒子浓度C；悬浮液中包含有已知参比粒子浓度C的参比粒子；所述血液中目标细胞包括红细胞、白细胞、血小板、网织红细胞中的任意一种或多种。3.一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，用于血液中目标细胞体积计算，其特征在于，显微放大数字图像是基于血液细胞单层平铺在悬浮液中所获取的一组显微放大数字图像；一组显微放大数字图像中包括N
×
M幅显微放大数字图像；N和M均为大于等于1的自然数；包括步骤4A：从N
×
M幅显微放大数字图像选取X幅显微放大数字图像用于目标细胞浓度计算，X为大于等于1的自然数；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的每个目标细胞面积STC；步骤4B：获取已知的第一体积校正系数CVC1；计算显微放大数字图像中的单个目标细胞体积VTC=目标细胞面积STC
×
第一体积校正系数CVC1；所述血液中目标细胞包括红细胞、网织红细胞中的任意一种或多种。
4.根据权利要求3所述的基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，其特征在于，还包括计算第一体积校正系数CVC1的步骤4AA；步骤4AA中包括：步骤4AA1：取同一待分析的血液细胞样品，外部设备获取目标细胞的平均细胞体积ZSC；步骤4AA2：取和步骤4AA1中同一待分析的血液细胞样品，进行预处理制得细胞悬浮液，细胞悬浮液注入成像目标区域内；使血液细胞单层平铺在悬浮液中，并获取血液细胞单层平铺在悬浮液中的显微放大数字图像；步骤4AA3：识别出显微放大数字图像中的目标细胞，并获得显微放大数字图像中的每个目标细胞面积STC，并计算目标细胞面积平均值STCA；步骤4AA4：第一体积校正系数CVC1=平均细胞体积ZSC
÷
目标细胞面积平均值STCA。5.根据权利要求3所述的基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，其特征在于，第一体积校正系数CVC1是固定的第一细胞高度系数TH1。6.一种基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，用于血液中目标细胞体积计算，其特征在于，显微放大数字图像是基于血液细胞单层平铺在悬浮液中所获取的一组显微放大数字图像；一组显微放大数字图像中包括N
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M幅显微放大数字图像；N和M均为大于等于1的自然数；包括步骤5A：从N
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M幅显微放大数字图像选取X幅显微放大数字图像用于目标细胞浓度计算，X为大于等于1的自然数；识别出所选中X幅显微放大数字图像中的目标细胞，并获得所选中X幅显微放大数字图像中的每个目标细胞面积STC；步骤5B：计算显微放大数字图像中的第一吸收参数α1=lg（空白平均灰度值/细胞像素平均灰度值)；获取已知的第二体积校正系数CVC2；计算单个目标细胞体积VTC=第一吸收参数α1
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每个目标细胞面积STC
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第二体积校正系数CVC2；所述血液中目标细胞是红细胞或网织红细胞。7.根据权利要求6所述的基于显微放大数字图像的血液细胞分析方法，其特征在于，还包括计算第二体积校正系数CVC2的步骤5AA；步骤5AA中包括：步骤5AA1：取同一待分析的血液细胞样品，外部设备获取目标细胞的平均细胞体积ZSC；步骤5AA2：取和步骤5AA1同一待分析的血液细胞样品，进行预处理制得细胞悬浮液，细胞悬浮液注入成像目标区域内；使血液细胞单层平铺在悬浮液中，并获取血液细胞单层平铺在悬浮液中的显微放大数字图像；步骤5AA3：计算显微放大数字图像中的第一吸收参数α1=lg（空白平均灰度值/细胞像素平均灰度值)；步骤5AA4：第二体积校正系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志平，刘亚慧，房祥飞，汪椿树，
申请(专利权)人：深圳安侣医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：