一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法

专利2025-04-12  51


本发明涉及细胞图像识别,特别是涉及一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法。


背景技术:

1、角膜内皮细胞是角膜最内侧的单层六边形细胞,通过调节角膜透明度与厚度维持正常的角膜视觉功能。角膜内皮细胞增殖能力有限,细胞损伤后不可再生只能通过周边细胞的扩大移行进行修复,当细胞数目低于400~500个/mm2时,会引起角膜水肿、混浊,甚至是角膜盲。尽管角膜内皮细胞的数目与形态和角膜内皮的功能具有相关性,但是临床存在传统角膜内皮细胞数目与形态检查不能如实反应角膜厚度与透明度的情况,严重影响临床医生对患者病情的诊断。因此,提高角膜内皮细胞功能临床检查的准确性,研发角膜内皮单细胞水平的评价方法,对帮助临床角膜内皮病变的预防诊疗具有重要意义。

2、正常的角膜内皮细胞是规则的六边形样细胞。根据力学最小能原理,规则六边形是物理学上最稳定的形态结构,满足面积最大周长最小。对角线是连接多边形中两个非相邻顶点的线段,不同对角线的关系反应了形态的变化。传统的检测方法采用了六边形比率作为角膜内皮细胞评价的指标,但总体的细胞异形性不能反应每个细胞的功能。因此,需要使用对角线来辅助分析每个细胞畸变程度,进而侧面反应细胞功能。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,包括:

4、获取目标角膜内皮细胞图像,并对所述目标角膜内皮细胞图像进行图像识别和处理,得到所述目标角膜内皮细胞图像中各个细胞的节点坐标;

5、根据所述节点坐标计算每个细胞的细胞面积、最长对角线和最短对角线,并根据所述细胞面积、最长对角线和最短对角线计算每个细胞的信值;

6、根据所述信值和所述节点坐标进行可视化显示,并评估每个细胞的功能。

7、优选地,对所述目标角膜内皮细胞图像进行图像识别和处理,得到所述目标角膜内皮细胞图像中各个细胞的节点坐标,包括:

8、应用直方图均衡化技术将所述目标角膜内皮细胞图像进行对比度和细节的增强,并将增强后的图像转换为灰度图像;

9、应用滤波技术对所述灰度图像进行去噪处理,得到去噪图像,并计算分割阈值;

10、通过二值化的方式,根据所述分割阈值将所述去噪图像分割为细胞和背景两个区域,并使用孔洞填充算法及腐蚀操作来对阈值分割后的细胞区域进行处理,得到目标区域图像;

11、根据所述目标区域图像计算细胞的中心点位置;

12、利用所述中心点位置和所述目标角膜内皮细胞图像的原始信息生成维诺图,并将所述维诺图坐标信息保存为json文件;

13、将所述json文件进行导出,得到各个细胞的节点坐标。

14、优选地,所述信值的计算公式为:其中,xv为信值,s为细胞面积,sth为临界状态细胞面积,dmax为细胞的最长对角线,dmin细胞的最短对角线。

15、优选地,根据所述信值和所述节点坐标进行可视化显示,包括:

16、读取识别后导出的细胞的节点坐标,并根据所述节点坐标建立细胞三维模型;所述细胞三维模型中的每个细胞的信值对应一个预设的细胞的色阶;细胞上的数值及颜色与所述色阶对应;

17、对所述细胞三维模型进行可视化显示。

18、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:

19、本发明提供了一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,包括:获取目标角膜内皮细胞图像,并对所述目标角膜内皮细胞图像进行图像识别和处理,得到所述目标角膜内皮细胞图像中各个细胞的节点坐标;根据所述节点坐标计算每个细胞的细胞面积、最长对角线和最短对角线,并根据所述细胞面积、最长对角线和最短对角线计算每个细胞的信值;根据所述信值和所述节点坐标进行可视化显示,并评估每个细胞的功能。本发明结合细胞面积、对角线计算得到每个细胞的信值,较传统方法获得的参数更能体现细胞功能。



技术特征:

1.一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,其特征在于,对所述目标角膜内皮细胞图像进行图像识别和处理,得到所述目标角膜内皮细胞图像中各个细胞的节点坐标,包括:

3.根据权利要求1所述的基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,其特征在于,所述信值的计算公式为:其中,xv为信值,s为细胞面积,sth为临界状态细胞面积,dmax为细胞的最长对角线,dmin细胞的最短对角线。

4.根据权利要求1所述的基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,其特征在于,根据所述信值和所述节点坐标进行可视化显示,包括:


技术总结
本发明提供了一种基于细胞形态的单个角膜内皮细胞功能评估方法,涉及细胞图像识别技术领域,包括:获取目标角膜内皮细胞图像,并对所述目标角膜内皮细胞图像进行图像识别和处理,得到所述目标角膜内皮细胞图像中各个细胞的节点坐标;根据所述节点坐标计算每个细胞的细胞面积、最长对角线和最短对角线,并根据所述细胞面积、最长对角线和最短对角线计算每个细胞的信值;根据所述信值和所述节点坐标进行可视化显示,并评估每个细胞的功能。本发明结合细胞面积、对角线计算得到每个细胞的信值,较传统方法获得的参数更能体现细胞功能。

技术研发人员:谢立信,李宗义,李东芳,林萍,周庆军,王新航
受保护的技术使用者:山东第一医科大学附属眼科研究所(山东省眼科研究所、山东第一医科大学附属青岛眼科医院)
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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