[发明专利]组织工程皮肤构建过程中OCT实时无损监测方法

说明书

本发明公开组织工程皮肤构建过程中OCT实时无损监测方法。本发明通过OCT实时获取各培养状态下人工皮肤模型的二维、三维数据；提取A‑Scan轴向扫描信号强度曲线数据，并找到前k+1个最大峰。根据相邻峰间的距离即为对于组织工程皮肤生物结构厚度的像素数量，进而获得组织工程皮肤厚度和组织工程皮肤粗糙度。本发明利用基于OCT强度信号的自适应峰值检测方法能够准确反映组织工程皮肤的厚度信息，空间分辨厚度分布和表面粗糙度的变化，能客观有效的反映组织工程皮肤的生长状况。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别涉及一种组织工程皮肤构建过程中OCT实时无损监测方法。

背景技术

组织工程皮肤是指利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。目前，组织工程皮肤已广泛用于皮肤病学、药理学和化妆品检测研究以及伤口愈合中的自体移植。然而，在组织工程皮肤生产制备过程中，由于供体年龄、细胞密度和细胞活力等差异，使其在厚度和形态上表现出不同的性质，因此评估组织工程皮肤的结构形态对于组织工程皮肤质量监控至关重要。

常规评价组织工程皮肤的方法主要为HE染色切片法，但此方法是有损检测，只能做到局部位置的检测分析，无法量化整体的结构参数。中国农业大学动物科技学院王敏在《德州驴皮肤厚度测定方法的研究》中提到测定驴皮肤厚度的方法为游标卡尺、超声仪和组织切片三种测量方法，测量结果表明：游标卡尺法测量颈部、腹部皮肤时有较高的准确性，但是不适用于背部和臀部皮肤厚度的测定；超声仪用于测量驴皮肤厚度效果不理想；组织切片法在观察超微结构上有优势，但测定出的驴皮肤厚度并不准确。该三种方法应用与组织工程皮肤厚度的测量存在一定的局限性，游标卡尺法由于直接接触皮肤测量，这样会导致皮肤在测量过程中染菌，无法实现组织工程皮肤构建过程中的连续监测；超声仪测量带有培养液的组织工程皮肤厚度同样不理想；组织切片法为有损检测，破坏了组织皮肤，同时无法实现组织工程皮肤构建过程中的连续监测。甘肃农业大学于川在《不同年龄牦牛皮肤厚度变化的研究》中采用了HE染色切片法实现了牦牛皮肤厚度在不同躯体部分及不同年龄的测量，重庆医科大学古星在《外阴非上皮内瘤变患者外阴皮肤组织厚度测量与分析》中采用HE染色切片法测量不同病理类型的外阴非上皮内瘤变患者外阴皮肤各层组织厚度，文章中采用的HE染色切片法只能进行局部的皮肤厚度分析，无法实现同一皮肤在构建过程中的连续监测。

发明内容

本发明针对所要解决的技术问题是现有针对组织工程皮肤的监测手段无法实现实时监测、无法进行无损检测，提出了一种组织工程皮肤构建过程中OCT实时无损监测方法，实现精准量化组织工程皮肤三维结构的参数变化，实现对组织工程皮肤的非浸入、非接触、无损、无菌的实时监测，该方法可以在皮肤培养状态下实时监测。

本发明方法包括以下步骤：

步骤(1)、OCT实时对各培养状态下组织工程皮肤进行二维数据和三维数据的采集，将OCT系统的扫描探头对准组织工程皮肤的培养板；其中组织工程皮肤为单层或多层结构，即从外到内层轴向依次所包含的生物结构如下：表皮层、真皮层、皮下组织中单层或多层；

上述OCT系统轴向分辨率为1～6μm，扫描探头工作距离＞25mm，对人工皮肤组织的成像深度＞500μm，中心波长可选择800nm、900nn或1300nm，并且能够穿透高度为25mm的密闭培养板进行测量。

二维数据采集方式如下：组织工程皮肤半径为R，以组织工程皮肤的中心为圆心，以采样间隔为u像素大小取同心圆，在组织工程皮肤圆形区域内等间隔采集不少于6个B-scan横向扫描数据；平均B-scan数据得到距离组织工程皮肤中心位置处的平均厚度分布。

三维数据的采集方式如下：组织工程皮肤半径为R，以组织工程皮肤的中心为圆心，设置OCT扫描范围使其大于等于2R×2R矩形面积，扫描组织工程皮肤。