[發明專利]一種基于核密度函數的量化膠質瘤侵襲性的可視化方法

有效

• 申請號: 202011157737.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112288704B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊凱迪;卞修武;平軼芳;時雨;孔維凱;徐媛媛;鈕芹
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學第一附屬醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/155
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

1.一種基于核密度函數的量化膠質瘤侵襲性的可視化方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)先將膠質瘤組織切片中各個細胞核轉換為二值化圖像；

(2)然后進行細胞核的核密度估計，得到細胞的核密度信息圖；

(3)最后通過可視化結果判斷腫瘤的侵襲趨勢；

步驟(2)的具體方法如下：

(2-1)對二值化圖像進行去除雜點以及分水嶺法處理，得到細胞核的定位信息；

(2-2)將步驟(2-1)所得細胞核定位信息導入到Rstudio中，下載ggplot2和RColorBrewer包，使用ggplot2的多種基于核密度估計算法的參數來執行作圖，得到細胞的核密度信息圖；

步驟(2-1)的流程如下：

(2-1-1)去除雜質，一種中值濾波器，替代像素以其臨域3×3個像素的平均像素值；

(2-1-2)執行擴張操作，然后腐蝕，以平滑對象并填充空缺；

(2-1-3)分水嶺法分割連接在一起的細胞核；

(2-1-4)分析粒子，點擊Analyze，Analyze Particles,選中record starts,得到結果XM,YM為質心坐標，File，Save as質心坐標結果至Excel表格；

步驟(2-2)中，所述核密度信息圖為二維統計直方圖或二維核密度直方圖，其中，二維統計直方圖為方塊形或者六方形，二維核密度直方圖為柵格形或者多邊形；

步驟(2-2)中，使用R語言ggplot2包的stat_density_2d()函數可視化，其可聯合MASS包中kde2d()函數進行細胞核的核密度估計，并利用結果進行可視化；主要執行操作步驟和執行代碼：

df代表細胞核的坐標點矩陣，V1,V2分別代表X，Y軸的坐標

#(2-2-1)散點圖函數

ggplot(df,aes(x,y))；

#(2-2-2)繪制2D密度圖函數，geom＝raster表示生成經典的柵格圖，也可以設置為polygon生成多邊形輪廓圖；使用..density..將密度曲面的高度映射給等高線的顏色；contour代表輪廓線；

+stat_density_2d_filled(geom＝raster,aes(fill＝..density..),contour＝F)

#(2-2-3)scale_fill_gradientn()設置根據對應的密度估計值以填充密度圖中的顏色；colormap設置梯度顏色區間；limits設置可視化的密度值范圍；breaks表示breaks參數重新定義色條范圍并根據break范圍劃分顏色范圍；oob＝

scales::squish表示超過閾值范圍按照極限值的顏色進行填充；這些步驟可以在不同組間設置成同一量度，方便進行組間侵襲性的比較；

+scale_fill_gradientn(colours＝colormap,limits＝c(2e-07,2e-06),

breaks＝seq(2e-07,2e-06,by＝1e-09),oob＝scales::squish)；

(2-2-4)設置主題參數

+theme_classic()；

(2-2-5)設置圖片背景坐標軸線的大小和文字的大小

+theme(panel.background＝element_rect(fill＝white,

colour＝black,size＝0.25),#設置面板的背景

axis.line＝element_line(colour＝black,size＝0.25),

#設置坐標軸線顏色、大小

axis.title＝element_text(size＝13,face＝plain,color＝black),

#設置坐標軸標題文本大小、顏色

axis.text＝element_text(size＝12,face＝plain,color＝black),

legend.position＝right)

#設置坐標軸刻度文本大小、顏色；

步驟(1)的具體方法如下：

(1-1)利用圖像采集設備采集膠質瘤組織切片圖像，并導入ImageJ軟件，安裝Fiji插件包；

(1-2)打開圖片，運行Macro代碼進行批處理，選擇顏色閾值，選擇Convert to Mask欄得到二值化圖像；

步驟(1-1)中，所述膠質瘤組織切片圖像為HE或免疫熒光圖像；

步驟(1-2)的具體流程如下：

(1-2-1)運行Fiji，打開HE圖像或者共聚焦掃描圖像；

(1-2-2)自動選擇顏色閾值；或者手動選擇；

(1-2-3)設置顏色區間范圍，需要手動調整；因為蘇木素染色時間以及染料的新鮮程度會影響細胞核的顏色深淺，所以不同批次間的染色需要調整閾值，以盡可能的選中圖片里所有的細胞核；

(1-2-4)選中細胞核區域后，將圖像變為二值化的圖像，即將圖片轉化為黑白版，轉換為黑色前景色和白色背景色的值，以便于后續二值化圖像的各種操作；

步驟(3)的具體方法為：根據核密度信息圖顏色的深淺判斷該區域的腫瘤細胞分布密度，并且大致判斷腫瘤的侵襲趨勢。