[发明专利]一种脑梗塞面积及体积的自动测量方法

说明书

本发明涉及一种生物组织的形态学测量方法。

脑梗塞面积(或体积)作为缺血后脑损伤程度的主要形态学标志，被广泛应用于实验室研究和临床诊疗中，而脑梗塞灶复杂的形状及不甚清晰的边界，常常给测量带来困难，为此，人们进行了各种尝试，如：鼠脑标准图谱誊画法、覆盖网格计数法、照片裁剪称重法。近十几年来，基于计算机的图象分析系统(IAS)的普及和应用，使该检测有了质的飞跃。IAS通过摄象头或扫描仪将组织学染色后的脑片输入计算机，并在屏幕上成像，待操作员确定梗塞灶后，由IAS给出梗塞灶的面积。目前，国内外常用的确定梗塞灶的方法有两种：一种是人工勾画法，即用由鼠标或键盘控制的光标直接在屏幕上人工勾画梗塞灶，这种方法非常繁琐，在精确性、可重复性和客观性方面存在较大局限。另一种是人工阈值法，即由操作者根据染色后正常组织和梗塞灶的灰度值的不同，选取一个阈值区分两者。但是，由于染色深浅或切片厚薄等原因，使同一阈值不可能适用于所有脑片，且阈值设定的变化会引起梗塞灶面积的相应变化，从而使人工阈值法虽然在速度上优于人工勾画法，但在可重复性和客观性等方面无明显改善。

本发明的目的是提供一种不依赖于操作者经验的、自动随染色深浅而变的阈值生成法测量技术，使梗塞灶面积的直接、间接计算法建立在更具精确性、简捷性、可重复性、客观性的基础上，从而为脑缺血等医学研究中各种干预手段的评估提供更客观的指标。

本发明采用基于脑图象灰度特征的分割方法，区分脑的深染组织和浅染的正常组织及梗塞灶，然后，用人工编辑法、直接相减法和间接相减法计算脑梗塞面积及体积。为临床脑缺血的诊疗研究提供客观依据。

一般脑片经焦油紫等常规组织学染色后，某一部位的染色深浅和该部位所含正常神经元胞体数正相关，例如，富含正常神经元胞体的灰质(如皮质)呈深染，主要由神经纤维组成的白质(如胼胝体、内囊)呈浅染，而梗塞灶由于神经元坏死缺失亦呈浅染。大鼠大脑中动脉缺血再灌后的梗塞灶可从Bregma(一种鼠脑冠状切面的国际定位标准)1.6延伸至Bregma-3.6。随着Bregma平面的不同，同一鼠脑正常浅染组织和梗塞灶的形态、位置差异甚大，而且在不同鼠脑的同一Bregma平面，随实验设计和动物个体差异，梗塞灶的形状、位置、纹理特征及和周围正常组织的边缘都有很大不同。本发明采用基于图象灰度特征的分割方法对脑梗塞的面积和体积进行测量：首先用黑白的无自动增益的CCD及适配器获取各Bregma平面的脑片图像，(也可用具透射光源的扫描仪获取脑片图像)，而后对脑片图像进行三次分割：(1)作脑片图象的灰度分布直方图，用谷底法取阈值，将脑片从背景中提取出来，完成第一次分割。(2)人工细分脑片左右两侧，检测脑片正常侧灰度的均值M和标准差SD，以T＝M+δ*SD(其中δ为比例系数，0＜δ＜1)为阈值对整张脑片进行二次分割，以区分深染组织和浅染的正常组织及梗塞灶。(3)经过二次分割后，脑片的浅染组织被提取出来。为将浅染正常组织和梗塞灶区别开来，完成第三次分割，可分别用人工编辑法(手动分割可能相互粘连的正常浅染组织和梗塞灶，以确定后者范围)、直接相减法(将同侧浅染组织和对侧浅染组织的面积之差作为梗塞灶面积)、间接相减法(将对侧正常组织和同侧正常组织的面积之差作为梗塞灶面积，得到去除水肿影响后的梗塞面积)。得到鼠脑各Bregma平面的梗塞面积后，用梯形公式计算梗塞体积，公式为： T = Σ i = 1 n [ Ai - 1 2 ( Al + An ) ] × h ]]>

实施例一：

脑片制作：取缺血再灌后的鼠脑，在Bregma1.6至-3.6之间作冰冻冠状切片，片厚30μ，用焦油紫染色后用于缺血灶面积测定。