[发明专利]一种用于细胞微损诱导的监测装置及明场监测方法

说明书

本申请涉及一种用于细胞微损诱导的监测装置及明场监测方法，其中监测装置包括进样单元、超声发生单元、光学检测单元和处理单元，处理单元将明场图像输入到第一神经网络，将特征分割处理得到的关于细胞和微泡的初始分割图像再优化处理得到细胞分割图像和微泡分割图像，对细胞分割图像进行目标细胞的特征提取，以及对微泡分割图像进行目标微泡的特征提取，得到细胞微损特征参数、微泡微损特征参数和联合微损特征参数，将微损特征参数输入到第二神经网络，通过微损特征的分类处理得到目标细胞微损程度的分类结果。技术方案提供了一种新的细胞微损监测方式，能够准确且精细化的分析得到目标细胞微损程度的分类结果。

技术领域

本申请涉及医学检测技术领域，具体涉及一种用于细胞微损诱导的监测装置及明场监测方法。

背景技术

细胞微损是指在细胞膜上以微米级精度诱导产生的局部损伤，这种局部损伤会影响细胞膜的完整性，进而影响细胞的物质交换、信息传递、免疫应答、细胞分裂和分化等功能。细胞微损程度与其诱导方式的性质、强度和持续时间有关系，有的诱导方式会引起较微弱的可逆性损伤，而有的会引起严重的不可逆性损伤，甚至导致细胞死亡。细胞微损诱导技术在细胞生物物理研究和细胞修复医学研究领域有重要应用。

当前，诱导细胞发生微损的方式包括机械性微损、放射性微损和激光微损。其中，机械性微损是指当细胞受到摩擦力、压力、牵引力、剪切力等机械力刺激时所引起的细胞局部损伤，比如尖端为1～2微米的毛细玻璃管可以直接刺伤细胞膜引起微损情形。其中，放射性微损是指细胞在超出其所能耐受剂量的高能电磁辐射及粒子的作用下引起的损伤，放射线会破坏细胞结构，大剂量的放射线照射可以使细胞膜结构崩解，但较小剂量也可以引起膜通透性改变。激光微损是指细胞在激光照射下由于激光热效应、压强效应、电磁场效应影响下引起的细胞局部损伤，激光会对细胞表面产生一定的压力，能够使细胞膜局部压强急剧升高，引起微型爆炸，从而导致细胞膜发生损伤，激光对细胞的微损受多种因素的影响，其微损程度取决于激光波长、强度、照射时间等因素。

以上介绍的三种细胞微损诱导方式都能对细胞产生局部损伤，并且各自存在一定的局限性。比如，机械性微损需要高精度显微操作仪的辅助，放射性微损的控制精度较差，激光微损物理作用复杂且激光设备价格昂贵。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是：如何克服现有细胞微损诱导方式的局限性，提供一种新的细胞微损诱导方式和基于明场图像的细胞微损程度监测方法。为解决上述技术问题，本申请提出一种用于细胞微损诱导的监测装置及明场监测方法。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于细胞微损诱导的监测装置，包括：进样单元，具有放置样本容器的检测台；所述样本容器用于容纳细胞悬浮溶液和细胞微损液混合形成的待测样本，所述待测样本包括多个细胞和贴附于每个细胞的若干个微泡；超声发生单元，设于所述检测台的一侧，用于向所述样本容器内的待测样本定向发射超声波；所述超声波用于激发所述待测样本中的微泡产生机械效应并诱导贴附的细胞发生微损；光学检测单元，设于所述检测台的一侧，用于对所述样本容器内的待测样本进行光学聚焦和取像，得到细胞发生微损的明场图像；处理单元，与所述光学检测单元连接，用于通过神经网络对所述明场图像进行处理，以得到目标细胞微损的分析结果；其中，所述处理单元将所述明场图像输入到预设的第一神经网络，通过细胞和微泡的特征分割处理，得到关于细胞的初始分割图像和关于微泡的初始分割图像；所述处理单元对关于细胞的初始分割图像和关于微泡的初始分割图像分别进行空洞填充和/或形态学运算的处理，得到细胞分割图像和微泡分割图像；所述处理单元对所述细胞分割图像进行目标细胞的特征提取，以及对所述微泡分割图像进行目标微泡的特征提取，得到细胞微损特征参数、微泡微损特征参数和联合微损特征参数；所述处理单元将所述细胞微损特征参数、所述微泡微损特征参数和所述联合微损特征参数中的一者或多者输入到预设的第二神经网络，通过微损特征的分类处理，得到目标细胞微损程度的分类结果。