一种细胞结构可视化系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种细胞结构可视化系统，包括：第一光学显微镜，采集细胞的偏振光图像；第二光学显微镜，采集细胞的透射图像；处理装置，对采集的偏振光图像和透射图像进行融合。本发明还公开了一种细胞结构可视化方法。本发明中，Abrio圆形偏振光对卵母细胞内具有双折射性的高分子“隐性结构”有良好的成像效果，普通光学显微镜对细胞“显性结构”具有良好成像效果，运用融合技术实现偏振光图像与透射图像的融合，实现卵母细胞显隐性结构可视化。
【专利说明】一种细胞结构可视化系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生命科学领域，特别是涉及一种细胞结构可视化系统和方法。
【背景技术】
[0002] 在生命科学领域，细胞核移植是实现体细胞克隆的主要手段，它通过将供体细胞 核移入除去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性过程即可被激活、分裂并发育 成新个体，从而使核供体的基因得到完全复制。细胞核移植技术因具有基因传染率高、后代 性状稳定等优点也成为转基因工程的主要方法之一，并且在动物育种、基因治疗、器官移植 等领域有着广泛的应用。目前核移植技术研究虽然已取得了长足进步，但与转基因注射等 其它转基因工程的方法相比，依然存在着胚胎发育率低，早期胚胎死亡率高，受体动物胎盘 不全和新生动物死亡率高等缺点。在体细胞核移植过程中，卵母细胞的细胞核遗传物质吸 取过多或吸取不干净都必然导致实验的失败。通常的细胞核由于纺锤体的精确位置无法确 定，对细胞核遗传物质的吸取采用"盲吸法"，导致实验成功率很低。
[0003] 纺锤体是细胞内部至关重要的结构之一，是产生于细胞分裂前期到分裂末期的一 个特殊细胞器，结构复杂，决定着染色体的排列和分裂，以及决定细胞质分裂的分裂面。相 差显微镜、免疫荧光显微镜和偏光显微镜是活细胞纺锤体成像最常用的工具。使用相差显 微镜和免疫荧光显微镜，细胞内部结构纺锤体必须被固定和染色，对细胞造成不可逆转的 伤害且影响细胞功能。"盲吸法"去核，根据卵母细胞极体的位置信息判断纺锤体的位置，由 于受外力、卵母细胞成熟情况等因素的影响，纺锤体位置的判断存在很大偏差，细胞核移植 的成功率低下。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种细胞结构可视化系统和方法，以克服现有技术中的问 题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 本发明实施例公开了一种细胞结构可视化系统，包括：
[0007] 第一光学显微镜，米集细胞的偏振光图像；
[0008] 第二光学显微镜，采集细胞的透射图像；
[0009] 处理装置，对采集的偏振光图像和透射图像进行融合。
[0010] 优选的，在上述的细胞结构可视化系统中，所述第一光学显微镜为Abrio圆形偏 振光显微镜。
[0011] 优选的，在上述的细胞结构可视化系统中，所述偏振光图像包括细胞纺锤体的影 像及其位置信息。
[0012] 优选的，在上述的细胞结构可视化系统中，所述透射图像包括细胞膜和极体影像。
[0013] 优选的，在上述的细胞结构可视化系统中，所述细胞为卵母细胞。
[0014] 本发明实施例还公开了一种细胞结构可视化方法，包括步骤：
[0015] si、采集细胞的偏振光图像；
[0016] s2、采集细胞的透射图像；
[0017] S3、将采集的偏振光图像和透射图像进行融合。
[0018] 优选的，在上述的细胞可视化方法中，所述步骤S3具体包括：
[0019] ⑴、根据细胞的偏振光图像和透射图像中的灰度信息，分别获取细胞和细胞吸持 器的轮廓位置信息，根据两源图像中细胞吸持器和细胞的一一对应位置关系，实现两源图 像的精确配准；
[0020] (2)、多线索获取细胞图像的多个感兴趣区域，根据高斯自适应阈值算法提取感兴 趣区域的有效区域；
[0021] (3)、多线索提取各个感兴趣区域的位置信息，实现细胞各结构的精确定位：提取 各感兴趣区域的轮廓信息；
[0022] (4)、多个不同的感兴趣区域按各自最适宜的融合规则进行融合，获取偏振光图像 和透射图像的最佳融合结果，实现细胞显隐性结构的可视化。
[0023] 优选的，在上述的细胞可视化方法中，所述感兴趣区域包括细胞内的纺锤体和透 明带。
[0024] 优选的，在上述的细胞可视化方法中，所述步骤（4)中，卵母细胞的内层透明带及 内部区域与外部区域的融合方法采用灰度值取大融合与领域能量取小融合算法。
[0025] 优选的，在上述的细胞可视化方法中，所述步骤（4)中，针对卵母细胞的不同区 域，采用最佳融合算法：
[0026]
【权利要求】
1. 一种细胞结构可视化系统，其特征在于，包括： 第一光学显微镜，米集细胞的偏振光图像； 第二光学显微镜，采集细胞的透射图像； 处理装置，对采集的偏振光图像和透射图像进行融合。
2. 根据权利要求1所述的细胞结构可视化系统，其特征在于：所述第一光学显微镜为 Abrio圆形偏振光显微镜。
3. 根据权利要求1所述的细胞结构可视化系统，其特征在于：所述偏振光图像包括细 胞纺锤体的影像及其位置信息。
4. 根据权利要求1所述的细胞结构可视化系统，其特征在于：所述透射图像包括细胞 膜和极体影像。
5. 根据权利要求1所述的细胞结构可视化系统，其特征在于：所述细胞为卵母细胞。
6. -种细胞结构可视化方法，其特征在于，包括步骤： si、采集细胞的偏振光图像； s2、采集细胞的透射图像； S3、将采集的偏振光图像和透射图像进行融合。
7. 根据权利要求6所述的细胞可视化方法，其特征在于：所述步骤s3具体包括： (1) 、根据细胞的偏振光图像和透射图像中的灰度信息，分别获取细胞和细胞吸持器的 轮廓位置信息，根据两源图像中细胞吸持器和细胞的一一对应位置关系，实现两源图像的 精确配准； (2) 、多线索获取细胞图像的多个感兴趣区域，根据高斯自适应阈值算法提取感兴趣区 域的有效区域； (3) 、多线索提取各个感兴趣区域的位置信息，实现细胞各结构的精确定位：提取各感 兴趣区域的轮廓信息； (4) 、多个不同的感兴趣区域按各自最适宜的融合规则进行融合，获取偏振光图像和透 射图像的最佳融合结果，实现细胞显隐性结构的可视化。
8. 根据权利要求7所述的细胞可视化方法，其特征在于：所述感兴趣区域包括细胞内 的纺锤体和透明带。
9. 根据权利要求8所述的细胞可视化方法，其特征在于：所述步骤（4)中，卵母细胞的 内层透明带及内部区域与外部区域的融合方法采用灰度值取大融合与领域能量取小融合 算法。
10. 根据权利要求8所述的细胞可视化方法，其特征在于：所述步骤（4)中，针对卵母 细胞的不同区域，采用最佳融合算法：
其中WA(x, y)、WB(x, y)、IA(x, y)、IB(x, y)为两源图像的融合权值，即特征因子，fA(x, y)， fB(x，y)分别为两源图像中位于（X，y)处的像素值，T为卵母细胞内层透明带及其内部区 域，
IB(x, y) = 1-ΙΑ(χ, y) 其中：
S为邻域窗口。
【文档编号】G01N21/84GK104122261SQ201410379313
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】黄海波, 高萍, 陈立国, 李相鹏, 杨湛, 王蓬勃, 陈涛, 孙立宁 申请人:苏州大学