[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于識(shí)別異常上皮細(xì)胞的方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011323788.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112529843A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 集美大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/62
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發(fā)明提供了一種用于識(shí)別異常上皮細(xì)胞的方法和系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：獲取待測(cè)目標(biāo)樣品；對(duì)待測(cè)目標(biāo)樣品進(jìn)行分析以獲取待測(cè)樣品的細(xì)胞參數(shù)特征；從正常細(xì)胞參數(shù)特征庫(kù)中提取與待測(cè)目標(biāo)樣品同類(lèi)型的細(xì)胞參數(shù)特征；所述待測(cè)樣品可以看作由凸多邊形細(xì)胞在二維平面密鋪而成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且絕大多數(shù)情況下每三邊交于一點(diǎn)；所述細(xì)胞參數(shù)特征包括細(xì)胞邊數(shù)分布、面積分布、內(nèi)角分布、擬合橢圓的長(zhǎng)短軸比值、相鄰多邊形細(xì)胞的平均邊數(shù)；基于待測(cè)目標(biāo)樣品的細(xì)胞參數(shù)特征和正常細(xì)胞的細(xì)胞參數(shù)特征的比對(duì)，識(shí)別出異常的上皮細(xì)胞。與傳統(tǒng)的識(shí)別異常細(xì)胞的方法相比，本發(fā)明的方法所需細(xì)胞數(shù)量少因而效率高，非常適用于異常細(xì)胞的早期識(shí)別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物圖像識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于識(shí)別異常上皮細(xì)胞的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

細(xì)胞是除病毒之外的生物體的基本結(jié)構(gòu)單元和功能單元。細(xì)胞緊密堆積以形成各種組織，各種組織集合成為一個(gè)生物個(gè)體。上皮細(xì)胞是位于皮膚或腔道表層的細(xì)胞。上皮細(xì)胞根據(jù)器官的不同而有所不同。上皮組織通常由柱狀細(xì)胞密鋪而成，根據(jù)其幾何和拓?fù)涮卣骺珊?jiǎn)化為凸多邊形密鋪的面，比如生物表皮、皮膚、上皮以及視網(wǎng)膜等由凸多邊形所密鋪。無(wú)論遺傳背景以及環(huán)境條件是否存在差異，健康細(xì)胞的邊數(shù)、面積和內(nèi)角的統(tǒng)計(jì)分布特點(diǎn)以及相鄰細(xì)胞之間的關(guān)系都服從同樣的數(shù)學(xué)規(guī)律。

有研究表明，大多數(shù)的癌癥病變起始于表皮或上皮細(xì)胞的變異，且上皮癌癥占人類(lèi)癌癥的90％。當(dāng)細(xì)胞處于異常狀態(tài)(例如癌變)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞不受控制的增殖、細(xì)胞代謝紊亂、壞死等，同時(shí)細(xì)胞的幾何形狀、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)統(tǒng)計(jì)規(guī)律會(huì)發(fā)生顯著改變。

常見(jiàn)的識(shí)別人體異常細(xì)胞(表現(xiàn)為某種疾病)的方法包括：肉眼觀察或放大后識(shí)別、組織切片染色拍照分析、檢測(cè)生物標(biāo)志物(基因、抗體、蛋白、代謝物等)等。然而，這些檢驗(yàn)方法或依賴(lài)檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)，或耗時(shí)費(fèi)力，而且檢出率依賴(lài)于樣本量和異常細(xì)胞的比例，因而非常不適宜于早期診斷。以皮膚異常為例，病人一般發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的病變后才去就醫(yī)，病變尺寸達(dá)到幾個(gè)平方毫米且有多個(gè)病變點(diǎn)才可能被重視。而1mm²的表皮可能包含近萬(wàn)個(gè)異常細(xì)胞，假設(shè)異常細(xì)胞每天的增殖速度高達(dá)一倍，則病變細(xì)胞擴(kuò)散已經(jīng)開(kāi)始近13天。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于識(shí)別異常上皮細(xì)胞的方法和系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的識(shí)別異常細(xì)胞的方法相比，本發(fā)明的方法所需細(xì)胞數(shù)量少因而效率高，非常適用于異常細(xì)胞的早期識(shí)別，可以解決異常細(xì)胞的早期診斷預(yù)警問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種用于識(shí)別異常上皮細(xì)胞的方法，包括以下步驟：

獲取待測(cè)目標(biāo)樣品；

對(duì)待測(cè)目標(biāo)樣品進(jìn)行分析，以獲取待測(cè)目標(biāo)樣品的細(xì)胞參數(shù)特征；

從正常細(xì)胞參數(shù)特征庫(kù)中提取與待測(cè)目標(biāo)樣品同類(lèi)型的細(xì)胞參數(shù)特征；所述正常細(xì)胞參數(shù)特征庫(kù)中的細(xì)胞參數(shù)特征包括細(xì)胞邊數(shù)分布、面積分布、內(nèi)角分布、擬合橢圓的長(zhǎng)短軸比值、該細(xì)胞相鄰多邊形細(xì)胞的平均邊數(shù)；

基于待測(cè)目標(biāo)樣品的細(xì)胞參數(shù)特征和正常細(xì)胞的細(xì)胞參數(shù)特征的比對(duì)，識(shí)別出異常的上皮細(xì)胞。

在一些實(shí)施方案中，可將正常生物組織或待檢測(cè)的生物組織根據(jù)組織外形和生物學(xué)功能進(jìn)行分區(qū)獲取上皮細(xì)胞圖像并進(jìn)行異常上皮細(xì)胞的識(shí)別。所述生物組織的共性是，根據(jù)組織細(xì)胞的幾何和拓?fù)涮卣鳎梢詫⒔M織簡(jiǎn)化為凸多邊形密鋪的二維平面，凸多邊形網(wǎng)格中90％以上的情況下每三邊交于一個(gè)頂點(diǎn)。比如：由棱柱細(xì)胞密鋪而成的生物皮膚、表皮、上皮等，也可以是肌肉縱切面；或者是其他可以簡(jiǎn)化為上述凸多邊形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料。本發(fā)明主要針對(duì)排列較為緊湊和規(guī)律的上皮細(xì)胞的識(shí)別。