【摘要】：人體血細(xì)胞的醫(yī)學(xué)檢驗結(jié)果已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)療診斷患者健康狀況的重要參考。常見血細(xì)胞分析儀的計數(shù)和分類原理往往要結(jié)合三維流體聚焦技術(shù)、電阻抗分析技術(shù)、細(xì)胞熒光特異性顯微技術(shù)、細(xì)胞光散射信號分析等,對目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行檢測,并呈現(xiàn)其數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果。同樣,由于細(xì)胞是一個純相位體,不同的折射率分布和細(xì)胞光學(xué)厚度都會引起光波不同的相移,因此定量相位顯微技術(shù)適合對不易觀察的近透明血細(xì)胞成像。在未知細(xì)胞的內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)信息獲取、細(xì)胞核與細(xì)胞器的相對折射率測定、以及癌變細(xì)胞的檢測中,定量相位成像都發(fā)揮了重要的作用。和光散射分析技術(shù)一樣,定量相位顯微成像是一種免標(biāo)記、非入侵的光學(xué)分析技術(shù),能夠在不破壞細(xì)胞生物活性以及不改變細(xì)胞物理形貌的狀況下,對細(xì)胞實施精準(zhǔn)檢測。本文首先針對傳統(tǒng)流式細(xì)胞分析技術(shù)下,細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)形態(tài)識別過程中往往只利用細(xì)胞的前向、側(cè)向散射光信號作為分類依據(jù)的不足,以及熒光染色又會改變細(xì)胞活性問題的研究需要,提出結(jié)合細(xì)胞前向、后向散射光強(qiáng)度信息作為白細(xì)胞亞類分類識別的方法。其次,依據(jù)實際淋巴細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞形態(tài)特征,建立了對應(yīng)的偏心單核細(xì)胞模型及雙核細(xì)胞模型。結(jié)合球形顆粒下的Mie散射公式和Rayleigh-Debye-Gans近似方法,在VirtualLab Fusion軟件中,設(shè)計了可同時接收細(xì)胞前向和后向散射光譜的仿真實驗光路,獲得了這兩種細(xì)胞模型下的散射分布圖譜,由此建立了不同核質(zhì)相對折射率下細(xì)胞的前、后向散射光光強(qiáng)與442nm、532nm及633nm入射波長關(guān)系。進(jìn)一步,通過前、后向散射光譜特征分析,發(fā)現(xiàn)在以后向散射光信號為縱軸,前向散射光信號為橫軸表征下,淋巴細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞具有明顯的分類分區(qū)散點特征。最后,提出了一種淋巴細(xì)胞以及嗜酸性粒細(xì)胞的分類識別方法,并從分類結(jié)果中表明了該方法的有效性。不僅是白細(xì)胞亞類分析,全血細(xì)胞(白細(xì)胞、紅血球和血小板)的形態(tài)分析和特征識別在生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中也具有重要意義。本文針對定量相位成像技術(shù)較少用于不同種類血細(xì)胞的分類識別的問題,根據(jù)衍射定量相位成像(QPI)的光強(qiáng)傳輸方程(TIE)原理,在Biophase生物相位實驗儀器的幫助下獲得了紅細(xì)胞、血小板以及中性粒細(xì)胞的光學(xué)相位信息。為了定量地對不同類型的血細(xì)胞進(jìn)行分類識別,介紹了細(xì)胞相位測量的五個特征參數(shù),包括相位峰谷差、相位體積、相位表面積、相位投影周長以及相位投影面積。同時,討論了紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和血小板的對應(yīng)相位特征值。此外,針對相位獲取過程中細(xì)胞周圍常出現(xiàn)的“光暈”(相位延遲)現(xiàn)象,還提出了一種相位梯度方法,用于去除待測物體周圍的光暈,從而獲得較為清晰的細(xì)胞邊界輪廓。最后,結(jié)合細(xì)胞相位特征參數(shù)的閾值和相位梯度計算,建立了一種識別以上三種人類血細(xì)胞的分類識別方法。實驗結(jié)果表明,該方法具有較好的精度和可行性,為基于定量相位成像的血細(xì)胞分析和分類提供了一種思路。
【圖文】：

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 流式細(xì)胞分析技術(shù)研究現(xiàn)狀流式細(xì)胞術(shù)和細(xì)胞分選是臨床診斷和生物醫(yī)學(xué)研究中的常用技術(shù)。如圖與檢測試劑的混合溶液被放置在流體聚焦通道中，并逐個快速通過激光[6]。流式細(xì)胞分析儀能夠快速和高度定量地檢測單個細(xì)胞是否存在與細(xì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)、基因表達(dá)、細(xì)胞生理學(xué)等相關(guān)的各種熒光和光散射信廠商指定或用戶定義的參數(shù)，數(shù)量龐大的細(xì)胞可以在高速運(yùn)動的情況下光學(xué)信息，并以此為依據(jù)來進(jìn)行有效的細(xì)胞分類分選。流式細(xì)胞分析是的重要技術(shù)，價格親民、檢測精度較高、檢測速度較快的機(jī)器已被國內(nèi)醫(yī)院、診所、醫(yī)學(xué)研究所等廣泛使用。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文此外，隨著生物醫(yī)學(xué)和生物光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對更復(fù)雜的細(xì)胞多維度參數(shù)分析、高通量分析的需求也在不斷增加，這類機(jī)器已成為生物技術(shù)領(lǐng)域的強(qiáng)大應(yīng)用工具，也在某種方面促進(jìn)了細(xì)胞蛋白分析、臨床藥物篩選和細(xì)胞信號分析的發(fā)展。同時，計算機(jī)運(yùn)算能力的提升和光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了流式細(xì)胞儀較快速的發(fā)展以及較頻繁的迭代更新，新的機(jī)器能夠比以前更高地以數(shù)量級的速度處理細(xì)胞，并可以同時檢測多達(dá)數(shù)十種的各類血細(xì)胞相關(guān)參數(shù)。因此，，以上的技術(shù)進(jìn)步使細(xì)胞儀成為一種強(qiáng)有力的生物技術(shù)工具。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R446.1;TP391.41

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