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文檔簡介
1、大腦是機體最復雜和最重要的器官,機體各項生命活動的正常運行離不開大腦的調配和分析。腦基本功能和工作機制依賴于內部細胞的協(xié)同作用,腦疾病地發(fā)生經常伴隨著細胞構筑改變和細胞數(shù)量的變化,因此定量研究大腦內細胞數(shù)量分布和構筑狀況是理解大腦功能和工作模式的基礎。
快速發(fā)展的神經細胞標記技術和顯微成像技術,為定量研究細胞數(shù)量奠定了基礎。在神經細胞標記領域,堿性染料硫堇和焦油紫可以著色細胞內部的尼氏小體,實現(xiàn)小鼠全腦組織細胞地標記。在神經成
2、像技術方面,顯微光學切片斷層成像系統(tǒng)能連續(xù)獲取尼氏染色小鼠全腦細胞構筑圖像數(shù)據集,數(shù)據總量達到TB量級。尼氏染色小鼠全腦圖像中細胞數(shù)量非常龐大,難以依靠人工識別的方式進行計數(shù),需要發(fā)展全自動的細胞檢測方法,可以極大程度地節(jié)省時間和人力。
為準確計數(shù)顯微光學切片斷層成像系統(tǒng)獲取的尼氏染色鼠腦圖像中的細胞數(shù)量,本文依據細胞灰度分布、形態(tài)和尺度等信息,在灰度線性變換后,使用最小均方誤差準則計算門限閾值,執(zhí)行圖像二值化,分析連通區(qū)域特
3、征參數(shù),去除錯誤識別區(qū)域,填充細胞內部空洞,保證二值圖像中細胞形態(tài)完整。檢測多尺度拉普拉斯高斯濾波器輸出響應的局部極大值,作為區(qū)域分割的種子點。局部極大值聚類歸并鄰域內灰度相似的體素區(qū)域,粗略定位細胞輪廓邊界線。在基于α膨脹方法,構建優(yōu)化準則,增強聚集粘連細胞間的邊界線,生成分割平面,實現(xiàn)三維細胞分割。濾除細胞碎片,融合中心點距離過近的細胞,消除過度分割負效應。此外,本文還建立了一種在三維空間,交互式標記細胞中心點的方法,標記結果用標準
4、swc文件輸出?;诮换ナ綐擞浄椒ㄝ敵龅募毎行狞c位置信息,以尼氏染色小鼠腦數(shù)據為測試樣本,評價三維自動細胞檢測方法的質量和性能,檢測率為85.7%,精確率為91.2%,在單線程模式下,每處理1GB三維圖像數(shù)據,大約需要7.8小時。依據小鼠腦立體定位圖譜,定位前額葉、杏仁核和運動皮層的區(qū)域位置,并定量研究目標腦區(qū)內的細胞數(shù)量和密度分布狀況。結果表明,在小鼠前額葉區(qū)域,細胞平均密度為1.286×105mm-3,杏仁核區(qū)域細胞平均密度為1.
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