一种细胞曲面模型的建模方法及模型技术

本发明专利技术公开了一种细胞曲面模型的建模方法及模型，建模方法包括：获取细胞样本；获取细胞样本的断层图像；对断层图像进行图像区域分割，断层图像分割为描述细胞核区域的第一区域图像和描述细胞质区域的第二区域图像；分别获取第一区域图像和第二区域图像中的面和点；将获取的面和点按区域组成用于描述细胞核区域和细胞质区域的形状的面片；根据获得的面片构建模型，得到细胞曲面模型。本发明专利技术所公开的细胞曲面模型的建模方法步骤合理，得到的细胞曲面模型既能描述物体细节，又具有可以被灵活变形的特点，能够弥补体素模型与分辨率和几何本身有关的固有缺陷。身有关的固有缺陷。身有关的固有缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种细胞曲面模型的建模方法及模型


[0001]本专利技术涉及一种建模方法，尤其涉及一种细胞曲面模型的建模方法及模型。

技术介绍

[0002]电离辐射会诱导生物产生损伤，如何定量辐射剂量与生物效应之间的关系一直是人们关心的话题。为此，放射生物学研究常常将离体细胞实验作为主要研究手段，因为细胞及其组成结构是电离辐射关键的靶，其实验结果往往可以作为参考在一定程度上外推至生物体内。另外，细胞是生物体器官或组织的最基本组成单元，在放射治疗与辐射防护的应用场景中，在细胞内的能量沉积的多寡会直接影响放射治疗肿瘤的疗效或正常器官（组织）的有害效应程度。所以，准确评估细胞的剂量就显得尤为重要。
[0003]现有的评估细胞的剂量的方法一般通过建立细胞的体素模型，并将体素模型应用于蒙特卡罗软件中模拟细胞，从而进行剂量评估。然而体素模型具有一些固有缺陷，使得其在细胞尺寸模型的构建和应用中受到一定限制。一方面，在体素模型构建过程中，不均匀的染色或染色过程中细胞结构破坏会使得细胞核和细胞质界限模糊，甚至出现剂量计数区域混淆而结果不准确的情况；另一方面，即使是同一种细胞，根据其生长时期的改变，形态或体积会发生些许改变，体素模型由于其特性很难进行个性化调整以还原真实场景。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种细胞曲面模型的建模方法及模型。
[0005]为实现上述目的，本专利技术在第一个方面提供了一种细胞曲面模型的建模方法，包括以下步骤：获取细胞样本；获取细胞样本的断层图像；对断层图像进行图像区域分割，断层图像分割为描述细胞核区域的第一区域图像和描述细胞质区域的第二区域图像；分别获取第一区域图像和第二区域图像中的面和点；将获取的面和点按区域组成用于描述细胞核区域和细胞质区域的形状的面片；根据获得的面片构建模型，得到细胞曲面模型。
[0006]可选的，得到所述细胞曲面模型后，采用边缘塌陷算法，对所述细胞曲面模型的面进行消减。
[0007]可选的，对所述细胞曲面模型的面进行消减后，消减后细胞曲面模型的面的数量为消减前的0.1
‑
99%。
[0008]可选的，对所述细胞曲面模型的面进行消减后，对消减后的所述细胞曲面模型进行平滑处理。
[0009]可选的，所述获取细胞样本的断层图像中，所述断层图像的获取数量为120
‑
310
张。
[0010]可选的，在获取细胞样本后，获取细胞样本的断层图像前，对所述细胞样本的细胞质部分和细胞核部分分别使用不同染色剂进行染色处理；其中，所述细胞质部分的染色处理包括细胞膜染色或细胞骨架染色，所述细胞膜染色和所述细胞骨架染色使用不同染色剂。
[0011]可选的，在获取细胞样本的断层图像后，对断层图像进行图像区域分割前，对所述断层图像进行位置偏移处理，所述位置偏移处理包括以下步骤：在保证每张图像有且仅有一个细胞的前提下，将样本细胞的中心点置于笛卡尔坐标系的原点。
[0012]可选的，在获取细胞样本的断层图像后，对断层图像进行图像区域分割前，对所述断层图像进行灰度处理，所述灰度处理包括以下步骤：将所述断层图像的颜色转换成灰度值，将处理后的断层图像存储为带有图像位置信息的dicom格式文件。
[0013]可选的，在获取细胞样本后，获取细胞样本的断层图像前，选择边缘清晰、形状规整的单个细胞，所述单个细胞为进行断层图像获取的目标样本。
[0014]本专利技术在第二个方面提供了一种细胞曲面模型，这种细胞曲面模型应用于蒙特卡罗软件。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的建模方法能够修补断层图像中的明显缺陷，弥补自前期染色或制片阶段的细微偏差，大大提高模型构建的灵活性；本专利技术所提供的建模方法能够对模型的细胞形态进行改变，以适应细胞形态变化，有助于提高模型的准确性；根据本专利技术所提供的建模方法得到的细胞曲面模型可以直接在蒙特卡罗软件中进行使用，对细胞的剂量评估的准确度高；根据本专利技术所提供的建模方法得到的细胞曲面模型既能描述物体细节，又具有可以被灵活变形的特点，能够弥补体素模型与分辨率和几何本身有关的固有缺陷。
附图说明
[0016]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0017]图1是本专利技术中一种细胞曲面模型的建模方法的流程示意图；图2是本专利技术中BEAS
‑
2B细胞的建模流程示意图；图3是本专利技术中BEAS
‑
2B的细胞曲面模型示意图；图4是本专利技术中293T的细胞曲面模型示意图；图5是本专利技术中L
‑
o2的细胞曲面模型示意图；图6是本专利技术中HMy2.CIR的细胞曲面模型示意图；图7是本专利技术中GES
‑
1的细胞曲面模型示意图；图8是本专利技术中FHs74Int的细胞曲面模型示意图。
实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关内容，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分。
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
实施例1
[0020]参见图1、图2，本实施例中提供了一种细胞曲面模型的建模方法，包括以下步骤：S1：获取细胞样本。
[0021]具体的，获取的细胞需经过实验室培养得到细胞样本，得到细胞样本后，对细胞样本的细胞质部分和细胞核部分分别使用不同染色剂进行染色处理。其中，对于细胞质部分的染色还细分为细胞膜染色或细胞骨架染色，细胞膜染色和细胞骨架染色使用不同的染色剂。具体到本实施例中，细胞核部分的染色选用Hoechst 33342染色剂进行染色处理，细胞膜染色选用Dio染色剂进行染色处理，细胞骨架染色采用phalloidin染色剂进行染色处理。对于细胞质部分和细胞核部分的分别染色处理目的是为了将细胞样本划分为细胞质部分和细胞核部分，一般对于细胞质部分的染色只需选择细胞膜染色或和细胞骨架染色中的一种染色方法进能够清晰地划分出细胞质部分。
[0022]S2：获取细胞样本的断层图像。
[0023]具体的，细胞样本的断层图像通过激光共聚焦显微镜（Leica, TCS SP8）在Z轴方向上扫描获得，而在获取细胞样本的断层图像前，需要在激光共聚焦显微镜的视野内选择边缘清晰、形状规整的单个细胞，所选的单个细胞为进行断层图像获取的目标样本。
[0024]在选择完成后，进入到摄片阶段，扫描获得一定数量的断层图像。在摄片阶段应选择合适图像参数，图像参数包括水平层面的像素和垂直于水平层面的断层层面的层厚，以满足图像质量，同时避免显微镜扫描层数过多而发热或过分消耗计算机内存。根据各细胞种类的体积差异，选择合适的图像参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞曲面模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：获取细胞样本；获取细胞样本的断层图像；对断层图像进行图像区域分割，断层图像分割为描述细胞核区域的第一区域图像和描述细胞质区域的第二区域图像；分别获取第一区域图像和第二区域图像中的面和点；将获取的面和点按区域组成用于描述细胞核区域和细胞质区域的形状的面片；根据获得的面片构建模型，得到细胞曲面模型。2.根据权利要求1所述的建模方法,其特征在于，得到所述细胞曲面模型后，采用边缘塌陷算法，对所述细胞曲面模型的面进行消减。3.根据权利要求2所述的建模方法,其特征在于，对所述细胞曲面模型的面进行消减后，消减后细胞曲面模型的面的数量为消减前的0.1
‑
99%。4.根据权利要求2所述的建模方法,其特征在于，对所述细胞曲面模型的面进行消减后，对消减后的所述细胞曲面模型进行平滑处理。5.根据权利要求1所述的建模方法,其特征在于，所述获取细胞样本的断层图像中，所述断层图像的获取数量为120
‑
310张。6.根据权利要求1所述的建模方法,其特征在于，在获取细胞样本后，获取细胞样本的断层图像前...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，王一迪，高韩，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：