[发明专利]一种法医学硅藻检验的自动化方法

说明书

技术领域

本发明涉及法医学检验领域，特别涉及一种法医学硅藻检验的自动化方法。

背景技术

水中尸体的死因分析一直是法医学实践中的难点之一。尽管人们对硅藻检验的诊断价值仍存在分歧，但在法医学实践中，硅藻检验仍被认为是一种相对可靠的溺死诊断手段，尤其对于水中腐败尸体死亡原因的鉴定，被视为最佳的鉴定方法。法医学硅藻检验中，有必要对现场水样和尸体脏器内硅藻进行定性定量分析。对于硅藻定量分析，法医学工作者一般借助于光学显微镜以人工方式逐个观察每个视野下的硅藻并计数，工作强度很大；而硅藻定性分析需要较高的分类专业技术水平，通常由硅藻学专家完成，因此硅藻定性定量分析的结论一般由法医学专家和硅藻学专家共同作出。

目前，文献报道的硅藻检验方法有很多，如强酸消解法、灰化法、Soluene-350消解法、硅胶梯度离心法、酶消解法和PCR法等。由于传统法消解得到的组织消解液中含有大量的未消解组织残余物，因此法医学实验室大多只能采用光学显微镜对消解后组织内的硅藻进行定性定量分析，严重限制其对于自动化扫描电镜自动化分析技术的应用。

而硅藻形态特征各异，如采用图像处理技术对其显微图像处理分析，并建立相应的数据库，可以实现对其种类的计算机自动识别和鉴定。但是由于现有硅藻检验方法的局限性，一直难以建立清晰而有效的硅藻鉴定专家系统的数据库图像，因此也限制了硅藻鉴定专家系统的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计一种检测灵敏度高、定性定量清晰准确，又能改善了工作环境、降低劳动强度的法医学硅藻检验的自动化方法。

为了实现上述技术目的，本发明包括如下技术特征：

一种法医学硅藻检验的自动化方法，其特征在于包括依次进行的硅藻扫描电镜图像数据库的建立、硅藻自动化识别系统的建立和水样和尸体脏器组织中硅藻自动化检测过程；

所述硅藻扫描电镜图像数据库建立过程包括如下步骤：

A1、采集不同地理位置(江河、湖泊、海洋等)的水样；A2、对水样进行硅藻检验，所述水样硅藻检验包括微波消解、真空抽滤和扫描电镜图像拍摄步骤；A3、对硅藻扫描电镜图像进行分析，根据硅藻壳面的形态结构(轮廓特征和纹理特征)，建立不同种类硅藻的扫描电镜图像数据库；

所述硅藻自动化识别系统的建立过程包括如下步骤：

B1、硅藻扫描电镜图像的预处理，包括：采用Gabor滤波器、灰度阈值分割处理和数学形态学处理方法进行图像增强、图像分割和二值化处理；

B2、将硅藻壳面的特征形态结构(轮廓和纹理特征，包括圆度、椭圆度、三角度、矩形度、长宽比、对称性等)从预处理后的图像中提取出来，建立不同种属硅藻形态结构特征的数据库；

B3、采用基于人工神经网络和统计决策理论的决策树方法，根据硅藻形态结构特征，对不同种属硅藻进行分类识别。

所述水样和尸体脏器组织中硅藻自动化检测过程包括：

C1、对水样和脏器组织进行硅藻检验，所述水和脏器组织硅藻检验包括微波消解、真空抽滤和扫描电镜图像自动拍摄步骤；

C2、对所拍摄扫描电镜图像，采用Gabor滤波器、灰度阈值分割处理和数学形态学处理方法进行图像增强、图像分割和二值化处理；提取形态结构特征，并在硅藻形态结构特征数据库中进行检索匹配和统计计算。

本发明所述步骤A2和步骤C1中对水样和组织器官进行硅藻检验至少包括以下步骤：

(1)微波消解：

将待检验样品加至微波消解罐内，加入浓硝酸和过氧化氢溶液后进行微波消解，消解后加入超纯水稀释消解液；将消解液转移后，消解罐用NaOH溶液浸泡，再用超纯水清洗；

(2)真空抽滤：

采用真空抽滤装置，将稀释后的消解液进行真空抽滤，消解液抽滤完后加超纯水继续抽滤，使滤膜表面接近中性，最后加无水乙醇抽滤以去除滤膜水分；

(3)扫描电镜自动拍照并存储图像：

在真空镀膜仪或离子溅射仪中将滤膜表面镀上金属膜，使其具有导电性，然后在扫描电镜放大下，将滤膜含样品区域化分成若干个相同大小、紧密相邻的视场，对每个视场进行自动拍照并存储其图像。

在微波消解步骤前设有防止污染影响的空白试验步骤，以确认所有试剂、工具、器皿以及消解罐不含硅藻。

其中，所述微波消解步骤具体为：