本發(fā)明涉及細(xì)胞狀態(tài)監(jiān)測，尤其涉及一種中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，中藥成分的抗癌潛力備受關(guān)注，針對宮頸癌的研究中，含有姜黃素的中藥復(fù)方顯示出潛在療效，但其作用效果的動態(tài)評估仍面臨技術(shù)瓶頸，現(xiàn)有監(jiān)測方法多依賴間斷性顯微觀察或終點(diǎn)法檢測，難以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷的細(xì)胞狀態(tài)追蹤，導(dǎo)致無法全面捕捉癌細(xì)胞的實(shí)時(shí)繁殖動態(tài)、遷移行為及藥物干預(yù)下的響應(yīng)模式。

2、此外，傳統(tǒng)顯微影像分析技術(shù)在處理細(xì)胞重疊、形態(tài)變化及長時(shí)間序列數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)存在顯著不足，例如，細(xì)胞在培養(yǎng)過程中可能因分裂、移動或遮擋導(dǎo)致身份識別混亂，現(xiàn)有算法難以穩(wěn)定跟蹤同一細(xì)胞的時(shí)間演變，進(jìn)而影響統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這一缺陷嚴(yán)重制約了中藥抗宮頸癌機(jī)制的深入研究及療效量化評價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有算法難以穩(wěn)定跟蹤同一細(xì)胞的隨時(shí)間的演變的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測方法，包括用于培養(yǎng)宮頸癌細(xì)胞的扁平狀的微培養(yǎng)裝置，該檢測方法具體包括如下步驟：

4、s1、以垂直于微培養(yǎng)裝置扁平狀表面的方向獲取癌細(xì)胞的顯微影像，并對顯微影像進(jìn)行預(yù)處理以識別癌細(xì)胞；

5、s2、判斷當(dāng)前時(shí)刻是否為顯微影像的第一個(gè)時(shí)刻；

6、若是，則獲取各癌細(xì)胞的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)，并分別賦予不同的編號以獲得癌細(xì)胞編號后結(jié)束；

7、若否，則進(jìn)入步驟s3；

8、s3、獲取任一時(shí)刻的各癌細(xì)胞的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與歷史中各癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞矩形框的相似度；

9、s4、設(shè)定相似度閾值，并判斷相似度值是否大于相似度閾值；

10、若是，則提取相似度值最大的歷史中癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞編號，并將其賦予當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)；

11、若否，則賦予當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)新的癌細(xì)胞編號；

12、s5、根據(jù)癌細(xì)胞數(shù)據(jù)、癌細(xì)胞編號和預(yù)設(shè)的統(tǒng)計(jì)規(guī)則輸出監(jiān)測數(shù)據(jù)。

13、作為優(yōu)選，在步驟s2中，所述癌細(xì)胞數(shù)據(jù)獲取的具體步驟如下：

14、s21、根據(jù)目標(biāo)檢測算法為各癌細(xì)胞建立初始的矩形框，并獲取癌細(xì)胞邊界線；

15、s22、選擇矩形框的任一條邊標(biāo)記為主動邊，將其余邊標(biāo)記為從動邊；

16、s23、使主動邊與癌細(xì)胞邊界線相切并獲取切點(diǎn)，使從動邊與癌細(xì)胞邊界線相交且只有一個(gè)交點(diǎn)；

17、s24、使切點(diǎn)沿著癌細(xì)胞邊界線移動，并獲取面積最小且主動邊與癌細(xì)胞邊界線僅存在一個(gè)交點(diǎn)的矩形框，將其標(biāo)記為癌細(xì)胞矩形框；

18、s25、依次獲取癌細(xì)胞矩形框各框邊的兩個(gè)相互垂直邊，和兩個(gè)垂直邊與癌細(xì)胞邊界線的第一交點(diǎn)；

19、s26、獲取兩個(gè)第一交點(diǎn)之間最接近該框邊的癌細(xì)胞邊界線的長度，并作為該框邊的虛擬長度；

20、s27、根據(jù)癌細(xì)胞矩形框的框邊尺寸、角度、位置和各框邊的虛擬長度，構(gòu)建癌細(xì)胞矩形框的表達(dá)式以獲得癌細(xì)胞數(shù)據(jù)；癌細(xì)胞矩形框的表達(dá)式如下：

21、；

22、上式中，和分別表示癌細(xì)胞矩形框的第一標(biāo)記和第二標(biāo)記，和分別表示癌細(xì)胞矩形框中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，和分別表示癌細(xì)胞矩形框的寬度和長度，其中，對應(yīng)癌細(xì)胞矩形框中的最長邊，s為各框邊所對應(yīng)的癌細(xì)胞邊界線的虛擬長度的數(shù)據(jù)集，表示x軸旋轉(zhuǎn)到與該數(shù)據(jù)集中任一數(shù)據(jù)所對應(yīng)的邊平行時(shí)所經(jīng)過的最小角度，。

23、作為優(yōu)選，在步驟s24中，具體包括如下步驟：

24、s241、在癌細(xì)胞邊界線上隨機(jī)設(shè)置若干個(gè)取樣點(diǎn)，并將切點(diǎn)沿著邊界線移動一周，以獲取切點(diǎn)位于取樣點(diǎn)時(shí)的若干個(gè)第一矩形框；

25、s242、篩選出主動邊與癌細(xì)胞邊界線存在兩個(gè)或者以上數(shù)量交點(diǎn)的第一矩形框，并標(biāo)記為第二矩形框；

26、s243、轉(zhuǎn)動第二矩形框的主動邊，并判斷是否能夠獲取主動邊與癌細(xì)胞邊界線僅存在一個(gè)交點(diǎn)的矩形框；

27、若是，則使第二矩形框的主動邊轉(zhuǎn)動并以獲取面積最小的新的矩形框，并標(biāo)記為第一矩形框；

28、若否，則剔除該第二矩形框和對應(yīng)的取樣點(diǎn)；

29、s244、選擇面積最小且主動邊與癌細(xì)胞邊界線僅存在一個(gè)交點(diǎn)的第一矩形框，并計(jì)算其與上次獲取的第一矩形框的面積差的絕對值；

30、s245、判斷面積差的絕對值是否小于面積差閾值；

31、若是，則將當(dāng)前的第一矩形框標(biāo)記為癌細(xì)胞矩形框，之后進(jìn)入步驟s25；

32、若否，則進(jìn)入下一步；

33、s246、選擇面積最小的第一矩形框所對應(yīng)的取樣點(diǎn)，并將與該取樣點(diǎn)相鄰的兩個(gè)取樣點(diǎn)標(biāo)記為分割點(diǎn)；

34、s247、在兩個(gè)分割點(diǎn)之間再次設(shè)置若干個(gè)取樣點(diǎn)，并使切點(diǎn)沿著兩個(gè)分割點(diǎn)之間的癌細(xì)胞邊界線移動，之后返回步驟s242。

35、作為優(yōu)選，在步驟s245中，所述面積差閾值為上次獲取的面積最小的第一矩形框的面積的1.0%。

36、作為優(yōu)選，在步驟s241中，所述取樣點(diǎn)的設(shè)置步驟為：

37、s2411、在癌細(xì)胞邊界線上隨機(jī)設(shè)置若干個(gè)初始的取樣點(diǎn)；

38、s2412、獲取癌細(xì)胞邊界線上的每個(gè)凸包；

39、s2413、依次計(jì)算各凸包的深度與弧長的比值；

40、s2414、設(shè)置深長比閾值，并剔除深度與弧長的比值小于深長比閾值的凸包，以獲得標(biāo)準(zhǔn)凸包；

41、s2415、在標(biāo)準(zhǔn)凸包的頂點(diǎn)、起點(diǎn)和終點(diǎn)均設(shè)置取樣點(diǎn)。

42、作為優(yōu)選，所述初始的取樣點(diǎn)的數(shù)量大于或者等于12。

43、作為優(yōu)選，在步驟s3中，具體包括如下步驟：

44、s31、將當(dāng)前時(shí)刻與歷史中的各癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞矩形框的角度以其中心點(diǎn)為中心均轉(zhuǎn)動至同一個(gè)角度，且該角度為90°的倍數(shù)；

45、s32、計(jì)算轉(zhuǎn)換后的當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與歷史中各癌細(xì)胞數(shù)據(jù)所對應(yīng)的癌細(xì)胞矩形框的iou值；iou值的計(jì)算公式為：

46、；

47、上式中，其中a和b分別表示當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與歷史中任一癌細(xì)胞數(shù)據(jù)所對應(yīng)的癌細(xì)胞矩形框，和分別表示癌細(xì)胞矩形框a中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，和分別表示癌細(xì)胞矩形框a的寬和長，和分別表示癌細(xì)胞矩形框b中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，和分別表示物體b的寬和長，和分別表示癌細(xì)胞矩形框a和癌細(xì)胞矩形框b橫向和縱向的重合度，表示癌細(xì)胞矩形框a和癌細(xì)胞矩形框b的重合面積，和分別表示癌細(xì)胞矩形框a和癌細(xì)胞矩形框b的面積，表示癌細(xì)胞矩形框a和癌細(xì)胞矩形框b的iou值；

48、s33、根據(jù)iou值和癌細(xì)胞數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與歷史中任一癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的相似度；相似度的計(jì)算公式為：

49、；

50、上式中，表示相似度，和分別表示第一系數(shù)和第二系數(shù)，表示癌細(xì)胞矩形框a中的虛擬長度的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)，與癌細(xì)胞矩形框b中的虛擬長度的數(shù)據(jù)集中的對應(yīng)數(shù)據(jù)的差值的標(biāo)準(zhǔn)差。

51、作為優(yōu)選，在步驟s4中，具體包括如下步驟：

52、s41、設(shè)定相似度閾值，并判斷相似度值是否大于相似度閾值；

53、若是，則提取相似度值最大的歷史中癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞編號，并標(biāo)記為當(dāng)前癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的待選編號，之后進(jìn)入下一步；

54、若否，則進(jìn)入步驟s43；

55、s42、判斷上一時(shí)刻是否出現(xiàn)與當(dāng)前癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的待選編號相同的癌細(xì)胞編號；

56、若是，則將該待選編號作為當(dāng)前癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞編號，之后進(jìn)入步驟s5；

57、若否，則進(jìn)入下一步；

58、s43、判斷當(dāng)前的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞邊框是否與其他癌細(xì)胞數(shù)據(jù)存在交點(diǎn)；

59、若是，則將該癌細(xì)胞數(shù)據(jù)標(biāo)記為待分類癌細(xì)胞數(shù)據(jù)，且不賦予該癌細(xì)胞數(shù)據(jù)癌細(xì)胞編號，之后進(jìn)入步驟s5；

60、若否，則進(jìn)入下一步；

61、s44、判斷當(dāng)前的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與歷史中癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的相似度值是否大于相似度閾值；

62、若是，則提取相似度值最大的歷史中癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞編號，并標(biāo)記為當(dāng)前癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的待選編號，之后進(jìn)入下一步；

63、若否，則賦予當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)新的癌細(xì)胞編號，之后進(jìn)入下一步；

64、s45、從當(dāng)前時(shí)刻開始，依次計(jì)算各時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)與上一時(shí)刻的待分類癌細(xì)胞數(shù)據(jù)所對應(yīng)的癌細(xì)胞矩形框的相似度值；

65、s46、判斷相似度值是否大于相似度閾值；

66、若是，則提取相似度值最大的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)的癌細(xì)胞編號，并將其賦予上一時(shí)刻相對應(yīng)的待分類癌細(xì)胞數(shù)據(jù)，之后進(jìn)入下一步；

67、若否，則進(jìn)入下一步。

68、作為優(yōu)選，所述癌細(xì)胞編號為正整數(shù)，且每次賦予當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)新的癌細(xì)胞編號時(shí)，新的癌細(xì)胞編號比已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)值最大的癌細(xì)胞編號的數(shù)值大1。

69、本發(fā)明還提供了一種中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測方法。

70、借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的監(jiān)測方法及系統(tǒng)，至少具備以下有益效果：

71、1、本發(fā)明為了監(jiān)測中藥抑制宮頸癌細(xì)胞繁殖狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)過程中的癌細(xì)胞的變化規(guī)律，首先設(shè)置便于24小時(shí)全面監(jiān)測的扁平狀微培養(yǎng)裝置，從而便于全面觀察到各個(gè)癌細(xì)胞的顯微影像，之后通過計(jì)算相似度，并通過與相似度閾值對比，并通過賦予癌細(xì)胞編號的方式，將各個(gè)時(shí)刻的癌細(xì)胞一一對應(yīng)，從而能夠鎖定各個(gè)癌細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)過程中的狀態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的細(xì)粒性，以更好的實(shí)現(xiàn)對中藥抗宮頸癌機(jī)制的深入研究及療效量化評價(jià)。

72、2、本發(fā)明為了防止在癌細(xì)胞數(shù)量龐大的情況下，導(dǎo)致出現(xiàn)兩個(gè)或者以上的形態(tài)相似的癌細(xì)胞的概率較高，從而可能出現(xiàn)相似度判定錯(cuò)誤的情況，導(dǎo)致癌細(xì)胞的追蹤錯(cuò)誤，通過矩形框和框邊所對應(yīng)的虛擬長度相結(jié)合的方式，從兩個(gè)方面綜合評價(jià)癌細(xì)胞的相似度，從而更加準(zhǔn)確。

73、3、本發(fā)明鑒于實(shí)驗(yàn)室中硬件的算力有限的情況，在保證算力和數(shù)據(jù)精度的情況下，通過設(shè)置初始的取樣點(diǎn)的數(shù)量，并在關(guān)鍵位置再次進(jìn)行細(xì)分和進(jìn)一步設(shè)置取樣點(diǎn)的方式，降低了實(shí)驗(yàn)室對硬件性能的要求，使其更加具有普適性。

74、4、本發(fā)明通過進(jìn)一步設(shè)置步驟s41-步驟s46，實(shí)現(xiàn)對遮擋后重新出現(xiàn)的癌細(xì)胞和新增殖產(chǎn)生的癌細(xì)胞的識別，并賦予癌細(xì)胞編號，從而實(shí)現(xiàn)各種癌細(xì)胞的形態(tài)和軌跡變化的追蹤。

75、5、本發(fā)明通過使癌細(xì)胞編號為正整數(shù)，且每次賦予當(dāng)前時(shí)刻的癌細(xì)胞數(shù)據(jù)新的癌細(xì)胞編號時(shí)，新的癌細(xì)胞編號比已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)值最大的癌細(xì)胞編號的數(shù)值大1，從而可以直觀的根據(jù)癌細(xì)胞編號的數(shù)值變化，更加清晰的了解新增殖產(chǎn)生的癌細(xì)胞數(shù)量、癌細(xì)胞死亡的數(shù)量和癌細(xì)胞體積的變化規(guī)律等。