中心母细胞性淋巴瘤与淋巴滤泡细胞的核形态参数的图像分析.pdf

中国体视学与图像分析?2006年?第 11卷?第 3期168?CHINESE JOURNAL OF STEREOLOGY AND I MAGE ANALYSIS Vo.l 11 No.3 Sep.t 2006收稿日期:2006-03-14基金项目:国家自然科学基金(No.60372027)和福建省自然科学基金(No.A0310010)作者简介:齐长海(1976-),男,硕士,现在北京航天中心医院病理科工作;研究方向:定量病理学。通讯作者:郑智勇,E?mai:l zzy public.fz.f.j cn文章编号:1007-1482(2006)03-0168-05?论著?中心母细胞性淋巴瘤与淋巴滤泡细胞的核形态参数的图像分析齐长海1,?郑智勇1,?刘秉瀚2,?姚丽青1,?武一曼3,?曾?玲1(1.南京军区福州总医院病理科,?福州?350025;?2.福州大学数学与计算机科学学院,?福州?350002;3.福建中医学院现代医学部,?福州?350003)摘?要:目的研究淋巴瘤细胞和淋巴滤泡细胞核的形态参数特征,为相关病理图像的计算机自动识别寻找参数依据;方法利用图像分析系统测量中心母细胞性弥漫大 B细胞淋巴瘤及淋巴滤泡的套细胞、中心细胞和中心母细胞核的 20个形态参数,判别分析法分析各组细胞之间核的形态参数的差异;结果中心母细胞与中心母细胞性淋巴瘤细胞之间只有 3个形态参数入选判别函数,判别正确率仅为 59.20%。而套细胞或中心细胞与中心母细胞性淋巴瘤之间入选参数分别为 10个和 8个,判别正确率分别为 97%和 76%。套细胞与中心细胞、套细胞与中心母细胞、中心细胞与中心母细胞之间入选判别函数的参数分别为 8个、7个和 7个,判别正确率分别为 97.7%、98.6%及78.9%;结论不同类型的淋巴滤泡细胞之间有较多形态参数存在差异,而中心母细胞性淋巴瘤细胞与其来源中心母细胞在形态上有更多的相似性。关键词:淋巴瘤;淋巴滤泡;淋巴细胞;图像分析中图分类号:R730.43?文献标识码:AI mage analysis research on morphological parameters of nucleus oflymphoid follicular cells and centroblastic lymphoma cellsQI Changhai1,?ZHENG Zhiyong1,?LI U B inghan2,?YAO Liqing1,WU Y i man3,?ZENG Ling1(1.Department of Pathology,Fuzhou GeneralHospital ofNanjing Command,Fuzhou 350025,China;2.College ofMathematics and Computer Science,Fuzhou University,Fuzhou 350002,China;3.Department ofModernM edicine,Fujian College of TraditionalChineseM edicine,Fuzhou 350003,China)Abstract:Objective To find the characteristic morphological parameters of lymphoid follicular nucleusand lymphom a nucleus in order to provide data for the automatic recognition of pathological i mage by com?puter.M ethodsTwenty para m eters of nucleus ofmantle cells,follicular centrocytes,follicular centro?blastic and centroblastic lymphoma cellswere measured using i mage analysis system.The parameters re?flecting the resemblance and variability of these cells were screened by discri m inant analysis.ResultsTherewere only three parameters selected into the discri m inant function for the discri m ination of follicularcentroblastic cells and centroblastic lymphoma cells,w ith the lowest hit ratio of 59.2%in discri m inantfunctions.Meanwhile,therewere ten parameters selected inmantle cells and centroblastic lymphoma cellsgroup and eight in centrocytes and centroblastic lymphoma cells group,the hit ratio of which was 97%and 76%respectively.The number of parameters selected into the discri m inant functions ofmantle cell?centrocyte group,mantle cell?centroblastic cell group and mantle cell?centroblastic lymphom a cell group?2006年?第 11卷?第 3期齐长海等:中心母细胞性淋巴瘤与淋巴滤泡细胞的核形态参数的图像分析169?was eigh,t seven and seven respectively,w ith the corresponding hit ratio at 97.7%,98.6%and 78.9%.ConclusionsThere are significant differences in morphological characteristics of nucleus among varioustypes of lymphoid follicular cells.But a high si m ilarity in morphological para m eters of nucleusmeasuredbetween centroblastic and centroblastic lymphoma cells can be observed.Key words:Lymphoma;Lymphoid follicular;Lymphocyte;I m age analysis?淋巴瘤细胞核的形态特点是其形态学分型的重要依据之一 1,如果这些特点可以用形态参数的形式来表达,便可通过核形态参数的特点来区别不同类型的细胞核,从而为计算机图形自动识别细胞类别提供依据 2。本文采用图像分析方法对中心母细胞性弥漫大 B细胞淋巴瘤(CBC?DLBCL),以及淋巴滤泡的套细胞(MC?LF)、中心细胞(CC?LF)和中心母细胞(CBC?LF)的核形态特征进行分析,通过比较这些细胞核形态参数之间的差异性,对各类细胞核的形态特征进行定量研究。1?材料与方法1.1?病例选择选取南京军区福州总医院病理科 2001 2005年 CBC?DLBCL及反应性增生淋巴结标本各 50例。CBC?DLBCL患者中,男性 28例,女性 22例,中位年龄 55岁;发病部位:淋巴结 35例(颈部 23例,锁骨上 8例,腹股沟 4例)、胃 5例、脾 1例,回肠 4例,上颌窦 1例,扁桃体 2例,蝶窦 1例,咽部 1例。所有患者术前未经放疗和化疗。反应性增生淋巴结患者中,男性 32例,女性 18例,中位年龄 42岁;取材部位:胃癌或胃溃疡手术切除标本之胃大弯或者胃小弯侧淋巴结。1.2?切片制备及病理诊断所有标本均采用 4%中性甲醛室温下固定 12小时后取材,常规石蜡包埋,连续切片,厚度 3?m,按我科常规工作程序分别作 HE染色和 EliVisionT Mplus免疫组化染色 3;其中 CBC?DLBCL 做 CD3、CD43、CD20、CD79a、CD10、BCL?6染色。反应性增生淋巴结做 CD3、CD20染色。根据免疫组化染色结果并结合 HE染色片的形态特点,由两位资深病理医生根据 WHO2000淋巴瘤新分类标准 4共同诊断。淋巴瘤分 型 抗 体 CD3(SP7)、CD43(DF?T1)、CD20(L26)、CD79a(HM 47/A9)、CD5(4C7)、CD23(SP23)、TDT(DT01)、CyclinD1(DCS/6)、CD30(Ber?H2)、ALK(ALK01)、Bcl?2(100/D5)、CD10(56C6)、Bcl?6(BL6.02)均为 Maixin Bio 公司产品;CD35(KuN241)购于中杉金桥试剂公司。兔抗人 C4d(BI?RC4D)抗体为 Biomedica公司产品。EliVisionTMplus免疫组化广谱试剂盒和 DouSPTM免疫组化双标染色试剂盒均为 M aixin B io公司产品。1.3?体视学分析将 HE切片置于 OLYMPULS BX?50显微镜下,经 OLYMPULS DP 显微镜数码相机系统 400倍视野下采集图像;CBC?DLBCL采集无坏死区的淋巴瘤图像,反应性增生淋巴滤泡采集滤泡的生发中心区域;每例采集 4幅,图像采集条件严格固定化。采用MoticMed 6.0数码医学图像分析系统,分别对采集的图像中 CBC?DLBCL、MC?LF、CC?LF和 CBC?LF 的细胞核进行分割和图像分析;图像测量前做尺寸定标。1.4?形态参数的选择选取面积、周长、等效圆直径、长径、短径、平均直径、周长体积、面积体积、平均截距、圆度、轴比、圆偏度、圆球度、异型指数、规化形状因子、圆形因子、比表面、椭圆度、等效球比表面、形状因子 AR等 20个形态参数,依据公式 5,6用细胞数据采集器计算。1.5?统计学处理 7采用 SPSS12.0统计软件包,对各组形态参数用逐步判别分析筛选出具有判别意义的参数,剔除不具判别意义的参数。然后利用筛选出的形态学参数建立 Bayes判别函数。2?结果2.1?CBC?DLBCL、M C?LF、CC?LF和 CBC?LF的核形态学参数比较见表 1。?170?中国体视学与图像分析2006年?第 11卷?第 3期表 1?各种细胞核形态学参数一览表参数类别参数简写MC?LFn=8246aCC?LFn=2904CBC?LFN=2240CBC?DLBCLn=6634面积(?m2)A10.62!2.46b25.88!7.9735.27!10.7732.88!15.70周长(?m)P11.72!1.5219.64!3.3222.17!3.8421.46!4.90等圆直径(?m)dequa3.65!0.435.68!0.866.62!1.056.34!1.30长径(?m)dm aj4.45!0.587.30!1.237.96!1.367.72!1.75短径(?m)dm in3.28!0.485.05!0.875.99!1.055.69!1.19平均直径(?m)Dc3.93!0.466.28!0.957.06!1.126.81!1.42圆度Roundness1.04!0.081.21!0.141.14!0.101.16!0.15轴比Rab0.74!0.100.70!0.100.76!0.090.75!0.10圆偏度DC1.04!0.081.21!0.141.14!0.101.16!0.15圆球度?0.89!0.070.77!0.080.82!0.070.81!0.08异型指数DFI3.62!0.133.90!0.223.77!0.163.81!0.23规化形状因子RFF0.96!0.050.88!0.060.92!0.050.92!0.06圆形因子RF0.96!0.080.83!0.090.89!0.070.87!0.09周长体积(?m3)PV28.57!11.08139.29!76.89200.19!99.04196.83!210.54比表面(?m-1)1.44!0.171.01!0.150.84!0.150.89!0.17平均截距(?m)IC2.81!0.344.06!0.624.88!0.754.63!0.92椭圆度ED0.23!0.010.22!0.010.23!0.010.23!0.01面积体积(?m3)SV26.58!9.28102.45!49.28162.79!74.20152.31!135.75等效球比表面(?m)SsE1.26!0.060.77!0.130.69!0.150.72!0.16形状因子 ARFor m AR0.92!0.040.88!0.060.93!0.040.92!0.05?注:a测量细胞的总数量。b?X!SD。2.2?逐步判别对各组形态参数的分析结果经过逐步判别,剔除判别能力不强的参数,筛选出判别能力强的参数,以此增强函数的判别能力,表2为逐步判别的结果。3?讨论国内一些作者采用图像分析法研究淋巴瘤细胞核的形态参数,主要集中在淋巴细胞与肿瘤细胞之间形态差异,以及形态参 数与肿瘤预后关 系的研究 8,9。如果能够通过图像分析的方法,揭示各型淋巴瘤细胞核的细微形态变化的规律,找到同一类型或不同类型淋巴瘤细胞之间的相似或差异的形态参数,则有可能发展出一种图像分析自动分型的方法,为淋巴瘤的形态诊断提供客观、准确的辅助诊断方法。本研究对套细胞、中心细胞、中心母细胞、中心母细胞性淋巴瘤细胞的细胞核进行了 20个形态参数的测量。统计结果显示:从套细胞#中心细胞#中心母细胞,其形态学参数均值从小到大的顺序排列;而中心母细胞性淋巴瘤与中心母细胞之间绝大多数参数的均值是相当接近的。按照淋巴细胞转化理论 10,在抗原刺激下,B淋巴细胞在生发中心转化为中心母细胞,然后转化为中心细胞;套细胞是淋巴滤泡的外套层细胞;中心母细胞性淋巴瘤是中心母淋巴细胞异常克隆性增生所致。本研究的数据结果与此理论相符。逐步判别结果显示,套细胞、中心细胞与中心母细胞之间有较多的形态参数入选判别函数,判别正确率在 97%98.6%;套细胞或中心细胞与中心母细胞性淋巴瘤细胞之间有较多形态参数入选判别函数,判别正确率分别为 97%和 76%;而中心母细胞与中心母细胞性淋巴瘤细胞之间只有 3个形态参数(短径、周长体积、比表面)入选判别函数,判别正确率仅为 59.20%。这表明不同类型淋巴滤泡细胞的形态差异较大,但肿瘤细胞与其来源细胞的形态差异并不大;本文所用的形态参数组合可以对不同类型的淋巴滤泡细胞进行区别,也可以对套细胞或中心细胞与中心母细胞性淋巴瘤细胞进行区别,但不能对中心母细胞与中心母细胞性淋巴瘤细胞进行区别。本研究所选的 20个形态参数中,入选判别函数频数的差别较大,入选频数为 0有三个参数:平均直径、椭圆度、规化形状因子;入选频数最高为 5,有两个参数;等效圆直径、周长体积。这说明在淋巴细胞或淋巴瘤细胞的形态鉴别上,不同形态参数的使用?2006年?第 11卷?第 3期齐长海等:中心母细胞性淋巴瘤与淋巴滤泡细胞的核形态参数的图像分析171?172?中国体视学与图像分析2006年?第 11卷?第 3期价值差别很大。因此,今后需要筛选更多适用于描述淋巴瘤形态特点的参数。此外,对淋巴滤泡的结构识别,背景成分的综合分析,以及运用新的图像分割方法结合神经网络理论,对组织结构进行识别,也是今后研究的方向 11,12。参考文献:1武忠弼,杨光华.中华外科病理学 M.北京:人民卫生出版社,2002.WU 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