[发明专利]一种细胞追踪统计分析系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于数据处理和图像处理领域，特别涉及一种细胞追踪统计分析系统及方法。

背景技术

基于光学显微成像技术研究活体内的细胞运动以及细胞间的相互作用，进而研究生物体内各种反应的过程和机理，对于生命科学基础研究以及各种人类疾病的研究等具有非常重大的意义。然而，通常所获得的数据是细胞形态与运动特性的四维信息（x、y、z、t），而且数据量通常可以达到几个GB。这些数据的可视化与分析是一个重大挑战。

具有细胞追踪功能的软件有 ImageJ插件（如Particle Traker、Spot Tracker等）、Image-Pro Plus、Volocity等。其中，通过Image-Pro Plus 不仅可以得到细胞运动轨迹的坐标，还可以得到瞬时速度、路程、位移、细胞面积、长宽比等参数，并对其进行基础的统计分析（如求和、求最大值以及数据范围等等）。

然而，通常需要更加直观的信息来描述细胞的运动并对不同处理或不同类型的细胞的运动特性进行比较分析。现有技术需要自行编写程序进行计算和分析。因此，如何快速高效地完成对细胞追踪软件获得的数据的后处理，直观地展示细胞的运动特性，并灵活方便地进行比较分析，是现阶段的一个迫切需求。

数据的比较分析通常采用GraphPad Prism、SPSS等具有强大的统计分析功能的软件来完成。利用这些软件分析数据的频率分布，进行各类检验等灵活方便、简单易操作，可输出曲线图、散点图、条形统计图等多种形式的统计分析图，能够灵活直观地展示数据。

然而，对于这类统计分析软件，数据通常以表格形式导入，并且，便于分析起见，对于数据的排列格式也有一定的要求。另外，如果将原始数据直接导入软件，则需要手动操作，对数据进行相关计算，才能用于频率分布分析，进行各类检验等。

因此，现有方法需要大量的人工手动操作，费时费力，效率低下，同时，缺少与常用统计分析软件的连接接口，不利于数据的进一步处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对目标追踪结果进行高效、快速、批量、灵活的后处理和直观展示的细胞追踪统计分析系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种细胞追踪统计分析系统，包括参数设置模块、基于二级参数的多样本比较分析模块、原点归一化轨迹分析模块和轨迹追踪分析模块；其中，所述参数设置模块分别与所述基于二级参数的多样本比较分析模块、所述原点归一化轨迹分析模块和所述轨迹追踪分析模块通过数据接口相连；

所述参数设置模块根据细胞显微光学成像图像和细胞追踪结果的原始数据设置样本的各项参数，所述各项参数包括：路径、图像尺寸、时间间隔和轨迹绘制范围；

所述基于二级参数的多样本比较分析模块根据所述参数设置模块设置的各项参数和所述细胞追踪结果的原始数据，计算直观反映细胞运动特性的二级参数，并绘制和显示所述二级参数的图像，所述二级参数包括平均速度、捕获系数、停滞比率、平均位移和能动系数；

所述原点归一化轨迹分析模块根据所述参数设置模块设置的各项参数和所述细胞追踪结果的原始数据，计算原点归一化的细胞运动轨迹坐标，绘制并显示原点归一化轨迹图；

所述轨迹追踪分析模块根据所述参数设置模块设置的各项参数，以及所述细胞显微光学成像图像和所述细胞追踪结果的原始数据，绘制并显示细胞运动原始轨迹图或细胞动态轨迹图。

进一步地，所述细胞追踪统计分析系统还包括统计分析软件接口模块，所述统计分析软件接口模块与所述基于二级参数的多样本比较分析模块通过数据接口相连，所述统计分析软件接口模块用于存储所述基于二级参数的多样本比较分析模块计算的二级参数。

进一步地，所述细胞追踪统计分析系统还包括工具条模块，所述工具条模块分别与所述基于二级参数的多样本比较分析模块、所述原点归一化轨迹分析模块和所述轨迹追踪分析模块通过数据接口相连，所述工具条模块用于对所述基于二级参数的多样本比较分析模块绘制的二级参数图像、所述原点归一化轨迹分析模块绘制的原点归一化轨迹图和所述轨迹追踪分析模块绘制的细胞运动原始轨迹图或细胞动态轨迹图进行放大、缩小和移动。

进一步地，所述细胞追踪统计分析系统还包括滑块模块，所述滑块模块通过数据接口与所述原点归一化轨迹分析模块相连，所述滑块模块用于切换显示各样本的原点归一化轨迹图。