[發(fā)明專利]一種測量細胞內應變的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711104898.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107909570A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙新;孫雨萌;劉曜瑋;孫明竹;崔茂盛
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/155;G06T7/269
• 代理公司: 天津耀達律師事務所12223
• 代理人: 張耀

技術領域

本發(fā)明屬于細胞級別的顯微操作技術領域。

背景技術

細胞內部應變對細胞的生長發(fā)育有較大影響，例如Patricia R.Chess已經發(fā)現(xiàn)機械應變會引起肺上皮細胞的增殖；S.J.Gladman也證明了脊神經細胞發(fā)育與細胞內部形變相關。通過學習，我們了解到當前的細胞內應變測量方法主要分為兩種，一種為單獨測量一維方向上的細胞應變，另一種為對細胞進行生物標記后進行應變計算。而一種可得到分布式應變結果的、無損的細胞內部應變測量方法還沒有人提出，因此設計一種測量細胞內應變的方法十分必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是設計一種測量細胞內應變的方法，以便得到一種分布式的、無損的細胞內部應變測量結果。

本發(fā)明提供了一種測量細胞內應變的方法，所述方法利用圖像處理方法進行細胞邊緣檢測；利用形態(tài)學開運算獲得細胞輪廓；劃分細胞輪廓區(qū)域內的內部點；計算細胞內部點的速度場、加速度場和應變場，最后實現(xiàn)了一種測量細胞內應變的方法。

所述方法具體包括以下步驟：

第1、利用圖像處理方法進行細胞邊緣檢測。

具體操作：首先，應用Canny邊緣檢測，獲得初始的邊緣圖像。此時檢測到的邊緣雜亂，且存在很多小的閉合輪廓，很難通過進一步操作選取到細胞區(qū)域；

第2、利用形態(tài)學開運算(先腐蝕、再膨脹)獲得細胞輪廓。

具體操作：對邊緣圖進行膨脹腐蝕，應用輪廓查找，可以獲得圖像的幾條輪廓，之后在幾條輪廓中挑選所需要的細胞輪廓，即可得到目標范圍。

第3、劃分細胞輪廓區(qū)域內的內部點。

具體操作：獲得細胞輪廓之后，對橫縱坐標分別每隔10像素遍歷圖像上的點，選擇在輪廓內的所有點形成一個數(shù)組，作為追蹤對象，并顯示在圖像上。

第4、計算細胞內部點的速度場、加速度場和應變場，實現(xiàn)了一種測量細胞內應變的方法。

具體操作：獲取細胞形變或運動后內部各個點的位置，計算出細胞內部的速度場、加速度場以及應變場。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：

本發(fā)明實現(xiàn)了一種測量細胞內應變的方法。該方法較以往的細胞應變測量方法，利用稠密形光流法實現(xiàn)了細胞內部應變的測量，并且較以往的方法達到了無損傷的測量的效果，得到了分布式的應變結果。可應用于細胞內應變與細胞的生存發(fā)育關系的研究、細胞內應變與克隆操作、單精注射等細胞操作成功率的關系的研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程框圖。

圖2為Canny邊緣檢測得到的邊緣圖。

圖3為開運算處理后的邊緣圖。

圖4為細胞輪廓圖。

圖5為原圖上獲取到的點。

圖6為卵母細胞抽核過程中的速度場、加速度場和應變場(a：速度場；b：

加速度場；c：應變場)。

具體實施方式

實施例1

本實施例為利用該方法檢測家豬卵母細胞抽核過程中細胞內部的應變。

本實施例所使用的細胞是從當?shù)赝涝讏鏊〉募邑i卵母細胞。卵母細胞的獲取方法如下：

卵巢從屠宰場取出后，在兩個小時之內用裝有35°到37°的生理鹽水的保溫瓶運送到實驗室。然后立刻用37°的含有100IU/L的盤尼西林和50mg/L的鏈霉素的無菌生理鹽水清洗兩次。卵母細胞從卵巢上的2到6毫米直徑的小囊中抽取，將抽出的細胞用TL-Hepes-PVA沖洗三次后在39°、二氧化碳濃度5％的培養(yǎng)箱內體外成熟培養(yǎng)(IVM)42小時。經過IVM后，將細胞用0.1％的透明質酸酶進行脫卵。最后用M199將細胞清洗三次，得到的這些細胞為本例中所用卵母細胞。

本發(fā)明的實驗采用NK-MR601顯微操作系統(tǒng)進行，該裝置系統(tǒng)構架中包括將在顯微視野范圍內放置細胞群的移動載物臺，包括兩個三自由度的操作臂，包括用于固定卵母細胞的吸持微針，包括用于刺入細胞的刺入微針。其中，吸持微針的針口半徑范圍為50到80微米，刺入微針的針口半徑范圍為9到12微米，刺入微針的回程誤差為1μm，移動范圍為50mm×50mm×50mm。采用的鏡頭為Panasonic的W-V-460。

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明，由附圖1可知，方法包括以下步驟：第1、利用圖像處理方法進行細胞邊緣檢測；第2、利用形態(tài)學開運算獲得細胞輪廓；第3、劃分細胞輪廓區(qū)域內的內部點；第4、計算細胞內部點的速度場、加速度場和應變場，實現(xiàn)了一種測量細胞內應變的方法。本發(fā)明提供的實現(xiàn)測量細胞內應變的方法的具體實施情況如下：