腫瘤藥物敏感性試驗圖像分析儀攝像裝置的製作方法

2023-05-27 03:12:11

專利名稱：腫瘤藥物敏感性試驗圖像分析儀攝像裝置的製作方法
專利說明 本實用新型涉及一種圖像分析儀攝像裝置，特別是一種用於腫瘤藥物敏感性試驗圖像分析的攝像裝置。醫學研究及臨床檢驗涉及測定腫瘤對各種抗腫瘤藥物的敏感性，為臨床選擇抗腫瘤藥物提供依據。Rotman.B等人在《Sel Cancer Ther》1989年5卷4期185-92頁一文中公開了一種腫瘤藥物敏感性試驗方法，該法是將細胞團置於擦鏡紙上培養，在藥物作用前後分別加入螢光素二醋酸酯作短時間培養，活細胞的酯酶將進入細胞內的螢光素二醋酸酯水解為螢光素，細胞在紫外線照射下發出綠色螢光，通過拍攝並比較藥物作用前後細胞團的螢光圖像，可確定腫瘤細胞活性的變化及藥物對腫瘤細胞的抑制作用。該法的螢光圖像不穩定，結果的重複性差。本發明人在《癌症》1996年15卷3期181-183頁發表「鼻咽癌體外藥物敏感性的初步研究」一文中公開了一種濾紙支持組織塊培養、MTT終點和圖像分析腫瘤藥物敏感性試驗方法。該法是在多孔培養板的孔中放置一個板凳狀不鏽鋼網支架，支架上放置一張濾紙，加入培養液剛至濾紙，將腫瘤組織塊置於處於培養液與空氣界面的濾紙上培養，在加藥物作用前用帶有攝像頭的計算機圖像分析儀攝取腫瘤組織塊的圖像，對圖像作二值化處理，計算腫瘤組織塊的面積，加入藥物作用後再加入MTT作短時間培養，存活細胞的還原酶將黃色MTT還原為藍色產物使含有存活的細胞的那部分組織藍染，用圖像分析儀攝取腫瘤組織塊的藍染圖像，對圖像作二值化處理計算腫瘤組織塊的藍染面積，用如下公式1計算抑制率，確定藥物對腫瘤細胞的抑制作用。
該法加藥處理前的腫瘤組織塊的圖像和加藥處理後的腫瘤組織塊的藍染圖像均較穩定，結果的重複性好。該文未涉及具體裝置。此法的實施存在2個問題，其一是在用圖像分析儀攝取藥物作前的腫瘤組織塊的圖像時，如用一般的正面光照明，組織塊與濾紙反差小，不能準確測定腫瘤組織塊的面積。其二是在加藥處理後攝取組織塊的藍染圖像時，由於組織塊富含水份，表面光滑，採用普通光源照明在組織塊表面發生鏡面反射，不能拍攝得到準確的藍染圖像。為解決攝取藥物作前的腫瘤組織塊的圖像時反差小、攝取組織塊藍染圖像時組織塊表面發生鏡面反射的問題，本發明提供一個圖像分析儀攝像裝置，該裝置由箱體、箱門、橫隔板、一個透射光源、一套漫射光源照明裝置、攝像頭及攝像頭位置調節裝置組成，箱體下半部設置橫隔板(3)，橫隔板開有透光孔(22)，透光孔上方裝有向下拍攝的攝像頭(23)，發光器件(21)安裝在透光孔下方的箱底部，攝像頭(23)、橫隔板透光孔(22)和發光器件(21)自上而下處在同一直線上。橫隔板兩邊各有下沉的凹糟(31)，2個凹糟各裝有一個發光器件(32)，其頂部不高於橫隔板(3)的上平面。
橫隔板上裝有多孔培養板(27)的推進定位裝置。本圖像分析儀攝像裝置的透射光源安裝在箱體底部，從下方向上照射到被培養液溼潤呈半透明的濾紙，使組織塊處於一個高亮度的背景之中，攝像頭從上向下拍攝組織塊，可得到輪廓清析的組織塊影像。本圖像分析儀攝像裝置的一個漫射光照明裝置由安裝在箱體橫隔板兩邊的下沉凹糟內、其光線不直接照射到組織塊的發光器件與白色不發生鏡面反射的箱體內壁構成，採用漫射光照明裝置作工作照明，可有效消除組織塊表面發生的鏡面反射，攝取清晰的圖像。發光器件可以為日光燈或白熾燈。
為了不用打開箱門即可移動孔板以方便測定，作為本圖像分析儀攝像裝置的一個改進是在上述橫隔板加裝一個多孔培養板推進定位裝置，其構造為橫隔板(3)上有橫向凹糟(4)，凹糟裝上橫向滑板(5)，橫向滑板上有與橫向凹糟垂直的縱向凹糟，縱向凹糟上裝有縱向滑板(6)，多孔培養板推進定位裝置主要由縱向滑板、橫向滑板和箱體橫隔板構成，推動縱向滑板和橫向滑板可推動多孔培養板作前後左右運動。縱向滑板採用透明材料做成的長方形板塊，置於箱體橫隔板上從箱內通過箱門與箱體橫隔板之間的窄縫延伸出箱外，箱內一端有一個多孔培養板套框(8)用以套住多孔培養板，箱外一端有實物大小的培養孔板平面圖案(7)，橫隔板箱外部分上有一培養孔指示標記(41)。此標記位置根據如下方法確定將一多孔培養板放入縱向滑板多孔培養板套框內，推動縱向和橫向滑板使培養板的一個孔處於攝像頭的正下方，縱向滑板箱外一端上培養孔板圖案中相應的那一孔即為標記的位置。通過觀察橫隔板的培養孔指示標記與縱向滑板上的培養孔圖案的那一孔重合，可得知攝像頭所攝取的是那一個培養孔的組織塊圖像，從而可以在關閉箱門的情況下能夠有序地對每一個孔的組織塊進行測量，提高效率。
本藥物敏感性試驗該在加藥物作用前用透射光照明拍攝腫瘤組織塊的圖像時，如採用上述「鼻咽癌體外藥物敏感性的初步研究」一文中公開了的多孔培養板作組織培養，由於不鏽鋼網支架阻擋光線，須將載有組織塊的濾紙移到另一空的多孔培養板才能拍攝腫瘤組織塊的影像。為此，本實用新型設置專用多孔培養板，即在透明多孔培養板的孔中放置開有透光孔的不鏽鋼支架、支架上放置濾紙，將組織塊置於濾紙上培養，支架的透光孔可讓透射光通過，拍攝腫瘤組織塊的透射光照明圖像時，可直接將多孔培養板放入圖像分析儀攝像裝置內拍攝，省去將載有組織塊和濾紙移到另一空多孔培養板這一步驟。
為防止細菌汙染，多孔培養板在圖像攝取過程中必須保持蓋著上蓋，但在此過程中水汽會在板蓋內側凝成霧水影響透明度。為解決此問題，本發明所使用的多孔培養板的上蓋內面設置防霧塗層，此防霧塗層由甘油或各種糖類等具有吸水性的物質和改善塗布性的表面活性劑如吐溫80所組成。甘油在防霧劑中的比例為5-60％，表面活性劑吐溫80在防霧劑中的比例為0.5-10％。在空氣消毒良好的環境下可不加板蓋。


圖1為本實用新型外觀圖。
圖2為本實用新型縱剖視圖。
圖3為本實用新型橫剖視圖。。
圖4為本實用新型的多孔培養板推進定位裝置及漫射光照明裝置的光源示意圖。
圖5為本實用新型縱向滑板的變化狀態圖。
圖6為本實用新型的多孔培養板剖視圖。
圖7為本實用新型多孔培養板的培養孔變化狀態圖。
以下結合附圖和實施方式對發明做進一步說明。
本發明的圖像分析儀攝像裝置如
圖1至4所示，由箱體(1)、一個透射光源(21)、一套由凹槽(31)、漫射光源(32)及箱體內反射面(33)組成的漫射照明光源、一個由橫隔板(3)、縱向滑板槽(4)、橫向滑板(5)、縱向滑板(6)構成的培養孔板推進定位裝置、攝像頭(23)、黃色濾光片(25)、藍色濾光片(26)及攝像頭位置調節裝置(24)組成。其中攝像頭通過信號線與一個裝有圖像卡和圖像分析軟體的微電腦連接，組成一個的圖像分析儀。
圖像分析儀攝像裝置的透射光源(21)為15W白熾燈，置於橫隔板(3)透光孔(22)下方，橫隔板上方裝有一攝像頭，白熾燈、橫隔板透光孔及攝像頭同處一條直線上。漫射光源(32)為8W日光燈，安裝在橫隔板兩面側的凹糟(31)內且位置低於橫隔板，箱體內壁(33)貼上白紙，日光燈發出的光線經箱體內壁漫反射提供一個均勻的漫射光照明環境。
本發明多孔培養板採用24孔培養板(27)，將0.2mm厚的不鏽鋼板裁成10mm×20m的長方形條塊，中央衝出一個直徑6mm的圓形透光孔(53)，折成5mm高的板凳狀支架(52)，將此支架放入培養孔(51)中，支架上放上11mm×11mm的濾紙(54)，在培養孔加入1ml培養液(56)時液面剛好至濾紙。多孔培養板的上蓋(57)內面薄薄塗上一層防霧塗層，此防霧塗層為含30％甘油和2％吐溫80的水溶液。
以下是一個肝癌藥物敏感性試驗的實例。上述24孔培養板每孔加入1ml的培養液(56)。肝癌標本切成直徑0.5～1mm的組織塊(55)放置於培養孔(51)的濾紙(54)上，每孔4～5塊，集中單層排放形成一片直徑1.5～2mm厚0.5～1mm的組織塊(55)，培養1天後，將多孔培養板放入縱向滑板(6)的孔板套框(8)內，將藍色濾光片(26)置於光路中，關上箱門(2)，推動縱向滑板(6)和橫向滑板(5)，同時觀察縱向滑板上的培養孔圖案(7)與橫隔板的培養孔指示標記(41)的重合情況，以確定當前處於攝像頭(23)下的培養孔為那一孔，在透射光照射下逐孔攝取腫瘤組織塊的影像，對圖像作二值化處理，計算腫瘤組織塊的面積。然後每孔加入藥物10μl，每種藥物4個重複孔，藥物終濃度為DDP12.5mg·ml-1、EADM 11.5mg·ml-1、5-FU 50.0mg·ml-1、MMC 3.75mg·ml-1和BLM 15mg·ml-1，另設置4個空白對照培養孔每孔加入生理鹽水10μl。培養4天後，每孔加入濃度為10mg·ml-1的MTT 25μl培養4小時，在漫射光照明下通過黃色濾光片(25)拍攝每孔組織塊的藍染圖像，對圖像作二值化處理，計算腫瘤組織塊藍染部分的面積。用公式1計算抑制率。結果各藥的抑制率分別為DDP92.1％、EADM50.0％、5-FU17.1％、MMC92.1％和BLM 41.0％。
同一肝癌標本進行另一次試驗，使用「鼻咽癌體外藥物敏感性的初步研究」一文中公開的多孔培養板作組織塊培養，培養1天後將載有組織塊的濾紙移到另一空多孔培養板，在經空氣消毒的環境下，不加板蓋逐孔攝取腫瘤組織塊的透射光照射影像。其餘步驟相同與上一試驗相同。結果各藥的抑制率分別DDP90.8％、EADM 52.2％、5-FU 20.7％、MMC 91.5％和BLM 43.1％。2個體實驗結果基本相同。
權利要求1.一種腫瘤藥物敏感性試驗圖像分析儀攝像裝置，包括箱體(1)、發光器件(21)及(32)、攝像頭(23)和攝像頭位置調節裝置(24)組成，其特徵是箱體下半部設置橫隔板(3)，橫隔板開有透光孔(22)，透光孔上方裝有向下拍攝的攝像頭(23)，發光器件(21)安裝在透光孔下方的箱底部，攝像頭(23)、橫隔板透光孔(22)和發光器件(21)自上而下處在同一直線上；橫隔板兩邊各有下沉的凹糟(31)，2個凹糟各裝有一個發光器件(32)；橫隔板上裝有多孔培養板(27)的推進定位裝置。
2.根據權利要求1所述圖像分析儀攝像裝置，其特徵在於發光器件(32)的頂部不高於橫隔板(3)的上平面。
3.根據權利要求1所述圖像分析儀攝像裝置，其特徵在於多孔培養板的推進定位裝置的構造為橫隔板(3)上有橫向凹糟(4)，凹糟裝上橫向滑板(5)，橫向滑板上有與橫向凹糟垂直的縱向凹糟，縱向凹糟上裝有縱向滑板(6)，縱向滑板箱內一端有多孔培養板套框(8)，箱外一端有培養孔圖案(7)，橫隔板上有一標記(41)。
4.根據權利要求1所述圖像分析儀攝像裝置，其特徵在於多孔培養板(27)的培養孔(51)內放置支架(52)，支架開有透光孔(53)，支架上放置濾紙(54)。
5.根據權利要求1所述圖像分析儀攝像裝置，其特徵在於培養板上蓋(57)內面有防霧層。
專利摘要本實用新型公開了一種腫瘤藥物敏感性試驗圖像分析儀攝像裝置。該裝置箱體下半部有一開有透光孔的橫隔板，透光孔上方裝有一個向下拍攝的攝像頭，下方箱底部安裝一個向上照射的發光器件，橫隔板兩邊各有一個下沉的凹糟，糟內裝有一個發光器件，箱體內壁白色且不發生鏡面反射。橫隔板上還裝有推動多孔培養板移動的多孔培養板推進定位裝置。配套使用的多孔培養板的孔內放置開有透光孔的不鏽鋼支架、支架上放置濾紙，板蓋內面塗有防霧劑。採用透射光照明，可解決組織塊與背景反差少的問題，拍攝得到組織塊清晰影像；採用漫射光照明，可避免組織塊的鏡面反射問題，拍攝得到組織塊清晰的染色圖像。
文檔編號C12Q1/00GK2780773SQ200520053379
公開日2006年5月17日 申請日期2005年1月5日 優先權日2005年1月5日
發明者梁永鉅, 符立梧 申請人:中山大學