[发明专利]基于图像处理的β淀粉样斑块识别和测量方法

说明书

本发明提供一种基于图像处理的β淀粉样斑块识别和测量方法，属于生物图像处理技术领域，该方法的具体步骤包括：将模式生物的大脑的切片使用β‑淀粉样蛋白单克隆抗体免疫染色；免疫染色之后，模式生物大脑切片细胞外的β淀粉样斑块在荧光显微镜下呈现为亮斑块，使用荧光显微镜拍摄免疫染色后的模式生物大脑切片的图片；对图片进行处理识别β淀粉样斑块所在的亮斑区域；通过图像处理对识别出的亮斑所指示的β淀粉样斑块进行自动的数量统计和特征的计算，获得统计数据；将统计数据与该模式生物的特征信息匹配存档供统计分析。通过识别和测量荧光显微镜拍摄的图片中的亮斑的方法来定量的反映β淀粉样斑块的沉积情况。

技术领域

本发明涉及生物图像处理技术领域，具体地说是一种基于图像处理的β淀粉样斑块识别和测量方法。

背景技术

阿尔茨海默病是引起痴呆的最常见原因，被认为是我们这代危害公共健康最大的疾病。阿尔茨海默病典型的病理特征是细胞外β淀粉样斑块(β-amyloid plaques, Aβ斑)沉积。自动并高效的测量β淀粉样斑块的数量等特征可以帮助研究阿尔茨海默病的发生程度以及发病机制。

β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ），由β淀粉样前体蛋白(β-amyloidprecursor protein, APP)水解而来，由细胞分泌，在细胞基质沉淀聚积后具有很强的神经毒性作用。它可由多种细胞产生，循环于血液、脑脊液和脑间质液中，大多与伴侣蛋白分子结合，少数以游离状态存在。它的沉积不仅与神经元的退行性病变有关，而且可以激活一系列病理事件，包括星型胶质细胞和小胶质细胞的激活、血脑屏障的破环和微循环的变化等，是阿尔茨海默病病人脑内老年斑周边神经元变性和死亡的主要原因。Aβ的神经毒性作用在阿尔茨海默病的病程进展中发挥着主要作用。1991年，Kowall 等将 Aβ注入大鼠或猴的大脑皮质中，发现注射部位发生组织坏死，周围神经元缺失及神经角质增生，并与剂量有明显的相关性。Aβ对神经系统的毒性作用是使血管壁淀粉样变直接导致血管硬化，弹性变差，甚至容易破裂或形成血栓，还诱使神经细胞过早凋亡。动物实验显示，Aβ对神经元的作用与其状态有关。溶解状态的 Aβ在短时间内可促使神经突生长，提高神经元的存活率，而沉积状态的 Aβ对神经元呈现相反的作用，引起与阿尔茨海默病相似的病理变化，最显著地改变发生在衰老的哺乳类动物大脑。

阿尔茨海默病是老年人中最常见的一种痴呆症,其组织病理学表现主要为脑内老年斑、神经元纤维缠结以及由凋亡引起的区域性神经细胞死亡等。患者脑内老年斑主要是由具有神经毒性和血管毒性的β淀粉样蛋白。

因此，开发自动并高效的测量β淀粉样斑块的数量等特征势在必行。

目前在科学实验及研究中，对β淀粉样斑块的测量仅局限于手动的对β淀粉样斑块的数量进行计数。传统手动计数的方法有很多局限性：首先，对每个图片中数以百计的β淀粉样斑块进行人为的统计非常耗时，且不同人的主观判断也有差异；其次，手动测量只能对β淀粉样斑块的数量进行计数，对于其它的特征不能给出精确的测量，如大小、分布等特征；另外，日益增长的大规模实验，仅仅通过手动测量的话，效率太低。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于图像处理的β淀粉样斑块识别和测量方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该基于图像处理的β淀粉样斑块识别和测量方法，该方法的具体步骤包括：

将模式生物的大脑的切片使用Aβ单克隆抗体免疫染色；

免疫染色之后，模式生物大脑切片细胞外的β淀粉样斑块在荧光显微镜下呈现为亮斑块，使用荧光显微镜拍摄免疫染色后的模式生物大脑切片的图片；

对图片进行处理识别β淀粉样斑块所在的亮斑区域；

通过图像处理对识别出的亮斑所指示的β淀粉样斑块进行自动的数量统计和特征的计算，获得统计数据；