韓景田 周連生 竇賀榮 曲愛娜 賈桂林

醫(yī)學圖像分為宏觀和微觀兩大類。宏觀圖像分析系統(tǒng)是應用醫(yī)學成像技術制造的醫(yī)療儀器設備，包括X射線、CT、MRI(核磁共振)、超聲多譜勒等。微觀圖像分析則是指通過顯微鏡與計算機連接，將顯微鏡下的細胞、組織圖像用計算機進行處理、分析，以改變長期以來對于組織和細胞形態(tài)結構只能靠人工觀測，定性或半定量描述的狀況。醫(yī)學圖像的微觀分析有很廣泛的應用領域，如醫(yī)療診斷方面，血液細胞自動分類計數(shù)、染色體分析、癌癥細胞識別等；在新藥研制方面，研究藥物作用后生物組織的形態(tài)結構變化，觀察藥物對機體最直接的影響，并給出規(guī)范、準確的試驗數(shù)據(jù)等等，比以往動物試驗更為準確、快捷、經(jīng)濟。在醫(yī)學領域，通過形態(tài)定量和圖像分析，從宏觀到微觀，從大體到顯微鏡，甚至到亞顯微及分子水平，從而闡明形態(tài)與功能、形態(tài)與診斷、形態(tài)與病因和預后、形態(tài)與發(fā)病機制的內在聯(lián)系[1-3]?，F(xiàn)就OLYMPUS反射熒光圖像分析系統(tǒng)的功能及質量控制闡述如下。

1 醫(yī)學圖像分析系統(tǒng)的功能

1.1 靜態(tài)圖像分析

靜態(tài)圖像分析是指圖像分析處理的實驗樣本通常為染色組織切片、藥物粉末等，并且獲取的圖像一般不隨時間而變化，分析的圖像限于單幅，因此稱為靜態(tài)圖像。靜態(tài)圖像的來源可以從顯微鏡攝像獲取，也可以通過數(shù)碼照相機或者掃描儀掃描照片等方式獲取。分辨率、圖像清晰度是衡量靜態(tài)圖像的一個重要指標[4]。目前，顯微鏡下樣本通過攝像頭獲取圖像是最經(jīng)濟也是技術最成熟的手段。

1.2 動態(tài)圖像分析

動態(tài)圖像分析相對靜態(tài)圖像分析而言，圖像分析處理的實驗樣本一般為活體的器官組織等，獲取的圖像隨時間變化而變化，分析的圖像應該根據(jù)前后時間間隔來分析變化過程，因此稱為動態(tài)圖像[5]。

1.3 實時圖像分析

實時圖像分析比動態(tài)圖像分析有更嚴格的要求，即圖像分析處理的實驗樣本一般為運動中的活體，獲取的圖像隨時間變化而快速變化，分析的結果在觀察結束后馬上得出，因此稱為實時圖像。

2 醫(yī)學圖像分析的一般步驟和質量控制

2.1 樣本的準備

在應用圖像分析技術進行醫(yī)學研究時,組織切片要盡量薄，厚度為4～5 μm，標本之間薄厚差別不宜過大，并且要均勻，沒有褶皺。否則選取圖像時常受影響。另外，細胞重疊或雜質掩蓋，影響判斷。載玻片厚度應在0.8～1.2 mm之間，太厚的坡片，一方面光吸收多，另一方面不能使激發(fā)光在標本上聚集。載玻片必須光潔，厚度均勻。蓋玻片厚度在0.17 mm左右，光潔。

2.2 圖像的獲取和處理

通過攝像頭而攫取圖像，也可對經(jīng)掃描儀、數(shù)碼相機得到的圖像進行分析。圖像應盡可能清晰，并選擇感興趣的圖像特征。通常要對圖像進行處理，圖像處理是指對圖像進行修飾，通過這種修飾去除圖像的缺陷或不足，將模糊圖像變?yōu)榍逦鷪D像或以新的圖像形式來表達原圖像等。一幅圖像常常需要某種形式的增強來提高其表現(xiàn)力，或者便于從圖像中提取數(shù)據(jù)，這就需要圖像增強技術。圖像增強技術既包括圖像亮度和對比度調節(jié)的簡單操作，也包括用來提取和改善視覺信息的高深復雜的空間和形態(tài)過濾處理。常用修改強度指標、應用空間濾鏡或調節(jié)圖形頻率的方法來增強圖像。由于計算機圖像處理是把圖像轉變?yōu)閿?shù)字信號來處理，因此，計算機圖像處理又稱為數(shù)字圖像處理[6]。獲取圖像時應注意圖像的存儲格式，應用圖像分析軟件能讀取的圖像格式來存儲圖像，適宜使用TIFF(.tif)格式保存圖像，而不用JPEG(.jpg)格式，否則還需進行圖像的格式轉換。

2.3 圖像的分析

顯微圖像的分析系統(tǒng)是在顯微圖像數(shù)字化的基礎上，來分析顯微圖像中的相關參數(shù)。利用計算機對顯微圖像作各種處理，加快了分析處理的速度[7]。利用圖像分析系統(tǒng)對細胞進行分類，有核細胞結構清晰，核漿對比鮮明，易于辨認，提高了分類的準確性[8]。

2.3.1 OLYMPUS反射熒光圖像分析系統(tǒng)

OLYMPUS反射熒光圖像分析系統(tǒng)是采用通用的分析圖像處理軟件Image pro plus。Image pro系列軟件，支持所有OLYMPUS系列數(shù)碼產品及OLYMPUS電動顯微鏡組件控制，具有強大的圖像采集、分析、計算功能。與windows民用圖形軟件界面近似，平臺式設計，操作方便。

2.3.2 計算機圖像分析

計算機圖像分析是用計算機圖像分析系統(tǒng)對圖像結構的定量測試，以及在此基礎上對圖像的定量描述、理解、識別和分類。圖像的測試是指測試圖像的有關結構參數(shù)。將這些測試結果，進一步用統(tǒng)計學方法進行分析、處理，提取出特異性好、靈敏度高、針對性強的特征結構參數(shù)，對結構進行定量描述或表達。通過比較不同細胞或組織的結構參數(shù)，建立判別函數(shù)，就可實現(xiàn)對組織或細胞的定量識別和分類。其中灰度和光密度是圖像分析系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)。為了測定細胞中某種物質的含量，如核酸、蛋白質、多糖和脂類，通常利用顯色劑與所檢測物質中一些特殊基團特異性結合的特征，通過顯色劑在細胞中的部位和顏色的深淺度，來判斷這種物質在細胞中的分布和含量。

2.3.3 醫(yī)學圖像分析系統(tǒng)

在醫(yī)學圖像分析系統(tǒng)中，灰度是用來表示數(shù)字圖像中像素顏色深淺的程度。從最黑到最亮共分為256個灰度級，最小值為0，在圖像顯示屏上為最黑點；最大值為255，在圖像顯示屏上為最亮點?；叶戎翟叫∥矬w顏色越深；圖像分析系統(tǒng)中的光密度值是由灰度值再經(jīng)計算得到的，是一個相對值[9]。圖像分析系統(tǒng)的光密度值=lg(切片標本最亮區(qū)域的平均灰度值／待測目標的平均灰度值)?；叶扰c光密度都能反映所測目標顏色的深淺程度?；叶戎蹬c切片標本制作時染色時間長短以及測量時顯微鏡照明光源電壓的大小關系很大。染色時間短、照明光源的電壓強，待測目標就明亮些,灰度值就大些；而光密度是一個比值。是通過計算一張切片標本最亮區(qū)域的平均灰度值與該切片標本中待測目標的平均灰度值的比值，再根據(jù)數(shù)學公式計算而來的。所以，它與切片標本染色時間長短及照明光源電壓關系很小。因此，在圖像分析中光密度值比灰度值更能客觀地反映細胞中某種物質的顯色強度。分析圖像時，為了保證灰度值的可比性，應盡量使用同一批染色的切片，并在同一亮度光源下攝取圖像。因為顯微鏡光源的亮度對攝像機攝取圖像的質量有明顯的響，并且同一待測指標應由專人測量，盡量減少人為所致誤差[10]。Image pro plus軟件，可以隨意對圖像進行距離、光亮度、角度、厚度、周長面積、灰度分布、區(qū)域處理、區(qū)域標記、吸光度、形態(tài)學參數(shù)等測量。既可以采用手動測量，也可以采用自動測量。具有點狀圖分析、直方圖分析、線形分析和表面分析及擴展視野深度等功能。該軟件的統(tǒng)計結果可方便地輸出到微軟公司的EXCEL中，具有圖像分析、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理的一體化功能[11]。

2.4 儲存圖像的分析信息

將分析測量信息存入電子資料表Excel中，可以充分利用Excel強大的資料分析、統(tǒng)計、繪圖功能。可依據(jù)不同的檢查項目，設計不同的結果存儲功能，方便查閱圖像分析信息。

2.5 輸出圖像分析結果

圖像分析結果可以采用統(tǒng)計、直方圖、曲線等輸出方式。打印機可打印彩色拷貝圖像或由顯示器實況輸出的圖像。

3 結語

圖像分析主要著眼于檢測、測量和描述圖像中感興趣的目標。圖像分析的目的主要是獲取圖像目標的特征數(shù)據(jù)，并在此基礎上建立對圖像的描述[12]。醫(yī)學圖像分析系統(tǒng)是將圖像信息收集、處理、測量、計算、分析后，得出圖像各部分數(shù)量變化的分析儀器，具備較強的醫(yī)學圖像分析能力，可用于細胞的核漿比測量、免疫組化染色圖片分析、顆粒分析、DNA分析、淋巴細胞亞群分析、凋亡細胞分析等。醫(yī)學圖像分析是圖像、圖形技術的一個重要而又廣闊的研究及應用領域，是圖像、圖形技術的一個重要分支。圖像是視覺信息的載體，圖像分析處理技術是研究視覺信息采集存貯、處理和利用的技術。因此，在信息時代，傳統(tǒng)的目視光學顯微觀測已經(jīng)遠遠不能適應時代發(fā)展的要求。隨著計算機技術的不斷提高和普及，數(shù)字圖像處理進入了高速發(fā)展的時期。

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