生物顆粒流式成像關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、目前臨床使用的血細(xì)胞、尿沉渣等生物顆粒檢測(cè)儀器的工作原理是基于庫(kù)爾特或光散射原理,不能檢測(cè)顆粒的形態(tài)。理想的生物顆粒測(cè)量技術(shù)應(yīng)該能逐一、大量、快速地觀測(cè)生物顆粒的形態(tài),輔以其他參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)顆粒的識(shí)別、分類、計(jì)數(shù)和物理參數(shù)、生物化學(xué)成分的測(cè)量。
　　 論文構(gòu)想的流式生物顆粒成像技術(shù),將生物顆粒從微型噴嘴以鞘流形式噴出,使用高速數(shù)碼相機(jī)對(duì)生物顆粒逐一、快速拍攝,輔以圖像識(shí)別技術(shù),對(duì)拍攝到的照片上的顆粒進(jìn)行形態(tài)識(shí)別,從而實(shí)現(xiàn)顆粒分類

2、和計(jì)數(shù)的目的。理論上,該技術(shù)具有準(zhǔn)確度高、速度快、可追溯性、自學(xué)習(xí)性等優(yōu)點(diǎn)。
　　 作者設(shè)計(jì)并搭建了流式成像實(shí)驗(yàn)裝置。裝置包括產(chǎn)生鞘流系統(tǒng)、鞘流速度測(cè)量與速度調(diào)控系統(tǒng)、顆粒到達(dá)檢測(cè)與閃光燈和相機(jī)觸發(fā)系統(tǒng)、以及顯微成像系統(tǒng)。鞘流速度測(cè)量系統(tǒng)采用二次光散射方法,檢測(cè)同一顆粒順序通過(guò)兩束相距已知的平行激光所產(chǎn)生的散射光的時(shí)間間隔,從而獲得顆粒的飛行速度；鞘流速度的調(diào)控是用鞘流速度測(cè)量值反饋控制鞘液池內(nèi)氣壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)表明,使用本方法

3、鞘流速度可以穩(wěn)定在5％以內(nèi)；顯微成像系統(tǒng)主要包括一只閃光燈、一套具有10mm觀測(cè)距離、20μm景深的顯微鏡系統(tǒng)和一臺(tái)快門時(shí)間高達(dá)16μs的CCD相機(jī)。運(yùn)用該裝置進(jìn)行了血樣、尿樣生物樣本的拍攝實(shí)驗(yàn),成功地拍攝到血液白細(xì)胞、尿液結(jié)晶和管型等生物顆粒。顆粒圖像的外緣、紋路清晰可辨。
　　 論文對(duì)白細(xì)胞圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了初步探討。利用小波變換結(jié)合逐點(diǎn)噪聲方差法對(duì)白細(xì)胞圖像進(jìn)行去噪處理,并在HSV顏色空間利用二元最大類間方差法(OSTU2

4、)進(jìn)行分割,采用了滿意特征方法進(jìn)行特征提取,使用工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)(SVM)對(duì)提取到的滿意特征向量分類。對(duì)使用光學(xué)顯微鏡拍攝到的246幅嗜中性、單核、和淋巴白細(xì)胞的初步實(shí)驗(yàn)表明,中性粒細(xì)胞識(shí)別率可達(dá)84.5％,淋巴細(xì)胞正確識(shí)別率可達(dá)78％。
　　 論文總結(jié)了目前已有的全部液面探測(cè)技術(shù),運(yùn)用發(fā)明問(wèn)題解決理論(TRIZ),分析了目前最流行的電容液面探測(cè)技術(shù)的技術(shù)成熟度,獲得其已經(jīng)處于技術(shù)成熟期下降階段的結(jié)論,并預(yù)測(cè)了液面探測(cè)技術(shù)

5、的發(fā)展方向。
　　 論文提出的基于光反射式的液面探測(cè)技術(shù),使激光光源和位置傳感器分別位于被測(cè)樣本的左右斜上方,激光器發(fā)出的激光經(jīng)樣本液面反射,照射到位置傳感器上,光斑在傳感器上的位置與液面高度呈線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明,該方法的測(cè)量誤差可以達(dá)0.27mm。
　　 論文提出的圖像識(shí)別液面探測(cè)技術(shù)采用數(shù)碼相機(jī)拍攝樣本試管內(nèi)壁,測(cè)量照片上液面與試管壁交界距試管口的距離,實(shí)現(xiàn)液面高度測(cè)量。實(shí)驗(yàn)證明,該方法測(cè)量液面高度呈良好線性,不受樣