论文部分内容阅读
细胞的形态与功能密切相关。早期的细胞研究需通过显微镜进行形态观察。随着单克隆抗体、荧光染色和流式细胞仪技术的迅速发展,主要依赖荧光信号检测细胞功能的流式细胞仪被广泛应用于临床和科研领域。但是这种仪器普遍存在三个显著的缺点:必须染色才能进行细胞检测;检测到的细胞形态信息极其有限;细胞信息量少。针对这些问题,近年来本团队研发了基于细胞形态的偏振衍射成像流式细胞仪(p-DIFC)的新方法。但是此前设计的p-DIFC系统使用传统CCD相机对流动状态下的细胞进行成像,需要细胞低速流动,并产生较为严重的运动模糊,进而降低系统的检测速度和分类精度。为解决上述问题,本论文研究设计研发了时间延时积分(TDI)型CCD相机,完成了相机的电路和图像采集软件的设计和研发;改进了已有的成像单元,首次使用一个TDI芯片同时获取一对正交偏振衍射图像,可在消除模糊条件下快速准确测量流动粒子的Mueller矩阵元与散射角的关系;测量数据表明新系统较基于2个普通CCD相机的p-DIFC系统,检测速度可以提高50倍左右。本论文研究对采用不同相机所采集图像内的运动模糊提出了基于频率分析的定量模型;提出与验证了可对使用TDI相机测量的细胞衍射图像仿真运动模糊的方法;分析和评价了运动模糊对衍射图像纹理参数的影响;从而在定量分析的基础之上证明了本论文所完成的TDI相机和成像单元可采集高信噪比的衍射图像。通过对不同流速粒子的测量,本论文定量研究了运动模糊对微球和人体细胞MCF-7、K562测量衍射图像的影响;通过实验数据发现,在测量侧向散射光形成的衍射图像时,运动模糊对细胞衍射图像的影响要远远大于微球衍射图像,完成了运动模糊对衍射图像纹理参数和细胞分类结果的影响的定量分析。本文最后使用HL-60和MCF-7人体细胞株研究了影响细胞分类模型准确率和一致性的因素;在不同时间采集3组细胞测量衍射图像数据集,通过改变GLCM参数像素对之间的步长,计算3组数据集的GLCM参数;并使用支持向量机算法对2种细胞进行分类研究,计算并对比不同步长GLCM参数对3组数据的分类准确率和一致性;分类结果证明减小运动模糊和采用大于1个像素步长的GLCM参数可有效提高细胞分类准确率与一致性。