专利名称：一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法
技术领域：
本发明涉及一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法，属于医药技术领域。
背景技术：
消化性溃疡是临床常见病、多发病。随着近年人们生活节奏的加快，该病的发病率呈上升态势，发病年龄有所下降，其研究已成为当今医学研究的热点之一。常见的用于评价药物抗胃溃疡活性较为成熟的模型有幽门结扎型胃溃疡模型、水浸应激性胃溃疡模型、乙醇至胃粘膜损伤模型、乙酸灼烧型胃溃疡模型等。溃疡指数是一种反映胃溃疡模型损伤或溃疡严重程度较为直观的评价指标，在胃溃疡药效学研究中应用普遍。溃疡指数的计算通常是人们利用直尺或游标卡尺手工测量溃疡大小后统计的。统计溃疡指数的标准各异，通常有如下几种(1)按Guth标准积分点状出血为I分，线状出血，长度< Imm为2分，l_2mm为3分,2_4mm为4分，> 4mm为5分,宽度大于2mm时分值加倍，全胃各损伤病灶分值相加为该动物的损伤指数总分(Guth PH, etc. Topical aspirin plus HCl gastric lesions in the rat. Cytoprotective effect of prostaglandin, cimetidine and probanthine. Gastroenterology)。(2)测量溃痕面积， 胃粘膜损伤面积的长径〈lmm计I分，I-2mm计2分,2_3mm计3分,3_4mm计4分，Mmm计 5分，即分段测量，全胃得分之总和即为溃疡指数(张红梅，左金丸对应激性溃疡中枢调节的实验研究，第一军医大学硕士论文)。(3)测定胃损伤长度评定溃疡指数，以胃腺区出现条状损伤的长度大于Imm者，测量长度，每mm记I分,其宽度大于Imm者记分加倍,长度与宽度均小于1_，记O. 5分，所有计分相加即为该鼠的溃疡指数(黄桢，胃三冲剂对大鼠实验性胃溃疡作用的研究，中华临床医药杂志)。(4)测量溃疡面积，并以其总和大小分段折算成溃疡指数，分5个等级。溃疡面积(mm2) : I—12; 13 — 25; 25— 37; 38— 50; 50或穿孔(裴仁九等，硫糖铝和盐酸雷尼替丁合用对四种大鼠胃溃疡模型的影响，解放军药学学报)。(5)将溃瘍程度划分为6个等级作为溃瘍指数完整黏膜为O级；点状出血直径3 Imm, 1-5点为I 级；6-10点为2级；10点以上为3级；条状出血1-5条为4级；6_10条为5级；10条以上为 6级(直径< I mm计I条,I mm <直径< 2 mm,计2条,2 mm<直径< 3 mm,计3条)(于海玲，老鹳草对小鼠无水乙醇型胃溃疡的影响，时珍国医国药)。(6)测量损伤长、短径，按公式计算溃疡面积(S)，再换算成溃疡指数，S=Ji (dl *(12) /4 (其中dl、d2分别表示溃疡的长、短径)，溃疡面积为O、1-8、9-24、25-63、64-120、121-168或穿孔时，溃疡指数分别为0、1、2、3、4、5(陈奇，中药药效研究思路与方法，人民卫生出版社)。解决目前在胃溃疡药理实验研究中，评价胃溃疡模型损伤或溃疡严重程度时，手工测量溃疡指数带来的繁重劳动和主观测量误差的问题。
发明内容
本发明的目的，是提供一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法了，解决目前在胃溃疡药理(药效)实验研究中，评价胃溃疡模型损伤或溃疡严重程度时，手工测量溃疡指数带来的繁重劳动和主观测量误差的问题。采用的技术方案是
一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法，主要包括图像采集、图像转换和数据处理与溃疡指数计算三个步骤。(I)、图像采集将样品放置于固定体积、固定光源的暗箱中的设定位置处，再将数码相机等图像采集工具固定焦距，在距样品相同距离下进行拍照，采集彩色(RGB)图像。(2)、图像转换利用Image J等图像分析软件，将采集到的彩色(RGB)图像转换成 8-bit形式的灰度图像，以像素为单位，分别选取、统计胃黏膜区域和胃溃疡区域像素点的总和。(3)、数据处理与溃疡指数计算以胃黏膜区域和胃溃疡区域像素点的总和，作为两区域的面积，计算胃溃疡区域面积占胃黏膜区域面积的百分比，并以此作为溃疡指数评价胃溃瘍模型。本发明适用于幽门结扎型胃溃疡模型、水浸应激性胃溃疡模型、乙醇至胃粘膜损伤模型、乙酸灼烧型胃溃疡模型等实验性胃溃疡模型，及其他以图像为目标的图像分析与统计应用。本发明中溃疡指数的计算方法是统计溃疡区域像素面积占整个胃黏膜区域像素面积的百分比，以此作为溃疡指数来评价胃溃疡模型。不同的大(小)鼠胃的大小是有区别的，分别统计不同大(小)鼠溃疡面积占整个胃黏膜面积的百分比，可消除个体差异带来的系统误差。灰度图像是指只含亮度信息，不含色彩信息的图像。彩色图像中的颜色有R、G、B 三个分量决定，而每个分量有255种值可取，这样一个像素点可以有1600多万的颜色的变化范围。而灰度图像是R、G、B三个分量相同的一种特殊的彩色图像，一个像素点的变化范围为只有255种，在数字图像处理中相对简单。本发明中采集到的各种胃溃疡模型图片转化成灰度图像后，溃疡区域与正常区域比较，均可呈现明显灰度色差，通过调整阈值大小，可使溃疡区域被选中并统计像素大小。 另外，利用图像分析软件还可选取并统计整个胃黏膜区域像素大小。与传统手工测量溃疡指数比较，可消除主观因素带来的系统误差。本发明是利用现代数码信息、图像分析技术与手段，在传统胃溃疡模型评价方法基础上的改进，与传统方法比较更具科学性。实验例基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法对大鼠无水乙醇型溃疡模型的评价
I材料与试剂
I.I实验动物
健康SD大鼠，体重200±20g，雌性，由大连医科大学实验动物中心提供，合格证号为 SCXK (辽)2008-0002。I. 2药物与试剂
奥美拉唑肠溶胶囊(哈药集团三精制药诺捷有限责任公司)；气滞胃痛颗粒(辽宁本溪三药有限公司)；甲醛溶液(丹东市龙海试剂厂)；无水乙醇(华北地区特种化学试剂开发中心);磷酸二氢钠(天津市科密欧化学试剂有限公司);磷酸氢二钠(天津市凯信化学工业有限公司)。I. 3主要仪器
数码照相机(Kodak N137,伊士曼柯达公司)；Image J医学图像分析软件(美国国立卫生研究院)。2方法与结果
2. I中性福尔马林溶液的配制
称取无水磷酸二氢钠6. 5g、磷酸氢二钠4g，40%的甲醛溶液100ml，适量水溶解后定容置IOOOml量瓶中，即得。2. 2无水乙醇性胃溃疡模型的建立
取健康SD大鼠24只，雌性，体重200±20g，随机分成3组，每组8只，即模型组、奥美拉唑组(0.012g/kg)、气滞胃痛颗粒组(5g/kg)。各组按不同剂量每天灌胃给药I次，模型组灌服蒸馏水，连续15天。从灌胃第14天开始禁食不禁水24 h,第15天给药Ih后， 各组灌胃无水乙醇I ml /只。Ih后脱颈椎处死大鼠，剖腹，结扎胃贲门和幽门，并经胃壁向胃腔内注入中性福尔马林溶液5ml，将胃取出，放入中性福尔马林溶液中固定15min，沿胃大弯剪开胃壁，计算各组溃疡指数并拍照。2. 3传统溃疡指数计算方法(A法)
直尺测量胃黏膜损伤长度(mm)，条索状损伤长度大于Imm者测量其长度，每mm计I 分，若宽度超过Imm者将其计分加倍，计分总数为该动物的溃疡指数。数据采用SPSS16.0 软件处理，结果以均数和标准差表示，组间差异比较采用单因素方差分析，结果见表I :
表I溃疡指数计算结果(土 s)
权利要求
1. 一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法，其特征在于，包括图像采集、图像转换和数据处理与溃疡指数计算三个步骤(1)、图像采集将样品放置于固定体积、固定光源的暗箱中的设定位置处，再将数码相机等图像采集工具固定焦距，在距样品相同距离下进行拍照，采集彩色图像；(2)、图像转换利用ImageJ等图像分析软件，将采集到的彩色图像转换成8_bit形式的灰度图像，以像素为单位，分别选取、统计胃黏膜区域和胃溃疡区域像素点的总和；(3)、数据处理与溃疡指数计算以胃黏膜区域和胃溃疡区域像素点的总和，作为两区域的面积，计算胃溃疡区域面积占胃黏膜区域面积的百分比，并以此作为溃疡指数评价胃溃疡模型。
全文摘要
本发明公开了一种基于灰度图像分析的胃溃疡模型评价方法。包括图像采集、图像转换、数据处理和溃疡指数计算三个步骤。图像采集阶段是在固定体积、固定光源的暗箱中放置样品，数码相机等图像采集工具拍照采集彩色(RGB)图像；图像转换阶段是利用ImageJ等图像分析软件，对采集到的彩色图像进行灰度图像转换、胃黏膜区域图像选取和像素统计、胃溃疡区域图像选取和像素统计；数据处理和溃疡指数计算阶段是以像素点为单位，计算胃溃疡区域面积占胃黏膜总面积的百分比，并以此作为溃疡指数评价胃溃疡模型。该方法不仅可准确地对大(小)鼠实验性胃溃疡模型进行评价，对其他以图像为目标的图像分析与统计应用也适用。
文档编号G01N21/84GK102608116SQ20121002061
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月30日 优先权日2012年1月30日
发明者包永睿, 孟宪生, 康廷国, 王帅 申请人:辽宁中医药大学