[发明专利]基于染色转换的病理切片上皮组织分割方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种基于染色转换的病理切片上皮组织分割方法、系统、设备及介质，方法包括：获取患者原始TMA病理切片的HE染色图像并进行预处理，得到HE染色图像的有效组织区域；对HE染色图像的有效区域组织采用滑动窗口方法切分，得到多个HE染色图像小块；将HE染色图像小块输入至预先训练好的染色风格转换网络CS‑Net，生成多个对应的IHC染色图像小块；将得到的多个IHC染色图像小块进行拼接组装，得到与原始HE染色图大小一致的伪IHC染色图，并通过颜色反卷积、降噪处理和像素阈值分割得到上皮组织的掩模图。本发明通过染色风格转换网络将病理切片由HE染色转换为IHC染色，节约了洗脱病理切片上的HE染色再重新进行IHC染色的时间、人力和费用成本。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于染色转换的病理切片上皮组织分割方法、系统、设备及介质。

背景技术

病理切片检查，是活体组织检查中必不可少的步骤。对患者的病变部位采用手术切除或针头穿刺等方法获得组织标本后，经过化学品(比如福尔马林)固定形态，用石蜡使其硬化，再用切片机切成薄片粘附在载玻片上，后续根据需求使用特定试剂染上各种颜色，以供医生在显微镜下观察病理变化情况，做出相应的病理诊断，为患者后续的临床治疗提供支持和帮助。

组织微阵列(Tissue Microarray，TMA)是病理切片的一种，其不同点是：在上述病理切片的制备过程中，在使用石蜡将病变组织标本固定硬化之后，把切片机切成薄片这步替换为用空心针从石蜡块中对ROI中提取直径小支0.6mm的组织核心，然后将这些组织核心以精确的间隔插入新的石蜡块中，形成微阵列石蜡块，再对其使用切片机切成薄片。后续染色与之前相同。每个微阵列石蜡块可以切成100-500个部分进行独立测试。该技术自1998年问世以来，以其大规模、高通量、标准化等优点得到大范围的推广应用。其最大优势在于，芯片上的组织样本实验条件完全一致，有极好的质量控制。节省时间、节省试剂更是显而易见的。

HE染色(Hematoxylin and eosin stain)是组织病理学中使用的主要染色之一，是医学诊断中最广泛使用的染色剂，通常是金标准。它是两种组织学染色剂的组合：苏木素和伊红，苏木素将细胞核染成蓝紫色，伊红将细胞外基质和细胞质染成粉红色，可以让病理学家轻松观察组织样本的总体概况，在实际应用中可以鉴定组织细胞坏死、水肿、变性和炎性细胞浸润等异常病理学改变。HE染色程序是组织学中的主要染色方法，部分原因是它可以快速完成，而且便宜，同时染色效果易于识别。

IHC染色(Immunohistochemistry)是指在抗体上结合荧光或者可显色的化学物质，利用免疫学原理中抗原和抗体间专一性的结合反应，检测细胞中或组织中是否有目标抗原(特定蛋白质标志物)的存在。此方式不只可以用来测知抗原的表现量也可观察抗原所表现的位置。只要是能够让抗体结合的物质，也就是具有抗原性的物质包括蛋白质、核酸、多糖、病原体等都可侦测。在本实验中，IHC试剂染的是患者口咽癌肿瘤上皮组织，因为恶性肿瘤大多数起源于上皮组织，所以对上皮组织的分析对病理诊断具有非常重大的临床意义。

HE染色比较粗略地辨认不同细胞形态学改变；而IHC能够针对特异性细胞标志物来检测特异性细胞的改变(数量或者面积)，也可以检测细胞内细胞因子的转位、组织中一些特异性蛋白的表达的量改变。通过图像分析系统分析颜色深浅、分布的面积等进行综合分析。

通常病理医生在观察HE染色切片后，如果要进一步观测IHC染色确认时，只能通过洗脱切片上的HE染色或者再次取相邻组织标本，重新进行IHC染色实验的方式得到。这种方式存在以下缺陷：

(1)增加了检测者的时间成本和制备费用，通常需要五天时间，严重影响即时诊断；

(2)切片在重新染色后，其结构形态方面可能会存在差别，且染色质量因人而异，受到人为因素影响较大。

因此，如何快速得到需要长时间、高成本且质量稳定的IHC染色图，是医生和患者都急需的方法。

发明内容