[發(fā)明專利]一種基于深度學習的細胞微核識別、定位和計數(shù)方法

在審

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• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112613505A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 鄭曉亮;王飛;周昕;王日晟;姚劍波
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽丹姆斯生物科技有限公司
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/46
• 代理公司: 合肥洪雷知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 34164
• 代理人: 徐贛林

本發(fā)明公開了一種基于深度學習的細胞微核識別、定位和計數(shù)方法，涉及細胞微核檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括構(gòu)建深度學習特征提取網(wǎng)絡模型C、構(gòu)建細胞微核識別定位網(wǎng)絡模型D、將C和D串聯(lián)記為深度學習細胞微核識別定位網(wǎng)絡模型E。本發(fā)明通過構(gòu)建深度學習細胞微核識別定位網(wǎng)絡模型E，運用了卷積操作、特征圖的批歸一化操作、非線性映射操作、池化操作以及非極大值抑制算法，省去了人工閱片的繁瑣過程，提高了微核檢測的效率；提高了微核計數(shù)準確率，能更加準確的反應細胞的變異情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于細胞微核檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于深度學習的細胞微核識別、定位和計數(shù)方法。

背景技術(shù)

科技活動帶來的有害物理、化學和生物因子會對人的遺傳物質(zhì)造成損害，導致癌癥病發(fā)率增高，體外微核檢測是遺傳毒理重要的評價方法之一，廣泛用于放射性接觸人員輻射效應的健康監(jiān)護、人群遺傳穩(wěn)定性的健康篩查、藥物的臨床遺傳毒理評價等，具有極高的臨床應用價值。傳統(tǒng)的微核檢測采用人工顯微鏡閱片，耗時費力，效率低下，準確性也難也保證。微核的自動化檢測技術(shù)是目前重要的發(fā)展方向，智能化的圖像分析和結(jié)果判斷能大大加快檢測通量和結(jié)果的標準化。目前國內(nèi)關(guān)于智能化圖像處理的體外微核檢測方法尚屬空白。

現(xiàn)有的微核檢測方法主要分為三種：(一)人工顯微鏡閱片；(二)流式細胞儀檢測；(三)激光掃描儀檢測。

人工顯微鏡閱片是指采用細胞質(zhì)阻斷方法制備微核檢測圖片，在顯微鏡下根據(jù)雙核、微核、核質(zhì)橋和樹突特征及人工識別標準由工作人員主觀判斷細胞微核類別。人工顯微鏡閱片方法雖然程序簡單，但存在一些明顯的缺陷：

1、人工閱片時間長，費時費力，工作效率較為低下。

2、人工閱片的準確性依賴于檢測人員的水平，而在目前需大量進行該試驗的情況下，檢測人員水平不一，將導致檢測結(jié)果具有很大的主觀性。

3、微核的發(fā)生率低，能否檢出小的微核升高率的能力受到計數(shù)誤差以及個體之間差異性的限制，能否檢測出小的微核升高率的靈敏度受到低微核數(shù)的計數(shù)誤差的限制。微核實驗中需盡可能計數(shù)足夠數(shù)量的細胞，以使計數(shù)誤差低于個體間微核率的變異性。

流式細胞儀檢測是指對待測樣本用熒光染色后，以激光束作為光源。把待測樣本單個通過噴嘴，激光照射到樣本時，就能使熒光染色材料產(chǎn)生熒光，然后光學系統(tǒng)采集這些信號并且轉(zhuǎn)化為電信號，從而能夠定量測定待測樣本中的細胞數(shù)目。工作原理如附圖中的圖1所示，對細胞進行染色后再由顯微鏡觀察。但流式細胞儀主要用于無核細胞中的微核檢測，難以用于雙核和多核細胞中的微核檢測。

激光掃描儀檢測是指細胞培養(yǎng)后，對細胞進行洗滌，低滲、固定、染色；接入激光掃描儀，設置參數(shù)，檢測核和微核的紅色熒光信號強度及綠色熒光信號強度；根據(jù)從光電倍增管測量PI的紅色熒光的數(shù)據(jù)設置“閾值”輪廓。然后將“積分”輪廓設置在閾值輪廓之外的零到兩個像素之間的范圍內(nèi)。這樣，與核的DNA和蛋白質(zhì)相關(guān)的熒光強度以及微核的積分值記錄在同一文件中。然后基于核和微核的DNA含量差異來區(qū)分核和微核。激光掃描儀僅見報道用于小鼠體內(nèi)和體外紅細胞的微核檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于深度學習的細胞微核識別、定位和計數(shù)方法，通過構(gòu)建深度學習細胞微核識別定位網(wǎng)絡模型E，解決了現(xiàn)有的微核檢測方法費時費力，工作效率低；檢測準確率低以及國內(nèi)關(guān)于智能化圖像處理的體外微核檢測方法尚屬空白的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：