无创性血细胞参数定量测定方法技术

本发明专利技术无创性血细胞参数定量测定方法，采用了光学相干断层成像（ＯＣＴ）技术，以宽频带激光光源对活体组织内血管不同焦点深度处照射并进行区域聚焦和图像融合重建，获取不同断层深度血管内各种血细胞的三维结构的ＯＣＴ图像，通过对所得到的ＯＣＴ图像进行分析和计算，得到包括红细胞、白细胞及血小板在内的全血细胞的特征性三维结构信息与量化特征及相应的血细胞参数。从而避免了通过穿刺采集血液而测定全血细胞，更有利于对疾病的诊断与治疗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于以无创性方式对血细胞进行定量测定的方法。更详细地说，是通过以光学相干断层成像(optical coherence tomography，OCT)技术对活体内血管中流动的血细胞进行定量测定的方法。
技术介绍
通过全血细胞计数(CBC)可得到血细胞组份含量包括红细胞(RBC)、血红蛋白(Hb)、白细胞(WBC)、血小板(PLT)、红细胞比容(Hct)、平均红细胞容积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、红细胞体积分布宽度(RDW)、平均血小板容积(MPV)、血小板比容(Pct)、血小板体积分布宽度(PDW)、嗜中性粒细胞(NEUT)含量及百分率、淋巴细胞(LYM)含量及百分率、单核细胞(MONO)含量及百分率、嗜酸性粒细胞(EOS)含量及百分率、嗜碱性粒细胞(BASO)含量及百分率等参数是临床实验诊断检查中最频繁的检查项目之一，其检测对临床疾病包括贫血、感染、失血、白细胞减少、血小板减少、急慢性疾病等的诊断和治疗及其重要。为解决长期以来临床上通过将穿刺采集静脉或末梢血而进行CBC测定的传统方式所不可避免的诸多不利因素，目前，已有人提出一些用于经皮肤进行上述部分项目检测的无创性分析仪。例如，日本第HEI-3-71135号专利报道了一种血红蛋白(Hb)测定的无创性分析仪，它是根据由于投射到活体上的多种波长的光的脉动所导致的光强度变化来测定Hb浓度。类似地，美国第5,372,136号专利报道了通过利用脉动和类似的方法测定血液中的红细胞比容的系统和方法。但是，这些用于确定绝对值的技术总是伴随着与精度有关的问题，因为血容量不能被确定。而且，可以预计测量值可能会随着传感器所缚着的人体部分而变化，从而导致Hb结果的重复性较差。1991年，美国第4,998,533专利报道了一种根据毛细血管中的血流图像进行RBC和WBC测定的无创性分析仪，该装置采用了图像分析和反射光谱仪以测量单个细胞的参数如细胞大小，但不能对上述项目进行定量分析。同时，测量仅仅能在毛细血管里进行，并需要大规模的结构。1998年，公开号为CN1200657A的中国专利文献也报道了用反射图像进行无创性分析血中的WBC、Hb、RBC、Hct及PLT。该技术利用反射成像方法对血液成像，以产生一个从小于多次散射长度的深度处反射出来的原始反射图像，然后对该原始图像进行校正，以形成一校正的反射图像，再从校正的反射图像中截取一个场面，以形成一分析图像，并对其进行分析，以获得部分血液参数包括WBC、Hb、RBC、Hct及PLT。该技术需用正交偏振器，结构复杂，而且不能观察和检测各种血细胞的形态与三维结构，只是根据不同血细胞的反射图像的不同而测定。因此，检测结果的准确性和真实性欠佳。为此，在医学领域，特别是在临床检测领域中，需要一种基于对不同血细胞的三维结构图像和血液透射图像分析而进行无创性CBC定量测定的分析方法，即以无创的方式提供活体内各种不同血细胞包括RBC、WBC、PLT形态，并对其形态大小和体积提供高分辨率显示和进行分析；能同时根据各种血细胞的量化特征计算不同血细胞组分及相关参数的含量。这种无创式血细胞分析方法应该可以定量地分析出为临床检测所需的各种活体血细胞及相关参数，包括RBC、WBC、PLT、Hct、MCV、RDW、MPV、Pct、PDW、NEUT的含量及百分率、LYM的含量及百分率、MONO的含量及百分率、EOS的含量及百分率、BASO的含量及百分率等19项，以及结合上述文献所报导的Hb含量并可由此得到的MCH、MCHC等共22项血细胞参数。
技术实现思路
根据上述情况，本专利技术将提供一种采用无创性方式可以对多种血细胞参数进行定量测定的方法。具体讲，是一种利用光学相干断层成像(optical coherencetomography，即OCT)技术对活体内血管中流动的血细胞进行无创性测定，包括对RBC、WBC、PLT的三维结构、形态和数量进行定量分析的方法。OCT技术是基于光纤的成像术，其基本原理与超声回波术(ultrasonography)相似，利用光干涉域反射光测定术(optical coherence-domain reflectrometry)检测反射光时间延迟的区别或反射光光径的差别。它是在通过宽频带的激光光源照射生物组织时，由于各种组织或细胞对入射的宽频带激光光源的短时相干(short-temporal coherence)程度的差异，便可对各种组织细胞的显微结构进行成像。决定OCT的性能参数有纵向分辨率、横向分辨率、动态范围、参考镜移动速度和光源的中心波长。其中，纵向分辨率由光的相干长度(coherence length)决定，其与光源的波宽成反比(Lc＝λ02/Δλ，其中Lc为纵向分辨率，λ02为入射光波长，Δλ为半宽高)。在生物医学领域，OCT目前已被用于对活体原位的透明或不透明生物组织的显微结构成像。最初，OCT主要是通过对眼组织的成像，用于对视网膜和眼结膜组织的病变进行检查。由于OCT的纵向与横向分辨率的改善和提高，OCT现已开始并日益广泛地用于对机体皮肤与多种管腔系统，如消化道、泌尿生殖道的组织病变包括炎症和肿瘤进行组织病理学检查。本专利技术的测定方法，是在OCT技术的基础上，同时又采用了区域聚焦和图像融合处理的方法，其步骤为1)用波长适于对活体血管内血细胞进行图像检测的宽频带激光光源，以光学干涉方法对活体组织的5mm延迟深度内，用分段方式在不同焦点深度处进行区域聚焦并获取数个分隔的OCT图像，然后将所获得的各个分隔图像进行融合和重建，从而产生出不同断层深度血管内血细胞的三维结构的相干断层图像，2)对上步所得到的相干断层图像进行图像信号的采集和分析，包括从已得到的图像中提取需要检测血细胞的特征性三维结构图像信号，然后量化其图像的结构特征，再根据该量化特征计算相应的血细胞参数结果，并将计算结果输出。对于上述方法中所说的用分段方式在不同焦点深度处进行区域聚焦并分别获取的分隔图像的数量，试验显示，一般情况下选取40～50个分隔图像即可取得满意的效果。进一步，在采用上述方法对活体组织以分段方式在不同焦点深度处进行区域聚焦并分别获取数个分隔图像时，如将被检测的活体组织部位在光源与图像摄取部分之间被相对固定，无疑可以使所采集得到的活体血管内的血细胞图像更为理想。采用本专利技术的上述方法，经OCT成像与区域聚焦和图像融合处理后，可以得到活体组织血管内不同血细胞——其中至少应该包括红细胞、白细胞和血小板中至少一种或全部血细胞的三维结构图像。通过上述方法，对由活体血管内的红细胞(RBC)、白细胞(WBC)和血小板(PLT)等血细胞图像数据进行采集后进行处理和分析，其主要内容和范围可以包括a.在对图像分析中作RBC计数，以确定单位体积血液的RBC数量； b.在分析图像中测量单位体积血液的RBC体积，以确定红细胞比容(Hct)；c.由对RBC的图像分析，确定平均红细胞容积(MCV)；d.在对RBC数量和体积分析时，确定红细胞体积分布宽度(RDW)；e.在对图像分析中作PLT计数，以确定单位体积血液中的PLT数量；f.在对PLT数量和体积分析时，确定血小板体积分布宽度(PDW)；g.由对PLT的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
无创性血细胞参数定量测定方法，其特征是采用光学相干断层成像技术，其步骤为：１）用波长适于对活体血管内血细胞进行图像检测的宽频带激光光源，以光学干涉方法对活体组织的５ｍｍ延迟深度内，用分段方式在不同焦点深度处进行区域聚焦并分别获取数个分隔 的光学相干断层图像，然后将所获得的各分隔图像进行融合和重建，从而产生不同断层深度血管内血细胞的三维结构的相干断层图像，２）对上步产生的光学相干断层图像进行图像信号的采集和分析，包括：从已得到的图像中提取需要检测血细胞的特征性三维结构图像 信号，然后量化其图像结构特征，再根据该量化特征计算相应的血细胞参数结果，并将计算结果输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭黎明，吴大可，
申请(专利权)人：彭黎明，吴大可，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]