高血壓引起組織重構的病理圖像分析研究.pdf

1、高血壓是一種常見的心血管疾病，在高血壓的病理研究中，由于高血壓導致的靶器官組織和細胞結構的改變一直是人們關注的熱點。對高血壓病理圖像進行研究，通過數(shù)字圖像的處理與分析技術獲取靶器官病變程度，對于高血壓疾病的發(fā)生與發(fā)展，高血壓藥物扭轉靶器官組織細胞結構改變的能力，有著非常重要的意義。 高血壓損傷的靶器官以心、腦、腎為主。在這三個器官中損害的主要表現(xiàn)血管重構、心肌細胞肥大與組織膠原增多而導致的纖維化。衡量不同類型的病變程度，所用到的

2、圖像與處理方法并不相同。研究合適的圖像分析算法，針對不同高血壓病理圖像建立更科學與全面的病理成像與分析方法，是本研究的目的。完成的主要工作有：對高血壓引發(fā)的血管重構形態(tài)學特征的圖像分析方法進行了研究；對檢測心肌膠原的正交偏光成像中消光現(xiàn)象在圖像分析中的影響進行修正；對心肌細胞肥大程度的圖像檢測方法進行了研究；利用在上述研究中建立的分析方法和一些經(jīng)典圖像分析方法對心房肽在高血壓心、腎組織病變中的作用從形態(tài)學的角度給予評價。 在血管

3、重構的圖像分析中，重點是分割出血管腔與血管壁。由于HE染色血管圖像的特殊性，基于傳統(tǒng)圖像分割方法的色彩特征聚類和區(qū)域增長等方法均不能獲得一個較為完善的分割結果。這里采用對經(jīng)典的活動輪廓算法進行改進，然后用于對彩色HE染色血管圖像的分割。改進后的方法組要是利用彩色圖像中的HIS三種梯度值中最大者來取代原活動輪廓算法中的梯度能。管壁的分割還嘗試了基于數(shù)學形態(tài)學的方法，利用管壁色彩灰度分布上較血管外圍組織有較強的連續(xù)性與均勻性，利用開閉運算的

4、濾波性質，完成對管壁的分割。完成分割之后，對管腔、管壁的面積、厚度、比例等指標進行測量。 高血壓組織病變的一種很重要的表現(xiàn)是膠原纖維的增多。天狼星紅染色后偏光顯微鏡成像分析是對檢測膠原含量和膠原類型的一種主要方法。但該法受到正交偏光成像中消光現(xiàn)象的影響。為克服消光現(xiàn)象對圖像分析結果的影響，本論文提出利用間隔45度的兩幅圓視野圖像進行平均化處理分析數(shù)據(jù)進行修正，并從偏振光干涉成像理論對修正的合理性進行了論證。修正后的圖像分析方法更

5、準確的反映心肌膠原的類型及含量。 心肌細胞肥大是心肌重構的主要表現(xiàn)。實驗工作中從微觀上檢測心肌細胞肥大的檢測是比較困難的。本論文設計出通過采集心肌纖維圖像灰度分布信息進行檢測肌纖維尺寸的方法。首先通過Hough變換檢測出縱切心肌纖維的走向，采集與走向垂直的灰度數(shù)據(jù)利用自動閾值獲得判別心肌細胞的條件，最后數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計得出心肌細胞尺寸的相關信息。實驗結果說明本方法能在一定程度上反映出心肌細胞肥大的程度。 心房肽具有降壓與調節(jié)

6、靶器官病變的作用，但由于其生物半衰期短，尚無對心房肽長期作用后高血壓病理的影響研究，在臨床上也未能得到應用。本論文利用以上圖像分析的方法和一些經(jīng)典的圖像處理分析手段，對PCL微囊包埋心房肽轉基因細胞后的高血壓模型大鼠病理心、腎、血管等部位的病理染色圖像、免疫組織化學圖像進行一系列研究，考察心房肽長期作用對靶器官病變的影響。實驗結果說明心房肽不僅能持續(xù)降低血壓，也能夠對高血壓導致的病理性損害進行有效改善，對PCL微囊包埋心房肽轉基因細胞作