一种电转染细胞活性测定方法与装置与流程

    专利查询2025-04-18  51


    本发明涉及信息处理,尤其涉及一种电转染细胞活性测定方法与装置。


    背景技术:

    1、电转染技术,是通过高强度电场对细胞膜进行可逆性穿孔,瞬时提高细胞膜的通透性,使其吸收周围介质中的外源因子,从而改变细胞的性质,具有高效、精准的特点。电转染的目的是使得转染后亲代细胞能够通过分裂产生含有外源因子的新细胞。因此,电转染后测定细胞活性,确保细胞能够正常分裂增殖,是电转染过程中不可或缺的环节。

    2、现有电转染细胞活性测定方法包括:代谢测定、膜透性测定、台盼蓝染色细胞计数等方式。其中,代谢测定和膜透性测定等方法需要特殊测量设备,如:流式细胞仪或荧光显微镜,不但成本高而且无法集成到电转染设备中。通过台盼蓝染色进行细胞计数,具有简便、快速的优点。台盼蓝染色后的细胞样本需要通过显微镜进行观察以估算活细胞比例。然而,台盼蓝染色细胞计数存在以下缺陷:

    3、首先,细胞悬液中加入台盼蓝后,如果观察时间超过3-5分钟,其准确性会大幅降低,这就要求对于观察时间的精准控制。其次,人工观察过程中有大量的主观判断,如对于细胞少量染色时的结论往往带有主观偏见,降低了结论的置信度。第三,受制于观察设备的不同,基于普通光学显微镜的人工观察精度弱于荧光显微镜的人工观察精度,但荧光显微镜相比光学显微镜具有价格高、不容易集成的缺点。

    4、因此,急需一种成本低、检测精度高、操作简单、对设备要求不高的电转染细胞活性测定方法。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种电转染细胞活性测定方法与装置。

    2、一种电转染细胞活性测定方法,包括:

    3、通过光学显微镜获取电转染细胞悬液图像;

    4、将所述电转染细胞悬液图像分别进行高斯平滑处理和离散小波变换,对应得到粗尺度图像ic和细尺度图像if;所述粗尺度图像ic包括图像的颜色信息;所述细尺度图像if包括图像的边缘、纹理信息;

    5、根据所述粗尺度图像ic和细尺度图像if训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型;

    6、获取待检测的电转染细胞悬液图像,并将该待检测的电转染细胞悬液图像输入所述训练好的细胞检测模型,通过该模型预测活细胞的数量以及其对应的细胞活性。

    7、根据如上所述的电转染细胞活性测定方法,所述初始细胞检测模型采用ssd模型框架。

    8、根据如上所述的电转染细胞活性测定方法,所述根据所述粗尺度图像ic和细尺度图像if训练细胞检测,得到训练好的细胞检测模型包括:

    9、将所述粗尺度图像ic和细尺度图像if进行融合,得到融合图像;

    10、将所述粗尺度图像ic进行阈值化处理,得到二值掩模mc;

    11、根据所述二值掩模mc以及所述融合图像,训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型。

    12、根据如上所述的电转染细胞活性测定方法,所述根据所述二值掩模mc以及所述融合图像,训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型包括:采用以下损失函数对初始细胞检测模型进行训练:

    13、

    14、其中,mcj表示初级掩模mc中的第j个检测框,mpi表示ssd模型预测的第i个检测框,表示传统的基于ssd的目标检测损失函数,αij为权重系数。

    15、根据如上所述的电转染细胞活性测定方法,所述权重系数αij的的取值由下式计算得到:

    16、

    17、其中,lij表示检测框mpi和检测框mcj的中心点距离,bi表示检测框mpi的边长,bj表示mcj的边长。

    18、根据如上所述的电转染细胞活性测定方法,所述细胞活性通过活细胞比例进行评判,所述活细胞比例通过下式计算得到:

    19、

    20、nlive表示显微镜图像中获得的活细胞检测框的数量,ndead表示显微镜图像中获得的死细胞检测框的数量;plive表示活细胞比例。

    21、一种电转染细胞活性测定装置,包括:

    22、获取单元,用于通过光学显微镜获取电转染细胞悬液图像;

    23、处理单元,用于将所述电转染细胞悬液图像分别进行高斯平滑处理和离散小波变换,对应得到粗尺度图像ic和细尺度图像if;所述粗尺度图像ic包括图像的颜色信息;所述细尺度图像if包括图像的边缘、纹理信息;

    24、训练单元,用于根据所述粗尺度图像ic和细尺度图像if训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型;

    25、检测单元,用于获取待检测的电转染细胞悬液图像,并将该待检测的电转染细胞悬液图像输入所述训练好的细胞检测模型,通过该模型预测活细胞的数量以及其对应的细胞活性。

    26、本发明提供的电转染细胞活性测定方法与装置,通过将电转染细胞悬液图像分别进行高斯平滑处理和离散小波变换,对应得到粗尺度图像ic和细尺度图像if,并利用粗尺度图像ic和细尺度图像if训练细胞检测模型,以训练好的细胞检测模型来预测活细胞的数量以及其对应的细胞活性,该方法不但成本低、而且检测精度高、操作方便,还可以集成到电转染设备中。

    27、本发明提供的方法,采用了粗尺度图像自标定的方式(即:通过将粗尺度图像ic进行阈值化处理,得到二值掩模mc,并利用二值掩模mc以及融合图像来训练细胞检测模型),避免了过多的人工数据标注工作,提高了模型训练的效率,而且也能够保证模型训练精度。其完全依赖于数据自身的特点进行训练,所提取的特征意义清晰、具备参考性。本发明提供的装置,输入为样本在显微镜下的图像,可以兼容市面上各个品牌的显微镜和显微镜相机,输出为样本的活细胞比例以及附带生成的一组高维度特征,该特征可用于表示电转后细胞的活性。本发明所涉及的系统除了成本低、操作简单外,还具有易于集成的特点,适用于集成到电转染仪器中构成闭环系统。



    技术特征:

    1.一种电转染细胞活性测定方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的电转染细胞活性测定方法,其特征在于,所述初始细胞检测模型采用ssd模型框架。

    3.根据权利要求2所述的电转染细胞活性测定方法,其特征在于,所述根据所述粗尺度图像ic和细尺度图像if训练细胞检测,得到训练好的细胞检测模型包括:

    4.根据权利要求3所述的电转染细胞活性测定方法,其特征在于,所述根据所述二值掩模mc以及所述融合图像,训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型包括:采用以下损失函数对初始细胞检测模型进行训练:

    5.根据权利要求4所述的电转染细胞活性测定方法,其特征在于,所述权重系数αij的的取值由下式计算得到:

    6.根据权利要求1所述的电转染细胞活性测定方法,其特征在于,所述细胞活性通过活细胞比例进行评判,所述活细胞比例通过下式计算得到:

    7.一种电转染细胞活性测定装置,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明提供一种电转染细胞活性测定方法与装置。该方法包括:通过光学显微镜获取电转染细胞悬液图像;将电转染细胞悬液图像分别进行高斯平滑处理和离散小波变换,对应得到粗尺度图像I<subgt;c</subgt;和细尺度图像I<subgt;f</subgt;;根据粗尺度图像I<subgt;c</subgt;和细尺度图像I<subgt;f</subgt;训练初始细胞检测模型,得到训练好的细胞检测模型;获取待检测的电转染细胞悬液图像,并将该待检测的电转染细胞悬液图像输入训练好的细胞检测模型,通过该模型预测活细胞的数量以及其对应的细胞活性。本发明提供的方法,不但成本低、而且检测精度高、操作方便,还可以集成到电转染设备中。本发明提供的装置,输入为样本在显微镜下的图像,可以兼容市面上各个品牌的显微镜和显微镜相机。

    技术研发人员:刘念,刘彦,涂海燕
    受保护的技术使用者:桐乡今心科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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