圖像處理在免疫組化Ki-67 中的應(yīng)用

張?zhí)m鳳 郭 丹

(贛南醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，江西 贛州 341000)

0 引言

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個多基因調(diào)控和多步驟發(fā)展的復(fù)雜病理過程，其中細(xì)胞增殖失控和凋亡的失衡是腫瘤的一個基本特征，細(xì)胞增殖是一個被高度協(xié)調(diào)機(jī)制控制的基本生物過程，人體復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制負(fù)責(zé)胚胎的正常發(fā)育、傷害和感染等的調(diào)控，一旦調(diào)控平衡被打破，就可能產(chǎn)生腫瘤[1]。而Ki-67 即細(xì)胞核相關(guān)抗原，屬于非組蛋白，是一種目前應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞增殖標(biāo)記之一。Ki-67 作為標(biāo)記細(xì)胞的“生長指數(shù)”，用來衡量腫瘤細(xì)胞的生長速度，與惡性腫瘤的發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后高度相關(guān)[2]。Ki-67 作為一個重要指標(biāo)，以往人們常通過人工方法對陽性反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行判定和通過人工計數(shù)陽性細(xì)胞占全部細(xì)胞的百分率來對陽性反應(yīng)分布進(jìn)行半定量的記錄，不但極大的增加了工作量，而且受分析者的主觀影響很大，難以進(jìn)行客觀評價。近年來隨著圖像分析儀（Image analyser，IA）的出現(xiàn)及其功能的日益完善，越來越多的研究者開始應(yīng)用圖像處理技術(shù)對Ki-67 的結(jié)果進(jìn)行定量分析[3]，由于Ki-67 定量分析僅用陽性細(xì)胞數(shù)占腫瘤細(xì)胞的百分比即PI 指數(shù)來衡量[4]，所以用圖像處理能有效的避免人工計數(shù)所帶來的主觀影響。

1 圖像處理在免疫組化中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)中，開始許多人應(yīng)用圖像處理對細(xì)胞核DNA 含量進(jìn)行定量分析[5]，發(fā)現(xiàn)能較好地反映病理圖像與DNA 量的關(guān)系。國外也有學(xué)者應(yīng)用圖像處理技術(shù)進(jìn)行DNA 倍體分析，結(jié)果與流式細(xì)胞儀測定結(jié)果非常接近[6]，所以圖像處理技術(shù)慢慢的在醫(yī)學(xué)中盛行。如核磁共振成像、X 線計算機(jī)斷層成像、正電子發(fā)射體斷層成像、單光子發(fā)射體斷層成像、病理學(xué)以及細(xì)胞學(xué)所應(yīng)用的顯微醫(yī)學(xué)圖像或細(xì)胞圖像。圖像處理系統(tǒng)既可用于病理診斷，又可用于基礎(chǔ)研究。圖像處理應(yīng)用于病理診斷可以提高診斷質(zhì)量，而免疫組化作為常規(guī)病理方法很難判斷的腫瘤的性質(zhì)分期的輔助方法，對于診斷結(jié)果非常重要。由于免疫組化染色需是通過病理切片的著色情況來判定結(jié)果，而人眼對相同強(qiáng)度單色光的主觀感覺不同，必將會影響對結(jié)果的判定。應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行圖像處理，則可避免這種主觀感覺的偏差。國外Figueido RJ 等在研究腦組織血管病變中淀粉樣蛋白沉積的免疫組化染色時應(yīng)用了計算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行染色的著色分析和形狀分析[7]，取得了很好的效果。國內(nèi)亦有學(xué)者應(yīng)用計算機(jī)圖像處理技術(shù)對免疫組化圖像進(jìn)行分析研究，使免疫組化圖像實現(xiàn)數(shù)字化處理。

2 在免疫組化中的圖像分割法

通過計算機(jī)圖像處理自動分析免疫組化彩色圖像，輔助醫(yī)生準(zhǔn)確觀察和定量檢測免疫組化顯色反應(yīng)強(qiáng)度[8]，為了準(zhǔn)確分析彩色圖像中不同的區(qū)域，圖像分割是關(guān)鍵的一步，其結(jié)果影響后續(xù)定量檢測的準(zhǔn)確度測的精度。這是因為一方面，它是目標(biāo)表達(dá)的基礎(chǔ)，對特征測量特征提取及度量有重要的影響。另一方面，因為圖像分割及其基于分割的目標(biāo)表達(dá)、特征提取和參數(shù)測量等將原始圖像轉(zhuǎn)化為更抽象更緊湊的形式，使得更高層的圖像處理和理解成為可能[9]。圖像分割是指把圖像分成各具特征的區(qū)域并提取出感興趣的目標(biāo)的技術(shù)。圖像分割是從圖像處理到圖像處理的關(guān)鍵步驟，也是進(jìn)一步進(jìn)行圖像理解的基礎(chǔ)，分割的好壞直接影響到后續(xù)圖像處理的結(jié)果。通過圖像分割可以提取出圖像中用戶關(guān)心的目標(biāo)并為以后的圖像處理提供必要的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行免疫組化圖像的分割時，往往用單一的方法不能得到令人滿意的結(jié)果，常常采用綜合的方法進(jìn)行圖像的分割。縱觀國內(nèi)外關(guān)于免疫組化圖像分割的研究，免疫組化圖像的分割仍是一個世界性難題，沒有一種通用的圖像分割方法，也不存在一種判斷是否分割成功的客觀標(biāo)準(zhǔn)。各種文獻(xiàn)中提到的免疫組化圖像的分割一般利用細(xì)胞圖像特有的統(tǒng)計特性、圖像中細(xì)胞及細(xì)胞的輪廓、邊緣和紋理等視覺特性進(jìn)行分割，傳統(tǒng)的分割方法可分為基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊緣檢測的方法及基于區(qū)域的分割方法，此外還有一些結(jié)合特殊技術(shù)的分割方法（基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的分割方法、基于小波的分割方法在醫(yī)學(xué)圖像分割法和基于C－均值聚類算法的免疫組化彩色圖像分割方法）。

3 結(jié)束語

隨著計算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的迅速的發(fā)展及圖形圖像技術(shù)的日漸成熟，計算機(jī)圖像處理技術(shù)和免疫組化分析方法相結(jié)合推動免疫組化研究由定性向定量的發(fā)展，使診斷更科學(xué)，更準(zhǔn)確。所以采用圖像處理軟件對免疫組化圖像進(jìn)行處理，從而實現(xiàn)對細(xì)胞進(jìn)行識別、分類和定量測定，為診斷提供理論基礎(chǔ)和可靠而有效的方法，為病理診斷、分型分級、預(yù)后判斷，及病因、發(fā)病機(jī)制探討等方面創(chuàng)造條件[11]。圖像處理系統(tǒng)具有精確可靠、重復(fù)性好、高效快速等優(yōu)點，因此在免疫組化甚至醫(yī)學(xué)圖像處理有著非常廣闊的前景。

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