Определение формы и размера эритроцитов при помощи метода псевдоцветового кодирования изображений Текст научной статьи по специальности «Математика»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРА ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ПОМОЩИ МЕТОДА ПСЕВДОЦВЕТОВОГО КОДИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Максим Михайлович Кузнецов

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии оптического производства, тел (383) 361-07-79, е-mail: kaf.top@ssga.ru

Алена Алексеевна Марач

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, инженер кафедры технологии оптического производства, тел (383) 361-07-79, е-mail: kaf.top@ssga.ru

Павел Иванович Петров

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, инженер кафедры технологии оптического производства, тел (383) 361-07-79, е-mail: kaf.top@ssga.ru

В статье рассмотрена возможность применения метода псевдоцветного кодирования для целей лабораторной диагностики.

Ключевые слова: метод псевдоцветного кодирования, эритроциты.

DETERMINATION OF THE SHAPE AND SIZE OF RED BLOOD CELLS WITH THE HELP OF THE METHOD OF THE PSEUDO-COLOR IMAGE CODING

Maxim M. Kuznetsov

Siberian state geodetic Academy, 630108, Russia, str. Novosibirsk, ul. Plaxotnogo, 10, Ph.D., associate Professor of the Department of technology of optical production, tel : (383) 361-07-79, e-mail: kaf.top@ssga.ru

Alena A. Marash

Siberian state geodetic Academy, 630108, Russia, str. Novosibirsk, ul. Plaxotnogo, 10, engineer of the Department of technology of optical production, tel : (383) 361-07-79, e-mail: kaf.top@ssga.ru

Pavel I. Petrov

Siberian state geodetic Academy, 630108, Russia, str. Novosibirsk, ul. Plaxotnogo, 10, engineer of the Department of technology of optical production, tel : (383) 361-07-79, e-mail: kaf.top@ssga.ru

The article considers the possibility of applying the method of the pseudo-color coding for the purposes of laboratory diagnostics.

Key words: method of false color coding, the red blood cells.

Основным прибором для непосредственного наблюдения клетки является микроскоп.

Микроскоп - прибор для получения сильно увеличенного изображения объекта и его структур, созданного отраженным светом.

Биологический микроскоп при использовании белого света позволяет наблюдать структуры, размером примерно 0,25 микрометров, при использовании ультрафиолетовых лучей - 0,1 микрометра, а инфракрасных - 0,4 микрометра. Напомним, что размеры форменных элементов крови колеблются, как правило, в пределах 2-120 мкм [1].

Для определения размера и формы тромбоцитов, авторы работы [3], на пример предлагают использовать сканирующий проточный цитометр (СПЦ) принципиальная оптическая схема которого представлена на рис. 1.

Предлагаемый в

настоящей работе метод основан на использовании результатов, полученным в работах [4, 5] методом псевдоцветового оптического изображения с использованием микроскопа [6], объектом исследования послужили форменные элементы крови - эритроциты, нормальный размер которых составляет 7,16 до 7,98 мкм.

Уменьшение размера эритроцита меньше 6 микрометра (микроцитоз) или, наоборот увеличение размера больше 8 мкм, имеет важное диагностическое значение для определения вида анемии. Основные характеристики параметров измерений представлены в табл. 1.

На фотографиях последовательно представлены изображения разных размеров и формы эритроцитов (рис. 2).

Рис. 1

а) дрепаноцит (клетки похожие на серп)

Рис. 2

б) элиптоцит (клетка удлиненной, овальной формы)

Таблица 1

Наименование параметра Характеристика

Анизоцитоз (разный размер клеток) Микроциты меньше 7,2 мкм, макроциты больше 8 мкм.

Поикилоцитоз (разная форма клеток) Сфероциты - эритроциты, утратившие свою двояковогнутую форму. Имеют шаровидную форму, большую толщину, у них отсутствует центральное просветление. Различают сфероциты обычных размеров и микросфероциты, диаметр которых 4 - 6 мкм.

Эллиптоцит (овалоцит) - клетка овальной или удлиненной формы. Бледность в центре не видна.

Акантоцит (листообразная клетка, шпорообразная клетка) - эритроцит с выпячиваниями различной величины, расположенными на разных расстояниях друг от друга.

Кодоциты (мишеневидные эритроциты, лептоциты, таргетные клетки, колоколоподобные клетки) - плоские бледные эритроциты с окрашенной периферией и центральным скоплением гемоглобина в виде мишени.

Дрепаноциты (серповидные клетки) - клетки, похожие на серп или на листья остролиста.

Стоматоциты - эритроциты, у которых центральное просветление имеет не округлую, а линейную форму, что напоминает ротовое отверстие. Эхиноцит (шишковидная клетка, ягодоподобная клетка, зубчатая клетка) - клетка, напоминающая по форме морского ежа, имеет шипы одинаковых размеров, располагающиеся равномерно по поверхности эритроцита.

Дегмацит ("надкусанная клетка") - клетка выглядит так, как будто ее надкусили.

Пузырчатая клетка - клетка выглядит так, как будто на ее поверхности имеется пузырек или волдырь.

Шистоциты (шизоцит, каскообразная клетка, фрагментированная клетка) - клетки похожи на каски, треуголки, осколки.

Дакриоциты (слезоподобные клетки) - клетки напоминают каплю или головастика.

Снимки получены стандартным методом на биологическом микроскопе, при помощи метода псевдоцветного кодирования изображений. Объектом исследования послужили: нативные препараты из цельной крови; тонкие мазких неокрашенные; тонкие мазки окрашенные краской Романовского-Гимзе.

Воспользовавшись формулами для расчета тел вращения, в общем случае можно записать следующее. Тело вращения в простейшем случае называется такое тело, которое плоскостями, перпендикулярными оси вращения, пересекаются по кругам с центрами на этой прямой.

Проведем плоскость через ось тела, введение в этой плоскости декартовых координат х, у, принимаем ось тела за ось х. Плоскость ху пересекает поверхность тела по линии, для которой ось х является осью симметрии. Пусть у = Ах) -уравнение той части этой линии, которая расположена над осью х.

Проведем через точку (х,0) плоскость, перпендикулярную оси х, и обозначим через У(х) объем части тела, лежащей слева от этой плоскости; У(х) является функцией от х. Разность У(х+^ - У(х) представляет собой объем слоя тела толщиной ^ заключенного между двумя плоскостями, которые перпендикулярны оси х и проходят через точки с абсциссами х и х+к Пусть М - наибольшее, а т - наименьшее значение функции А(х) на отрезке [х,х+Ц. Тогда рассматриваемый слой тела содержит цилиндр с радиусом т и высотой h и содержится в цилиндре с радиусом М и той же высотой к Поэтому

При стремлении высоты h к нулю левая и правая части последнего неравенства стремятся к одной и той же величине лАА2(х). Средняя же часть этого неравенства при стремлении h к 0 стремится к производной У(х) функции У(х). Зна-

чит,

Г(лг)=яу2(лг)

По формуле анализа

Эта формула и дает объем части тела, заключенной между параллельными плоскостями х=а и х=Ь.

Вывод: использование метода псевдоцветного кодирования изображения для определения формы и размеров эритроцитов позволяет ускорить процесс проведения исследований для измерения ширины распределения эритроцитов по объему и с большей точностью определять степень пойкилоцитоза.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Методы исследования клеток. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ucheba-legko.ru/lections/viewlection/biologiya/10_klass/kletka_-_edinitsa_jivogo/himicheskiy_sostav_kletki/metodyi_issledovaniya_kletok.

2. Бэкмология. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://becmology.blogspot.ru/2011/04/blog-post_6850.html.

3. Колесникова, И.В. Исследование формы тромбоцитов с помощью сканирующей проточной цитометрии, Новосибирск, 2006. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.allbest.ru/

4. Кузнецов, М.М. Способ псевдоцветового кодирования черно-белых фотографических снимков / М.Ф. Носков, П.И. Петров // Фундаментальные исследования, 2007, № 6. -С. 57-58.

5. Носков, М.Ф. Повышение чувствительности оптико-физических измерений путем нелинейной обработки изображений: Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. по специальности 01.04.05 - Оптика (техническая наука) - Новосибирск, 2007. - 179 с.

6. Паспорт на биологический микроскоп «Лабомед-2» Концепт» с системой визуализации.

7. Анемия симптомы. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.medn.ru/statyi/anemiya-simptomy.html

8. Кузнецов М. М., Соснов А. Н., Соснова Н. К. Повышение контраста и информативности изображений непрозрачных объектов // Современные проблемы науки образования. -2007. - № 1. - С. 180-180.

9. Повышение контраста информативности изображений на основе спектральной и пространственно-угловой фильтрации излучения / М.М. Кузнецов, О.К. Ушаков, В.М. Тым-кул, М.Ф. Носков // Вестник СГГА. - 2010. - Вып. 2 (13). - С. 96-100.

10. Кузнецов М.М., Соснов А.Н., Соснова Н.К. Повышение информативности непрозрачных объектов // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. УШ Междунар. науч. конгр. : Между-нар. науч. конф. «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 1. - С. 103-106.

© М.М. Кузнецов, А.А. Марач, П.И. Петров, 2013