專利名稱：宮頸癌細胞輔助檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于對已經脫離人體的組織進行檢測的方法，具體涉及宮頸癌的細胞學篩查方法，能夠提高檢測速度，為宮頸癌普查提供了條件。
背景技術：
目前，國內宮頸癌檢查還沒有普及，隨著人們生活水平的提高，人們的健康意識越來越高，宮頸癌的普查成為可能，但是現有的檢測方法大多由人工手動完成，工作時間長、任務重，并容易疲勞，難以滿足大量的普查工作。
過去50年中，在中高收入國家子宮頸癌發(fā)病率和死亡率都顯著下降，這是由于成功地組織了Pap(Papanicolaou)細胞學篩查。但是在低收入國家Pap篩查還沒能很好的開展，子宮頸癌發(fā)病率和死亡率還相對高。
在許多發(fā)展國家，基于細胞學的篩查項目的開設顯著降低子宮頸癌的發(fā)病率。這種狀況促使醫(yī)學界對發(fā)展新的細胞學和分子生物學檢測技術產生極大的興趣，這些技術將有足夠的靈敏度和特異性來檢測出臨床上的癌癥先兆。目前正在進行的研究表明，在發(fā)達和發(fā)展中國家，這些新方法的應用可防止子宮頸癌，同時也降低了篩查的費用。目前在美國，只有一種自動化裝置Autocyte Prep篩查系統(tǒng)(Tripsts ImagingInc，NC，USA)已經得到FDA的批準，用于細胞學質量控制和初步篩查子宮頸癌及其先兆。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種宮頸癌細胞輔助檢測方法，解決已有宮頸癌檢測方法不能滿足現實需要問題，減輕醫(yī)務人員的負擔，提高檢測效率，使更多的人能得到便利的檢查。
本發(fā)明的一種宮頸癌細胞輔助檢測方法，其步驟為(1)把超薄宮頸癌細胞涂片放在生物顯微鏡下，用伺服電機帶動顯微鏡工作臺運動實現自動采集圖片；(2)對采集的每幅圖片進行數字圖像濾波預處理；(3)根據R、G、B三色的組合閾值進行細胞核提取處理；組合閾值CC閾為CC閾＝0.6C(R+G+B)+0.4CR＝238，根據CC閾進行癌細胞核的提取；其中C(R+G+B)＝(CR+CG+CB)＝330，R分量域值CR＝100，CR、CG、CB分別為RGB空間中象素點的R、G、B顏色分量值；(4)進行相似區(qū)域填充；先把原圖像拷貝備份，然后把圖像二值化，再進行反色處理；選定面積閾值CS＝200象素點，計算反色后圖像中黑色區(qū)域面積，黑色區(qū)域面積小于CS時保存該區(qū)域；最后在對應備份圖像中把保存的有空洞區(qū)域進行相似顏色填充；(5)計算每幅圖片中提取出的細胞核的面積、個數參數，組合成綜合信息參數VS；VS＝0.4SMAX/1000+0.2SAVE/1000+0.4NB利用區(qū)域生長的方法計算圖片中各個區(qū)域的面積，再根據這些面積和細胞核的個數計算出最大可疑細胞核面積SMAX、平均面積SAVE、較大可疑細胞核個數NB；(6)根據每幅圖的綜合信息參數VS的大小進行排序，以縮略圖的形式顯示，VS值大的排在前面，小的放在后面，128幅圖片按照VS的大小以縮略圖顯示。
所述的宮頸癌細胞輔助檢測方法，其特征在于所述數字圖像濾波預處理采用空間域法的快速中值濾波法對每幅圖片進行去噪處理；所述細胞核提取處理步驟中先根據CC閾進行初步癌細胞核的提取，再設定形態(tài)學域值CM閾＝500進行第二次癌細胞核提??；所述相似區(qū)域填充步驟中相似顏色選取RGB(49，191，21)；得到綜合信息參數VS時，在計算面積的同時，根據8鄰域特性計算每個細胞核的邊緣。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用計算機代替人工進行輔助檢測，不僅減輕人工的勞動強度和由于疲勞引起的誤診、漏診，而且提高了檢測效率，使普查成為可能。
圖1是本發(fā)明工作流程圖；圖2是細胞核提取流程圖；圖3是區(qū)域填充流程圖；圖4是細胞團實例圖片；圖5是宮頸細胞采集圖片的縮略圖；圖6是一宮頸細胞圖片實例排序后的縮略圖；圖7是一圈出可疑細胞核的宮頸癌圖片。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明工作流程圖，具體的步驟為(1)把超薄宮頸癌細胞涂片放在生物顯微鏡下，用伺服電機帶動顯微鏡工作臺運動實現自動采集圖片；本發(fā)明所使用的硬件由顯微鏡、計算機、伺服電機及驅動、圖像采集卡、彩色攝像頭組成。把液基超薄宮頸癌細胞放在生物顯微鏡下，采用20X的物鏡，顯微鏡上裝有彩色攝像頭與計算機上的圖像采集卡相連。伺服電機裝在工作臺上，使工作臺能夠在X、Y方向上運動，工作臺的具體運動軌跡由計算機控制。開始采集時把工作臺移動到起始位置，然后由計算機在控制工作臺沿采集運動軌跡運動的同時控制采集卡進行圖像采集。經過多次試驗，采集128幅圖片比較合適。
(2)對采集后的圖像利用數字圖像處理技術進行濾波等預處理；彩色CCD攝像機獲得的圖像是由R、G、B三基色組成，本發(fā)明的圖像處理都是在RGB彩色空間處理的。由于采集的圖像是24位的真彩色圖像，所以在圖像處理過程中把RGB各分量分成256等級，各分量的顏色值范圍為
。采集的原始圖像由于電子噪聲的影響經常有散布的小粒子狀的干擾。為了減少運算時間并達到較好效果可以采用空間域法的快速中值濾波法對采集的每幅圖片進行去噪處理。
(3)根據R、G、B三色的特征值以及癌細胞核的大小，組合提取規(guī)則進行細胞核提取，圖2是細胞核提取流程圖。
利用宮頸癌細胞的色度學特征癌細胞核的RGB三色值的總和比正常的細胞核以及圖片中其它部分的三色值總和都要小，R分量的值較小。根據醫(yī)務人員的經驗以及對大量實例的分析，本發(fā)明由R、G、B三色選取閾值C(R+G+B)＝(CR+CG+CB)＝330以及R分量的選取域值CR＝100，分別給C(R+G+B)、CR的權重組合新的閾值CC閾，如下式CC閾＝0.6C(R+G+B)+0.4CR＝238根據CC閾進行初步癌細胞核的提?。辉俑鶕┘毎吮日５拇髢杀兑陨系男螒B(tài)學特征設定形態(tài)學域值CM閾＝500進行第二次提取。
CR、CG、CB分別為RGB空間中象素點的R、G、B顏色分量值(4)進行相似區(qū)域填充，使處理后的圖像更接近原始癌細胞的形態(tài)，圖3是區(qū)域填充流程圖。
由于原始圖像中細胞核染色的不均勻性以及其本身的色度學特征，進行細胞核提取處理后，使細胞核中留有許多空洞。為了完整的提取細胞核以及準確計算參數，需要對這些空洞進行填充。先把原圖像拷貝一份備份，然后把圖像進行二值化，再進行反色處理，使原來空洞的地方變成黑色，而有核的地方變成白色；計算反色后的圖像中黑區(qū)域的面積，由于空洞的面積一般很小，所以可以選定面積閾值CS＝200(象素點)，當黑區(qū)域面積小于CS時就把該區(qū)域保存起來；最后在備份的有空洞的圖像中把保存的區(qū)域進行相似顏色填充，相似顏色根據經驗值選取RGB(49，191，21)，使細胞核比較完整地近似其原始形態(tài)。
(5)然后計算每幅圖片中提取出的細胞核的面積、個數等參數，給這些參數一定的權重組合成綜合信息參數；經過前面幾步的圖像處理已經提取出了可疑的細胞核，但由于采集的是多幅圖片，而每幅圖片中所含的可疑細胞核的個數和大小等都不一樣，所以需要計算每幅中的參數為后面的排序提供信息。由于宮頸癌本身的特點以及制片的影響，涂片中經常出現癌細胞核相互連在一起的情況，用常用的分割方法很難分割出完整的單獨的細胞，如圖所示。醫(yī)務人員的經驗是細胞團區(qū)域常常是癌細胞可疑性較大的地方，因此為了提高診斷速度和診斷效果把細胞團區(qū)域當作一個細胞核看。
對經過前面處理后的圖像利用區(qū)域生長的方法計算各個區(qū)域的面積，再根據這些面積和細胞核的個數計算出最大可疑細胞核面積SMAX、平均面積SAVE、較大可疑細胞核個數NB等參數。根據這些參數對后面的排序的影響程度不同(如最大面積和較大可疑細胞核個數對排序的結果影響很大)給它們不同的權重組合成綜合信息參數VS，如下式VS＝0.4SMAX/1000+0.2SAVE/1000+0.4NB在計算面積的同時，根據8鄰域特性計算每個細胞核的邊緣。
(6)根據每幅圖的綜合信息參數VS進行排序，所有采集的圖片按照嚴重的程度以縮略圖的形式顯示，并在原圖中圈出可疑的細胞核。
為了達到輔助診斷的目的，本發(fā)明對采集的圖片進行排序，把嚴重的放在前面，正常的和不嚴重的放在后面。醫(yī)務人員根據圖片的排序很快就能夠做出診斷。嚴重的程度根據第(5)步計算的綜合信息參數VS確定，VS值越大就越嚴重，因此可以根據比較每幅圖片得綜合信息參數VS的大小進行排序，把VS值大的排在前面，小的放在后面，128幅圖片按照VS的大小以縮略圖顯示。為了便于醫(yī)務人員審查單張圖片里癌細胞情況，可以根據第(5)步得到細胞核的邊緣在原圖中圈出可疑細胞核。
(7)建立圖文報告，病歷資料入庫；醫(yī)生的診斷結果需要返回給病人的，本發(fā)明采用國際流行的TBS(TheBethesda System)報告方式，上面有病人的基本信息以及病情。本發(fā)明還建有病人病歷庫，方便資料的統(tǒng)計和查詢。
圖4是細胞團實例圖片。
圖5是宮頸細胞采集圖片的縮略圖。
圖6是一宮頸細胞圖片實例排序后的縮略圖。
圖7是一圈出可疑細胞核的宮頸癌圖片。
權利要求
1.一種宮頸癌細胞輔助檢測方法，其步驟為(1)把超薄宮頸癌細胞涂片放在生物顯微鏡下，用伺服電機帶動顯微鏡工作臺運動實現自動采集圖片；(2)對采集的每幅圖片進行數字圖像濾波預處理；(3)根據R、G、B三色的組合閾值進行細胞核提取處理；組合閾值CC閾為CC閾＝0.6C(R+G+B)+0.4CR＝238，根據CC閾進行癌細胞核的提取；其中C(R+G+B)＝(CR+CG+CB)＝330，R分量域值CR＝100，CR、CG、CB分別為RGB空間中象素點的R、G、B顏色分量值；(4)進行相似區(qū)域填充；先把原圖像拷貝備份，然后把圖像二值化，再進行反色處理；選定面積閾值CS＝200象素點，計算反色后圖像中黑色區(qū)域面積，黑色區(qū)域面積小于CS時保存該區(qū)域；最后在對應備份圖像中把保存的有空洞區(qū)域進行相似顏色填充；(5)計算每幅圖片中提取出的細胞核的面積、個數參數，組合成綜合信息參數VS；VS＝0.4SMAX/1000+0.2SAVE/1000+0.4NB利用區(qū)域生長的方法計算圖片中各個區(qū)域的面積，再根據這些面積和細胞核的個數計算出最大可疑細胞核面積SMAX、平均面積SAVE、較大可疑細胞核個數NB；(6)根據每幅圖的綜合信息參數VS的大小進行排序，以縮略圖的形式顯示，VS值大的排在前面，小的放在后面，128幅圖片按照VS的大小以縮略圖排序顯示。
2.所述的宮頸癌細胞輔助檢測方法，其特征在于所述數字圖像濾波預處理采用空間域法的快速中值濾波法對每幅圖片進行去噪處理；所述細胞核提取處理步驟中先根據CC閾進行初步癌細胞核的提取，再設定形態(tài)學域值CM閾＝500進行第二次癌細胞核提??；所述相似區(qū)域填充步驟中相似顏色選取RGB(49，191，21)；得到綜合信息參數VS時，在計算面積的同時，根據8鄰域特性計算每個細胞核的邊緣。
全文摘要
宮頸癌細胞輔助檢測方法，屬于對已經脫離人體的組織進行檢測的方法，解決現有宮頸癌檢測方法不能滿足現實需要問題。本發(fā)明步驟為用伺服電機自動采集顯微圖片；對圖片進行數字圖像濾波預處理；根據宮頸癌細胞核的色度學和形態(tài)學特征，建立組合提取規(guī)則提取細胞核；再進行細胞核相似區(qū)域的填充；然后計算每幅圖片中提取出的細胞核的綜合信息參數；根據每幅圖的綜合信息參數按照嚴重程度進行排序，以縮略圖的形式顯示，并在原圖中圈出可疑的細胞核；最后建立圖文報告，病歷資料入庫。本發(fā)明利用計算機代替人工進行輔助檢測，不僅減輕勞動強度和誤診、漏診，而且提高檢測效率，使宮頸癌普查成為可能。
文檔編號G01N33/483GK1624475SQ20041006140
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權日2004年12月20日
發(fā)明者程憲平, 翟中生, 萬劍 申請人:華中科技大學