DNA 倍體分析是腫瘤早期檢測中的重要一環。因為腫瘤細胞有著異常的 DNA含量，通過對異常 DNA倍體細胞的檢測，就可以知道樣本是否存在突變的細胞，以及突變細胞的數量。在我們把目標針對婦科癌症的早期檢測時，重點研究的對象例如子宮頸的分泌物，檢測的要求是區分炎症細胞(宮頸炎)、還是突變癌細胞。檢測方法是通過對樣本染色片的觀察和統計分析，通過識別和統計完成。在生物學、醫學領域中使用光學顯微鏡的情況很多，要依靠人對染色標本進行觀察，從而得到微觀尺度（細胞水平）上的檢測結果。傳統的顯微目視技術過多的依靠檢測者的經驗，而且靠眼睛觀測，是勞動強度很大的勞動，準確性比較差，漏檢的情況很多，檢測結果的主觀性大，難於量化。隨著計算機技術的發展，將顯微圖像數位化，使用自動化裝置對樣本實現連續圖像採集，並利用相應的軟體進行圖像分析，可快速得到圖像幾何學、形態學、光學等多種參數。其檢測結果的可靠性、準確性和檢測勞動強度都會大大降低，在腫瘤早期診斷中顯示了極大的優勢。 現在市場上廣泛使用的生物顯微鏡主要是根據光學成像原理的設計的，把光學顯微鏡加上CCD 自動攝像即可以實現對細胞圖像的全自動採集，通過對採集圖像的識別和分類，即可實現上述目標。
基本介紹
- 中文名：DNA倍體顯微圖像自動分析儀
- 性質：腫瘤早期檢測中的重要一環
- 特色：有著異常的 DNA含量
- 技術特點：檢測過程迅速、準確和簡便
成果簡介,技術內容,技術特點,技術優勢,
成果簡介
這方面的情況，國內相對還比較落後，是一個急需提升的產業領域。全自動數位化生物顯微圖像採集和分析系統是近十幾年隨著計算機、自動控制、圖像獲取和識別技術的發展而發展起來的新技術。它和流式細胞計（FlowCytoMeter，FCM）類似，同屬光度計的範疇。現階段 DNA倍體分析多數是通過流式細胞術來實現的，但由於 FCM測量的局限性（如測量的細胞是經酶消化後的單細胞懸液），且在實際工作中存在操作複雜、成本過高等問題，限制了它在臨床上的套用。FCM無法直觀地對每一個目標對象做出幾何、形態學參數的測量，只能依據光學參數給出統計結果。數位化顯微圖像分析系統在 20 世紀 90年代逐步在已開發國家研製成功，部分用於臨床。本產品（DNA 倍體顯微圖像自動分析儀）是綜合了國內外產品優點，結合現代技術的最新機制設計而成的，除了光學系統標準化等技術措施的使用外，還使用圖像標準化處理技術，使得測量所得的結果具有很高的致信度。在實驗中我們得到了很理想的效果。本產品屬於全新的一代產品。
技術內容
本項目主要的研發內容分為二部分。硬體部分：包括標準化光源系統，三維空間自動定位、尋靶、聚焦和拍照系統； 軟體部分：系統刻度和校正的標準化軟體，數字圖像的預處理、識別、分割和分析軟體，圖文資料庫。
技術特點
DNA 倍體顯微圖像自動分析儀的關鍵技術包括：
1) 實現進樣、搜尋視野、聚焦，逐視野數位化圖像信息採集的自動化，檢測過程迅速、準確和簡便；
2) 制定圖像採集的標準化，實現對圖像的定量測量和橫向比較；
3) 實現計算機輔助診斷技術，對顯微圖像進行分析，實現自動檢測；
4) 光電和機械系統的一體化設計，滿足檢測結果的數位化、定量化和自動化，使用戶擺脫目視技術的困擾。
所有這些技術的結合，形成“光機電”一體化的測量和分析儀器，可將樣本按要求逐視野進行分析診斷，且將得到的圖像進行標準化處理，分析數據量大，速度快，減少了人為因素造成的某些誤差，並給出具體的幾何、形態學參數和統計參數，使診斷報告更為準確可靠。實現樣品製作過程標準化和自動化之後，檢測過程無須再進行人工干預。測量之後的數據可以進行自動分析，給出相應的臨床或者研究參考結論。
技術優勢
本項目的主要的技術優勢體現在全封閉、定量化、自動化和數位化技術的套用上，從而體現高效率和高精確度的一體化設計，使用戶擺脫顯微目視技術。國外產品：高端（全自動），準確，價格高（150 萬），英文作業系統，用戶操作和使用都較難。目前占據國內小部分高端市場，用戶少，未解決圖像“標準化”和相互之間比對的問題。同一產品測量的結果之間也很難比較。國內產品：手動，測量結果難於橫向比較，價格便宜（10 萬），占據了國內絕大多數市場。本產品：全自動，準確，價格較國外便宜（40～50 萬） ，大約只有國外同類產品 1/3 價格，而且具有標準化技術，可以相互之間比較，具有中文界面，用戶易於接受，升級、售後服務更容易到位。提出“標準化”概念，使得分析結果更客觀。我們是世界上首先提出光源標準化設計思想的單位，而且已經實現了設計思想，因此申請了專利，為了保證光學顯微鏡視野內光強的穩定和均勻，本項目高端產品採用雷射作為光源，用經過冷卻的 CCD 攝像頭，不僅可以實現高解析度成像，用精密機械系統保證自動對焦、自動搜尋樣品和自動切換樣品的工作流程，採集的數據存入計算機記憶體，形成相應的資料庫，藉助分析軟體實現對細胞的分類，尤其對病理細胞的自動識別、對細胞的定性和定量測量非常有利。能達到相當水平的同類產品世界未見報導。
臨床套用
分析大量細胞的細胞周期和 DNA倍體已經成為一種日益重要的方法， 廣泛地用於臨床，為腫瘤的診斷、療效評價和預後預測提供了重要的依據，在科研中也越來越多地用於細胞動力學，細胞調亡觀察等方面。DNA 倍體分析結合臨床病理的形態學診斷，對一些惡性腫瘤進行早期診斷，跟蹤隨訪和早期治療，可大大提高一些腫瘤的治癒率和生存率。尤其對一些細胞抽提物、體液、腺體分泌物、組織的脫落細胞的分析，意義尤為重要。DNA 倍體分析技術在膀胱癌、前列腺癌、卵巢癌、子宮內膜癌、皮膚黑色素瘤的早期診斷和預後方面具有重要價值，S期比率與腫瘤組織學分級密切相關：肺癌、乳腺癌、Hodgkin、卵巢癌、直腸癌、甲狀腺癌、睪丸癌、腦星形膠質細胞瘤，而隨著時間變化的增殖狀態測量和分析反映了腫瘤的生長速度和侵襲性。從醫學需求分析，如果全自動顯微圖像分析系統可在地（市）以上醫院推廣套用，我國縣地（市）級以上醫院大約 7000 家左右，另外大專院校和研究單位的相關實驗室，有約 10000家潛在用戶。在這些用戶中，我們能占領 1/3的市場份額，就是 5000～6000 台左右。而根據不同套用，開發出不同診斷內容的全自動顯微圖像分析系統（如精子檢測、性病檢測、免疫組化、DNA 倍體分析等），勢必會進一步充實和完善這一市場，世界範圍內的市場就更大。
效益和套用前景分析
該項目為我國從事生物學的學生教學提供了世界上最先進的教學和實踐的工具，為醫院提供了全自動分析工具，減輕了醫生的工作量，且測得的參數準確，具有橫向可比性，社會效益非常明顯。
目前國內顯微圖像分析系統只能達到顯微圖像的攝取與顯示，停留在圖像報告形式，雖然較以往單純文字病理報告有了進步，使臨床醫生能形象看到個別腫瘤細胞的癌變形態，但這種圖像處理技術缺乏分析和診斷的功能，其實質上還是依賴於操作者的經驗。病理醫生對圖像報告的識別診斷水平及方法、樣本的不一致，必然導致診斷結果的差異，甚至誤診、漏診等。而國外一些大公司的產品價格過高、不適於本土的操作，而且多數處於未成熟狀態，跟他們相比我們更有優勢。
