一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，包括：第一光學(xué)顯微鏡，采集細(xì)胞的偏振光圖像；第二光學(xué)顯微鏡，采集細(xì)胞的透射圖像；處理裝置，對采集的偏振光圖像和透射圖像進(jìn)行融合。本發(fā)明還公開了一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化方法。本發(fā)明中，Abrio圓形偏振光對卵母細(xì)胞內(nèi)具有雙折射性的高分子“隱性結(jié)構(gòu)”有良好的成像效果，普通光學(xué)顯微鏡對細(xì)胞“顯性結(jié)構(gòu)”具有良好成像效果，運(yùn)用融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)偏振光圖像與透射圖像的融合，實(shí)現(xiàn)卵母細(xì)胞顯隱性結(jié)構(gòu)可視化。
【專利說明】一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生命科學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在生命科學(xué)領(lǐng)域，細(xì)胞核移植是實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞克隆的主要手段，它通過將供體細(xì)胞 核移入除去核的卵母細(xì)胞中，使后者不經(jīng)過精子穿透等有性過程即可被激活、分裂并發(fā)育 成新個(gè)體，從而使核供體的基因得到完全復(fù)制。細(xì)胞核移植技術(shù)因具有基因傳染率高、后代 性狀穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)也成為轉(zhuǎn)基因工程的主要方法之一，并且在動(dòng)物育種、基因治療、器官移植 等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前核移植技術(shù)研究雖然已取得了長足進(jìn)步，但與轉(zhuǎn)基因注射等 其它轉(zhuǎn)基因工程的方法相比，依然存在著胚胎發(fā)育率低，早期胚胎死亡率高，受體動(dòng)物胎盤 不全和新生動(dòng)物死亡率高等缺點(diǎn)。在體細(xì)胞核移植過程中，卵母細(xì)胞的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)吸 取過多或吸取不干凈都必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。通常的細(xì)胞核由于紡錘體的精確位置無法確 定，對細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的吸取采用"盲吸法"，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率很低。
[0003] 紡錘體是細(xì)胞內(nèi)部至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)之一，是產(chǎn)生于細(xì)胞分裂前期到分裂末期的一 個(gè)特殊細(xì)胞器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，決定著染色體的排列和分裂，以及決定細(xì)胞質(zhì)分裂的分裂面。相 差顯微鏡、免疫熒光顯微鏡和偏光顯微鏡是活細(xì)胞紡錘體成像最常用的工具。使用相差顯 微鏡和免疫熒光顯微鏡，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)紡錘體必須被固定和染色，對細(xì)胞造成不可逆轉(zhuǎn)的 傷害且影響細(xì)胞功能。"盲吸法"去核，根據(jù)卵母細(xì)胞極體的位置信息判斷紡錘體的位置，由 于受外力、卵母細(xì)胞成熟情況等因素的影響，紡錘體位置的判斷存在很大偏差，細(xì)胞核移植 的成功率低下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的問 題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，包括：
[0007] 第一光學(xué)顯微鏡，米集細(xì)胞的偏振光圖像；
[0008] 第二光學(xué)顯微鏡，采集細(xì)胞的透射圖像；
[0009] 處理裝置，對采集的偏振光圖像和透射圖像進(jìn)行融合。
[0010] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)中，所述第一光學(xué)顯微鏡為Abrio圓形偏 振光顯微鏡。
[0011] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)中，所述偏振光圖像包括細(xì)胞紡錘體的影 像及其位置信息。
[0012] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)中，所述透射圖像包括細(xì)胞膜和極體影像。
[0013] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)中，所述細(xì)胞為卵母細(xì)胞。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化方法，包括步驟：
[0015] si、采集細(xì)胞的偏振光圖像；
[0016] s2、采集細(xì)胞的透射圖像；
[0017] S3、將采集的偏振光圖像和透射圖像進(jìn)行融合。
[0018] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞可視化方法中，所述步驟S3具體包括：
[0019] ⑴、根據(jù)細(xì)胞的偏振光圖像和透射圖像中的灰度信息，分別獲取細(xì)胞和細(xì)胞吸持 器的輪廓位置信息，根據(jù)兩源圖像中細(xì)胞吸持器和細(xì)胞的一一對應(yīng)位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)兩源圖 像的精確配準(zhǔn)；
[0020] (2)、多線索獲取細(xì)胞圖像的多個(gè)感興趣區(qū)域，根據(jù)高斯自適應(yīng)閾值算法提取感興 趣區(qū)域的有效區(qū)域；
[0021] (3)、多線索提取各個(gè)感興趣區(qū)域的位置信息，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的精確定位：提取 各感興趣區(qū)域的輪廓信息；
[0022] (4)、多個(gè)不同的感興趣區(qū)域按各自最適宜的融合規(guī)則進(jìn)行融合，獲取偏振光圖像 和透射圖像的最佳融合結(jié)果，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞顯隱性結(jié)構(gòu)的可視化。
[0023] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞可視化方法中，所述感興趣區(qū)域包括細(xì)胞內(nèi)的紡錘體和透 明帶。
[0024] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞可視化方法中，所述步驟（4)中，卵母細(xì)胞的內(nèi)層透明帶及 內(nèi)部區(qū)域與外部區(qū)域的融合方法采用灰度值取大融合與領(lǐng)域能量取小融合算法。
[0025] 優(yōu)選的，在上述的細(xì)胞可視化方法中，所述步驟（4)中，針對卵母細(xì)胞的不同區(qū) 域，采用最佳融合算法：
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一光學(xué)顯微鏡，米集細(xì)胞的偏振光圖像； 第二光學(xué)顯微鏡，采集細(xì)胞的透射圖像； 處理裝置，對采集的偏振光圖像和透射圖像進(jìn)行融合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，其特征在于：所述第一光學(xué)顯微鏡為 Abrio圓形偏振光顯微鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，其特征在于：所述偏振光圖像包括細(xì) 胞紡錘體的影像及其位置信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，其特征在于：所述透射圖像包括細(xì)胞 膜和極體影像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化系統(tǒng)，其特征在于：所述細(xì)胞為卵母細(xì)胞。
6. -種細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化方法，其特征在于，包括步驟： si、采集細(xì)胞的偏振光圖像； s2、采集細(xì)胞的透射圖像； S3、將采集的偏振光圖像和透射圖像進(jìn)行融合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的細(xì)胞可視化方法，其特征在于：所述步驟s3具體包括： (1) 、根據(jù)細(xì)胞的偏振光圖像和透射圖像中的灰度信息，分別獲取細(xì)胞和細(xì)胞吸持器的 輪廓位置信息，根據(jù)兩源圖像中細(xì)胞吸持器和細(xì)胞的一一對應(yīng)位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)兩源圖像的 精確配準(zhǔn)； (2) 、多線索獲取細(xì)胞圖像的多個(gè)感興趣區(qū)域，根據(jù)高斯自適應(yīng)閾值算法提取感興趣區(qū) 域的有效區(qū)域； (3) 、多線索提取各個(gè)感興趣區(qū)域的位置信息，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的精確定位：提取各感 興趣區(qū)域的輪廓信息； (4) 、多個(gè)不同的感興趣區(qū)域按各自最適宜的融合規(guī)則進(jìn)行融合，獲取偏振光圖像和透 射圖像的最佳融合結(jié)果，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞顯隱性結(jié)構(gòu)的可視化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的細(xì)胞可視化方法，其特征在于：所述感興趣區(qū)域包括細(xì)胞內(nèi) 的紡錘體和透明帶。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的細(xì)胞可視化方法，其特征在于：所述步驟（4)中，卵母細(xì)胞的 內(nèi)層透明帶及內(nèi)部區(qū)域與外部區(qū)域的融合方法采用灰度值取大融合與領(lǐng)域能量取小融合 算法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的細(xì)胞可視化方法，其特征在于：所述步驟（4)中，針對卵母 細(xì)胞的不同區(qū)域，采用最佳融合算法：
其中WA(x, y)、WB(x, y)、IA(x, y)、IB(x, y)為兩源圖像的融合權(quán)值，即特征因子，fA(x, y)， fB(x，y)分別為兩源圖像中位于（X，y)處的像素值，T為卵母細(xì)胞內(nèi)層透明帶及其內(nèi)部區(qū) 域，
IB(x, y) = 1-ΙΑ(χ, y) 其中：
S為鄰域窗口。
【文檔編號】G01N21/84GK104122261SQ201410379313
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】黃海波, 高萍, 陳立國, 李相鵬, 楊湛, 王蓬勃, 陳濤, 孫立寧 申請人:蘇州大學(xué)