[发明专利]基于光学虚拟染色的血涂片免标记细胞三维形态检测方法

说明书

本发明公开了一种基于光学虚拟染色的血涂片免标记细胞三维形态检测方法，激光通过剪切偏振干涉光学系统后，携带了含有人体外周血涂片细胞的三维形态信息，经过剪切偏振干涉，样本相关形态信息包含在产生的剪切干涉条纹图中，将携带样本信息的剪切干涉条纹图进行相应的相位解调算法处理，获得细胞横向与径向的三维形态信息，采用数字图像处理方法将细胞三维形态信息与图像色彩信息对应匹配，通过色彩表达细胞三维形态信息，达到细胞三维形态数字化虚拟染色，即实现对样本轴向与径向全方位、高信息度的三维形态检测。本发明可以实现静态固定样品、悬浊液中活性样品，以及快速流动状态下的活性样品实时三维形态识别与检测。

技术领域

本发明属于免标记细胞光学识别与检测方法研究领域，涉及一种基于干 涉条纹偏振光场虚拟染色技术的免标记血细胞三维形态检测方法。

背景技术

人体外周血细胞形态与多种疾病，乃至重大疾病，都有极其密切的联系。 人体出现疾病时，红细胞、白细胞及血小板等形态、数量等均会出现多样性 的变化。通过对人体外周血细胞的形态进行镜检，可以实现疾病的诊断，甚 至重大疾病的早期预测，为疾病的后续治疗提供有效的科学依据。

传统的血涂片镜检方法需要进行生物化学染色，获取细胞二维形态信 息，从而实现细胞识别与病变状态诊断。因此，化学染色方法对细胞识别具 有至关重要的作用。不同类型的化学染色方法，甚至对于同种染色方法在试 剂配制等过程中的随机因素，均会造成镜检结果的不确定性；同时，染色方 法与处理流程的差异也会造成细胞识别判据的不一致性。另一方面，传统血 涂片镜检方法仅能观察到细胞轴向的二维形态信息，然而细胞膜及各亚细胞 器的生物力学特性不同，细胞径向形态特征也具备细胞识别的能力，传统血 涂片镜检方法则无法实现轴向与径向全方位、高信息度的三维形态检测。

故此，传统血涂片细胞形态镜检方法的不足集中表现在：

(1)需要进行生物化学染色处理，属于一种灭活性、接触性、破坏性的 检测方法。

(2)染色方法、染色处理条件等差异会造成细胞识别的不一致性，乃至 识别结果错误。

仅可获取细胞水平轴向的二维形态信息，无法获取携带不同细胞组分、 生物力学特性等的细胞垂直径向的形态信息。

样品准备、染色标记处理等环节严重依赖于操作人员的经验，并且生物 染料毒性大，对操作人员健康状态以及生态环境构成了威胁。

发明内容

本发明的是提出一种基于光学虚拟染色的血涂片免标记细胞三维形态 检测方法，实现无须对样品进行任何生物化学等复杂处理的三维空间、高信 息含量的血细胞形态检测技术。

本发明的技术方案是这样实现的：

一束激光通过剪切偏振干涉光学系统后，携带了含有人体外周血涂片细 胞的三维形态信息，经过剪切偏振干涉，样本相关形态信息包含在产生的剪 切干涉条纹图中，将携带样本信息的剪切干涉条纹图进行相应的相位解调算 法处理，获得细胞横向与径向的三维形态信息，采用数字图像处理方法将细 胞三维形态信息与图像色彩信息对应匹配，通过色彩表达细胞三维形态信息， 达到细胞三维形态数字化虚拟染色，即实现对样本轴向与径向全方位、高信 息度的三维形态检测。

采用数字图像处理方法将细胞三维形态信息与图像色彩信息对应匹配， 构建细胞高度等轴向信息与图像色彩信息的匹配机制，通过色彩表达细胞轴 向信息，实现细胞横向、轴向信息同步表达，达到细胞三维形态数字化虚拟 染色。

剪切偏振干涉光学系统包括入射光束调制系统，样品光束获取系统，剪 切偏振干涉形成系统，剪切干涉采集系统，光束经过入射光束调制系统后被 调制，携带细胞三维形态信息；被调制的光束进入样品光束获取系统后，实 现了细胞三维形态的放大；后光束进入剪切偏振干涉形成系统，通过偏振分 光器件分成两束可以产生干涉的线偏振光，双光束形成剪切干涉后，被剪切 干涉采集系统采集。