專利名稱：一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理和圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
基于光學(xué)顯微成像技術(shù)研究活體內(nèi)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以及細(xì)胞間的相互作用，進(jìn)而研究生物體內(nèi)各種反應(yīng)的過程和機(jī)理，對(duì)于生命科學(xué)基礎(chǔ)研究以及各種人類疾病的研究等具有非常重大的意義。然而，通常所獲得的數(shù)據(jù)是細(xì)胞形態(tài)與運(yùn)動(dòng)特性的四維信息(x、y、z、t)，而且數(shù)據(jù)量通?？梢赃_(dá)到幾個(gè)GB。這些數(shù)據(jù)的可視化與分析是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。具有細(xì)胞追蹤功能的軟件有ImageJ插件(如Particle Traker、Spot Tracker 等)、Image_Pro Plus、Volocity等。其中，通過Image-Pro Plus不僅可以得到細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)，還可以得到瞬時(shí)速度、路程、位移、細(xì)胞面積、長(zhǎng)寬比等參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)分析(如求和、求最大值以及數(shù)據(jù)范圍等等)。然而，通常需要更加直觀的信息來描述細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)并對(duì)不同處理或不同類型的細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行比較分析?，F(xiàn)有技術(shù)需要自行編寫程序進(jìn)行計(jì)算和分析。因此，如何快速高效地完成對(duì)細(xì)胞追蹤軟件獲得的數(shù)據(jù)的后處理，直觀地展示細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特性，并靈活方便地進(jìn)行比較分析，是現(xiàn)階段的一個(gè)迫切需求。數(shù)據(jù)的比較分析通常采用GraphPad Prism、SPSS等具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能的軟件來完成。利用這些軟件分析數(shù)據(jù)的頻率分布，進(jìn)行各類檢驗(yàn)等靈活方便、簡(jiǎn)單易操作，可輸出曲線圖、散點(diǎn)圖、條形統(tǒng)計(jì)圖等多種形式的統(tǒng)計(jì)分析圖，能夠靈活直觀地展示數(shù)據(jù)。然而，對(duì)于這類統(tǒng)計(jì)分析軟件，數(shù)據(jù)通常以表格形式導(dǎo)入，并且，便于分析起見，對(duì)于數(shù)據(jù)的排列格式也有一定的要求。另外，如果將原始數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入軟件，則需要手動(dòng)操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，才能用于頻率分布分析，進(jìn)行各類檢驗(yàn)等。因此，現(xiàn)有方法需要大量的人工手動(dòng)操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，同時(shí)，缺少與常用統(tǒng)計(jì)分析軟件的連接接口，不利于數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對(duì)目標(biāo)追蹤結(jié)果進(jìn)行高效、快速、批量、靈活的后處理和直觀展示的細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)及方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，包括參數(shù)設(shè)置模塊、基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊；其中，所述參數(shù)設(shè)置模塊分別與所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、所述原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和所述軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連；所述參數(shù)設(shè)置模塊根據(jù)細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，所述各項(xiàng)參數(shù)包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍；所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算直觀反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的二級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示所述二級(jí)參數(shù)的圖像，所述二級(jí)參數(shù)包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)；所述原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算 原點(diǎn)歸一化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，繪制并顯示原點(diǎn)歸一化軌跡圖；所述軌跡追蹤分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，以及所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，繪制并顯示細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。進(jìn)一步地,所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括統(tǒng)計(jì)分析軟件接口模塊,所述統(tǒng)計(jì)分析軟件接口模塊與所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連，所述統(tǒng)計(jì)分析軟件接口模塊用于存儲(chǔ)所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊計(jì)算的二級(jí)參數(shù)。進(jìn)一步地，所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括工具條模塊，所述工具條模塊分別與所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、所述原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和所述軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連，所述工具條模塊用于對(duì)所述基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊繪制的二級(jí)參數(shù)圖像、所述原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊繪制的原點(diǎn)歸一化軌跡圖和所述軌跡追蹤分析模塊繪制的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖進(jìn)行放大、縮小和移動(dòng)。進(jìn)一步地，所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括滑塊模塊，所述滑塊模塊通過數(shù)據(jù)接口與所述原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊相連，所述滑塊模塊用于切換顯示各樣本的原點(diǎn)歸一化軌跡圖。進(jìn)一步地，所述軌跡追蹤分析模塊包括標(biāo)記屬性設(shè)置單元、軌跡類型設(shè)置單元、軌跡輸出格式設(shè)置單元和原始軌跡分析單元；其中，所述原始軌跡分析單元分別與所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元、所述軌跡類型設(shè)置單元和所述軌跡輸出格式設(shè)置單元通過數(shù)據(jù)接口相連，所述軌跡輸出格式設(shè)置單元與所述參數(shù)設(shè)置模塊通過數(shù)據(jù)接口相連；所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元用于設(shè)置標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性，其中，所述標(biāo)記物用于標(biāo)記所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像每一幀中細(xì)胞質(zhì)心所在的位置，所述標(biāo)記線用于連接所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像每一巾貞中對(duì)應(yīng)于同一細(xì)胞的標(biāo)記物；所述軌跡類型設(shè)置單元用于設(shè)置輸出軌跡的類型，所述輸出軌跡的類型包括細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖；所述軌跡輸出格式設(shè)置單元用于選擇軌跡輸出格式和設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性；所述軌跡輸出格式包括動(dòng)畫格式、圖像序列格式和特定幀格式；所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性包括數(shù)據(jù)輸出幀范圍、動(dòng)畫幀速率、圖像格式、特定幀幀序號(hào)；所述原始軌跡分析單元首先根據(jù)所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元設(shè)置的所述標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性以及所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，標(biāo)記出細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的原始軌跡，然后根據(jù)所述軌跡類型設(shè)置單元設(shè)置的所述輸出軌跡的類型，選擇是否疊加所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，最后根據(jù)所述軌跡輸出格式設(shè)置單元選擇的所述軌跡輸出格式和設(shè)置的所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，繪制所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或所述細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。
進(jìn)一步地,所述標(biāo)記物的屬性包括標(biāo)記物的形狀、標(biāo)記物的大小和標(biāo)記物的顏色，所述標(biāo)記線的屬性包括標(biāo)記線的線形、標(biāo)記線的線寬和標(biāo)記線的顏色。進(jìn)一步地，根據(jù)選擇的所述軌跡輸出格式，設(shè)置所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，所述軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定所述動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置所述動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定所述圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置所述圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；所述軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置所述圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置所述特定幀幀序號(hào)以限定繪制特定幀幀序號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像。一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析方法，包括如下步驟獲取細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，所述各項(xiàng)參數(shù)包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍；根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的二級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示所述二級(jí)參數(shù)的圖像，所述二級(jí)參數(shù)包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)；根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算原點(diǎn)歸一化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，繪制并顯示原點(diǎn)歸一化軌跡圖；根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)、所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，繪制并顯示細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。進(jìn)一步地，所述繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖的具體步驟包括設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；設(shè)置標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和軌跡輸出格式；根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)；根據(jù)所述軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；所述軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍和所述特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)；根據(jù)所述標(biāo)記物屬性、所述標(biāo)記線屬性和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖。進(jìn)一步地,所述繪制細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖的步驟具體包括設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖；設(shè)置標(biāo)記物屬性和標(biāo)記線屬性，以及軌跡輸出格式；根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)；根據(jù)所述軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；所述軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍和所述特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)；根據(jù)所述標(biāo)記物屬性、所述標(biāo)記線屬性和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；對(duì)所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖進(jìn)行二值化處理,得到二值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖； 對(duì)所述二值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖取反,得到扣除細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡的圖像掩模；將所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像與所述圖像掩模對(duì)應(yīng)相乘，得到扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像；疊加所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和所述扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，得到所述細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。本發(fā)明提供的細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)及方法，針對(duì)選擇的一個(gè)或多個(gè)樣本，對(duì)目標(biāo)追蹤軟件獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、快速、批量、靈活的后處理，獲得能夠直觀描述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的參數(shù)，繪制相關(guān)的參數(shù)曲線和不同類型的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡，用于觀察比較不同樣本細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的差異；此外，為常用的統(tǒng)計(jì)分析軟件提供友好接口，以便于進(jìn)一步的比較分析。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌跡追蹤分析模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的參數(shù)設(shè)置模塊工作步驟流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊和原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊工作步驟流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的軌跡追蹤分析模塊工作步驟流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的“平均速度&停滯比率” 二級(jí)參數(shù)曲線示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的“平均位移&時(shí)間” 二級(jí)參數(shù)曲線示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的“平均位移&時(shí)間平方根” 二級(jí)參數(shù)曲線示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的“能動(dòng)系數(shù)&時(shí)間” 二級(jí)參數(shù)曲線示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的原點(diǎn)歸一化軌跡示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡示意圖。
具體實(shí)施例方式數(shù)據(jù)來源
采用目標(biāo)追蹤軟件對(duì)時(shí)間序列圖像，通常為包含細(xì)胞運(yùn)動(dòng)四維信息(x、J、z、t)的顯微光學(xué)成像圖像，進(jìn)行目標(biāo)追蹤分析，獲得各樣本細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)。參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，包括參數(shù)設(shè)置模塊、基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊；其中，參數(shù)設(shè)置模塊分別與基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連；參數(shù)設(shè)置模塊根據(jù)細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍。其中，路徑(Path):細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)所在的路徑。需要注意的是，需要進(jìn)行比較分析的多個(gè)樣本必須具有相同路徑。圖像尺寸(Image size):追蹤細(xì)胞運(yùn)動(dòng),通常是對(duì)時(shí)間序列圖像或動(dòng)畫進(jìn)行處理。這里的“圖像尺寸”指的就是動(dòng)畫或時(shí)間序列圖像所包含圖像的大小是多少微米(Pm，微米·尺寸)，多少像素(Pixel，像素尺寸)。時(shí)間間隔(Time interval):通常目標(biāo)追蹤軟件所要處理的原始數(shù)據(jù)為時(shí)間序列圖像或動(dòng)畫，幀與幀之間有固定的時(shí)間間隔。軌跡繪制范圍(Tra jectory limits):原點(diǎn)歸一化軌跡(Flower plot)的坐標(biāo)范圍。基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算直觀反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的二級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示二級(jí)參數(shù)的圖像，二級(jí)參數(shù)包括平均速度(Vmean)、捕獲系數(shù)(Arrest coefficient)、停滯比率(Confinement ratio)、平均位移(Mean displacement)和能動(dòng)系數(shù)(Motilitycoefficient)。其中，就一個(gè)特定的二級(jí)參數(shù)圖像而言，其包含了所選擇的每一個(gè)樣本的二級(jí)參數(shù)曲線，便于進(jìn)行比較分析。原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各個(gè)樣本原點(diǎn)歸一化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，繪制、顯示并保存原點(diǎn)歸一化軌跡圖；軌跡追蹤分析模塊根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，以及細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，針對(duì)所選擇的一個(gè)或多個(gè)樣本，繪制并顯示細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖，或進(jìn)一步將其制作成動(dòng)畫。其中，細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括統(tǒng)計(jì)分析軟件接口模塊，統(tǒng)計(jì)分析軟件接口模塊與基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連，以常用統(tǒng)計(jì)分析軟件所要求的格式存儲(chǔ)二級(jí)參數(shù)。具體的存儲(chǔ)方式為在名為data的excel表格中新建以二級(jí)參數(shù)名命名的sheet，每一個(gè)sheet中，一個(gè)樣本對(duì)應(yīng)一列數(shù)據(jù)，每一列的第一行列出樣本名。這樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，便于將相應(yīng)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入常用的統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行進(jìn)一步的比較分析。其中，細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括工具條模塊，工具條模塊分別與基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連，工具條模塊用于對(duì)基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊繪制的二級(jí)參數(shù)圖像、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊繪制的原點(diǎn)歸一化軌跡圖和軌跡追蹤分析模塊繪制的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖進(jìn)行放大、縮小和移動(dòng)。工具條包含“Open”、“Zoom in”、“Zoom out” 和 “Pan” 四個(gè)工具?！癘pen” 用于打開文件，“Zoom in”、“Zoom out”和“Pan”用于對(duì)顯示的參數(shù)曲線或者圖像進(jìn)行放大、縮小和移動(dòng)。其中，原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊還包括滑塊模塊，滑塊模塊通過數(shù)據(jù)接口與原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊相連，滑塊模塊用于切換顯示各樣本的原點(diǎn)歸一化軌跡圖。其中，參見圖2，軌跡追蹤分析模塊包括標(biāo)記屬性設(shè)置單元、軌跡類型設(shè)置單元、軌跡輸出格式設(shè)置單元和原始軌跡分析單元；其中，原始軌跡分析單元分別與標(biāo)記屬性設(shè)置單元、軌跡類型設(shè)置單元、軌跡輸出格式設(shè)置單元通過數(shù)據(jù)接口相連；另外，軌跡輸出格式設(shè)置單元與參數(shù)設(shè)置模塊通過數(shù)據(jù)接口相連。 標(biāo)記屬性設(shè)置單元用于設(shè)置標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性，其中，標(biāo)記物用于標(biāo)記細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像每一幀中細(xì)胞質(zhì)心所在的位置，標(biāo)記線用于連接細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像每一巾貞中對(duì)應(yīng)于同一細(xì)胞的標(biāo)記物；其中，標(biāo)記物的屬性包括標(biāo)記物的形狀、標(biāo)記物的大小和標(biāo)記物的顏色，標(biāo)記線的屬性包括標(biāo)記線的線形、標(biāo)記線的線寬和標(biāo)記線的顏色。默認(rèn)設(shè)置為白色實(shí)線，線寬1.0，無標(biāo)記物。軌跡類型設(shè)置單元用于設(shè)置輸出軌跡的類型，輸出軌跡的類型包括細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖；軌跡輸出格式設(shè)置單元用于選擇軌跡輸出格式和設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選格式的數(shù)據(jù)屬性；軌跡輸出格式包括動(dòng)畫格式、圖像序列格式和特定幀格式；設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選格式的數(shù)據(jù)屬性包括數(shù)據(jù)輸出幀范圍、動(dòng)畫幀速率、圖像格式、特定幀幀序號(hào)；其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，需要設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定繪制特定幀幀序號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像。數(shù)據(jù)輸出幀范圍默認(rèn)設(shè)置為第一幀到最后一幀，動(dòng)畫幀速率默認(rèn)設(shè)置為實(shí)際I小時(shí)的動(dòng)畫轉(zhuǎn)換成I分鐘，圖像格式默認(rèn)設(shè)置為tif 格式，特定幀幀序號(hào)默認(rèn)設(shè)置為最后一幀。其中，軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，原始軌跡分析單元會(huì)輸出從設(shè)置的初始幀到特定幀幀序號(hào)這一幀范圍內(nèi)細(xì)胞走過的軌跡的圖像。原始軌跡分析單元首先根據(jù)標(biāo)記屬性設(shè)置單元設(shè)置的標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性以及細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，標(biāo)記出細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的原始軌跡，然后根據(jù)軌跡類型設(shè)置單元設(shè)置的輸出軌跡的類型，選擇是否疊加所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，最后根據(jù)軌跡輸出格式設(shè)置單元選擇的軌跡輸出格式和設(shè)置的對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析方法，包括如下步驟步驟101 :基于顯微光學(xué)成像圖像獲取細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)；采用目標(biāo)追蹤軟件對(duì)時(shí)間序列圖像，通常為包含細(xì)胞運(yùn)動(dòng)四維信息(x、y、z、t)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，進(jìn)行目標(biāo)追蹤分析，獲得樣本細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)；步驟102 :根據(jù)細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，各項(xiàng)參數(shù)包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍，具體步驟參見圖3，檢驗(yàn)參數(shù)值是否為空，如果為空，則相應(yīng)參數(shù)初始化；如果不為空，則相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為更改值；步驟103 :根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算直觀反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的二級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示二級(jí)參數(shù)的圖像，二級(jí)參數(shù)包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)，具體步驟參見圖4，首先選擇需要進(jìn)行處理的一個(gè)或多個(gè)樣本；其次讀取所選樣本細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)；然后計(jì)算二級(jí)參數(shù)，包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)；最后繪制、顯示并保存二級(jí)參數(shù)的圖像，包括“平均速度&停滯比率”、“平均位移&時(shí)間”、“平均位移&時(shí)間平方根”和“能動(dòng)系數(shù)&時(shí)間”；
就一個(gè)特定的二級(jí)參數(shù)圖像而言，其包含了所選的每一個(gè)樣本的二級(jí)參數(shù)曲線，便于進(jìn)行比較分析；步驟104 :根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算原點(diǎn)歸一化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)、繪制并顯示原點(diǎn)歸一化軌跡圖，具體步驟參見圖4，首先選擇需要進(jìn)行處理的一個(gè)或多個(gè)樣本；其次讀取所選樣本細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)；然后分別計(jì)算所選各樣本原點(diǎn)歸一化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)；最后分別繪制所選各樣本的原點(diǎn)歸一化軌跡圖，顯示并保存；步驟105 :根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)、細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖；其中，繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖包括如下步驟，參見圖5 步驟1051 :設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；步驟1052 :設(shè)置標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和軌跡輸出格式；步驟1053 :根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)；步驟1054 :根據(jù)軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；步驟1055 :軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；步驟1056 :軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，數(shù)據(jù)輸出幀范圍和特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)；步驟1057 :根據(jù)標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖。其中，繪制細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖包括如下步驟，參見圖5 步驟1051 :設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；步驟1052 :設(shè)置標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和軌跡輸出格式；步驟1053 :根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)；
步驟1054 :根據(jù)軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度；步驟1055 :軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式；步驟1056 :軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，數(shù)據(jù)輸出幀范圍和特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)；步驟1057 :根據(jù)標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；步驟1058 :對(duì)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖進(jìn)行二值化處理，得到二值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；
步驟1059 :對(duì)二值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖取反，得到扣除細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡的圖像掩模；步驟10510 :將細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像與所述圖像掩模對(duì)應(yīng)相乘，得到扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像；步驟10512 :疊加細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和所述扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，得到所述細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。采用本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的示例如圖6-11所示，示例中對(duì)兩個(gè)樣本Sample I和Sample 2進(jìn)行處理和比較分析。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，自動(dòng)在樣本所在文件夾新建“data”文件夾，用于保存輸出的數(shù)據(jù)。輸出的數(shù)據(jù)包括保存各二級(jí)參數(shù)的文件；各二級(jí)參數(shù)曲線圖“平均速度&停滯比率”(Vmean & Confinementratio,參見圖6)、“平均位移&時(shí)間” (Mean displacement & time,參見圖7)、“平均位移& 時(shí)間平方根” (Mean displacement & Square root of time,參見圖 8)、“能動(dòng)系數(shù) & 時(shí)間” (Motility & time，參見圖9);各樣本原點(diǎn)歸一化軌跡圖(參見圖10, Sample I原點(diǎn)歸一化軌跡圖)；以圖片、圖像序列或動(dòng)畫格式保存的各樣本的原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖(參見圖11，Sample I細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖，圖中僅給出以動(dòng)畫格式保存的細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖中，一個(gè)細(xì)胞，等時(shí)間間隔的6巾貞圖像),保存于“trajectory”文件夾中。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)追蹤軟件處理的追蹤結(jié)果進(jìn)行高效、快速、批量、靈活的后處理以及直觀展示等功能。具體來講，針對(duì)選擇的一個(gè)或多個(gè)樣本，完成以下處理和分析I、根據(jù)通過目標(biāo)追蹤軟件獲得的一級(jí)參數(shù)(基礎(chǔ)參數(shù))，計(jì)算能夠直觀描述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的二級(jí)參數(shù)(高級(jí)參數(shù))。所述的二級(jí)參數(shù)包括平均速度(Vmean):細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的平均值。捕獲系數(shù)(Arrest coefficient):細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度低于2微米/分鐘的時(shí)間與整個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的百分比。捕獲系數(shù)值越大，表明細(xì)胞停滯的時(shí)間越久；該值越小，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)活躍且運(yùn)動(dòng)速度快。
停滯比率(Confinement ratio):細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的位移和路程的比值。位移指初始位置和終末位置之間的距離，路程指整個(gè)軌跡的長(zhǎng)度。停滯比率的取值范圍為
，該值越接近于0，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)范圍越小，即處于原地，停滯不前；該值越接近1，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)范圍越大，沿直線運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)越明顯。平均位移(Mean displacement):在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，等時(shí)間間隔的位移，取平均值。能動(dòng)系數(shù)(Motility coefficient):與位移的平方和時(shí)間的比值成正比，是細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方向性和速度的綜合反映，類似于布朗運(yùn)動(dòng)中的擴(kuò)散系數(shù)。2、根據(jù)計(jì)算得到的二級(jí)參數(shù)，繪制曲線，顯示并保存，用以觀察比較不同樣本細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的差異。 所述的二級(jí)參數(shù)曲線包括平均速度&停滯比率(Vmean & Confinement ratio,參見圖6):縱坐標(biāo)為平均速度，橫坐標(biāo)為停滯比率。圖中，數(shù)據(jù)的分布可以分為四個(gè)區(qū)域左上角，表明細(xì)胞以較快的速度原地打轉(zhuǎn)，停滯不前；右上角，表明細(xì)胞以較快的速度向前運(yùn)動(dòng)，沿直線運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)明顯；左下角，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)不活躍，處于原地；右下角，表明細(xì)胞沿直線運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)明顯，但運(yùn)動(dòng)速度較慢。平均位移&時(shí)間(Mean displacement & time,參見圖7):縱坐標(biāo)為平均位移,橫坐標(biāo)為時(shí)間。平均位移隨時(shí)間變化的曲線可以反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的范圍和活躍程度，曲線的斜率越大表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)得越活躍，運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)。平均位移&時(shí)間平方根(Meandisplacement & Square root of time,參見圖 8):縱坐標(biāo)為平均位移，橫坐標(biāo)為時(shí)間的平方根。平均位移隨時(shí)間平方根變化的曲線可以反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，曲線的斜率隨時(shí)間呈增大趨勢(shì)，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)活躍，處于沿直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；曲線的斜率隨時(shí)間變化不大，表明細(xì)胞處于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)；曲線的斜率隨時(shí)間呈減小趨勢(shì)，表明細(xì)胞運(yùn)動(dòng)不活躍，處于停滯不前的狀態(tài)。能動(dòng)系數(shù)&時(shí)間(Motility & time,參見圖9):縱坐標(biāo)為能動(dòng)系數(shù),橫坐標(biāo)為時(shí)間。能動(dòng)系數(shù)隨時(shí)間變化的曲線可以反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)過程中，方向性和速度的變化。曲線呈上升趨勢(shì)，表明細(xì)胞沿特定方向運(yùn)動(dòng)且運(yùn)動(dòng)速度快；曲線接近水平，表明細(xì)胞在隨機(jī)運(yùn)動(dòng)；曲線呈下降趨勢(shì)，表明細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)沒有方向性，且運(yùn)動(dòng)速度慢。3、根據(jù)通過目標(biāo)追蹤軟件獲得的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡坐標(biāo)，對(duì)不同樣本分別計(jì)算原點(diǎn)歸一化的軌跡，繪圖、顯示并保存。原點(diǎn)歸一化軌跡圖的示例參見圖10,可以反映一個(gè)樣本中，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的方向和范圍。4、提供相對(duì)獨(dú)立的軌跡追蹤分析模塊根據(jù)通過目標(biāo)追蹤軟件獲得的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡坐標(biāo)，結(jié)合細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，根據(jù)需求，針對(duì)選擇的一個(gè)或多個(gè)樣本，分別繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖，并保存為圖片格式或動(dòng)畫格式。細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖可以反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)過程中，瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)方向的變化過程。細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖的示例參見圖11，可以反映細(xì)胞運(yùn)動(dòng)過程中，瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)方向和形態(tài)變化之間的關(guān)系。5、提供常用統(tǒng)計(jì)分析軟件接口 以常用統(tǒng)計(jì)分析軟件所要求的格式存儲(chǔ)的二級(jí)參數(shù)可直接導(dǎo)入統(tǒng)計(jì)分析軟件，利用其強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能進(jìn)行進(jìn)一步的比較分析，例如進(jìn)行各類檢驗(yàn)以及比較頻率分布等。最后所應(yīng)說明的是，該系統(tǒng)和方法不局限于細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析，也可以用于分子或其他運(yùn)動(dòng)顆粒追蹤結(jié)果的后處理，以上具體實(shí)施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本 發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，其特征在于，包括參數(shù)設(shè)置模塊、基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊、原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊；其中，所述參數(shù)設(shè)置模塊分別與所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊、所述原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊和所述軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接ロ相連； 所述參數(shù)設(shè)置模塊根據(jù)細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，所述各項(xiàng)參數(shù)包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍； 所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的ニ級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示所述ニ級(jí)參數(shù)的圖像，所述ニ級(jí)參數(shù)包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)； 所述原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算原點(diǎn)歸ー化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，繪制并顯示原點(diǎn)歸ー化軌跡圖； 所述軌跡追蹤分析模塊根據(jù)所述參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)，以及所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，繪制并顯示細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括統(tǒng)計(jì)分析軟件接ロ模塊，所述統(tǒng)計(jì)分析軟件接ロ模塊與所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊通過數(shù)據(jù)接ロ相連，所述統(tǒng)計(jì)分析軟件接ロ模塊用于存儲(chǔ)所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊計(jì)算的ニ級(jí)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括工具條模塊，所述工具條模塊分別與所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊、所述原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊和所述軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接ロ相連，所述工具條模塊用于對(duì)所述基于ニ級(jí)參數(shù)的多祥本比較分析模塊繪制的ニ級(jí)參數(shù)圖像、所述原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊繪制的原點(diǎn)歸ー化軌跡圖和所述軌跡追蹤分析模塊繪制的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖進(jìn)行放大、縮小和移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)還包括滑塊模塊，所述滑塊模塊通過數(shù)據(jù)接ロ與所述原點(diǎn)歸ー化軌跡分析模塊相連，所述滑塊模塊用于切換顯示各樣本的原點(diǎn)歸ー化軌跡圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述軌跡追蹤分析模塊包括標(biāo)記屬性設(shè)置単元、軌跡類型設(shè)置單元、軌跡輸出格式設(shè)置單元和原始軌跡分析単元；其中，所述原始軌跡分析単元分別與所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元、所述軌跡類型設(shè)置単元和所述軌跡輸出格式設(shè)置單元通過數(shù)據(jù)接ロ相連，所述軌跡輸出格式設(shè)置單元與所述參數(shù)設(shè)置模塊通過數(shù)據(jù)接ロ相連； 所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元用于設(shè)置標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性，其中，所述標(biāo)記物用于標(biāo)記所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像每一幀中細(xì)胞質(zhì)心所在的位置，所述標(biāo)記線用于連接所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像姆ー巾貞中對(duì)應(yīng)于同一細(xì)胞的標(biāo)記物； 所述軌跡類型設(shè)置単元用于設(shè)置輸出軌跡的類型，所述輸出軌跡的類型包括細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖； 所述軌跡輸出格式設(shè)置單元用于選擇軌跡輸出格式和設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性；所述軌跡輸出格式包括動(dòng)畫格式、圖像序列格式和特定幀格式；所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性包括數(shù)據(jù)輸出幀范圍、動(dòng)畫幀速率、圖像格式、特定幀幀序號(hào); 所述原始軌跡分析單元首先根據(jù)所述標(biāo)記屬性設(shè)置單元設(shè)置的所述標(biāo)記物和標(biāo)記線的屬性以及所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，標(biāo)記出細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的原始軌跡，然后根據(jù)所述軌跡類型設(shè)置單元設(shè)置的所述輸出軌跡的類型，選擇是否疊加所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，最后根據(jù)所述軌跡輸出格式設(shè)置單元選擇的所述軌跡輸出格式和設(shè)置的所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，繪制并顯示所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或所述細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)記物的屬性包括標(biāo)記物的形狀、標(biāo)記物的大小和標(biāo)記物的顔色，所述標(biāo)記線的屬性包括標(biāo)記線的線形、標(biāo)記線的線寬和標(biāo)記線的顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)選擇的所述軌跡輸出格式，設(shè)置所述對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，所述軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置所述動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度； 所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置所述圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式； 所述軌跡輸出格式為特定幀格式時(shí)，設(shè)置所述圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置所述特定幀幀序號(hào)以限定繪制特定幀幀序號(hào)對(duì)應(yīng)的圖像。
8.一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析方法，其特征在于，包括如下步驟 獲取細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)設(shè)置樣本的各項(xiàng)參數(shù)，所述各項(xiàng)參數(shù)包括路徑、圖像尺寸、時(shí)間間隔和軌跡繪制范圍； 根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的ニ級(jí)參數(shù)，并繪制和顯示所述ニ級(jí)參數(shù)的圖像，所述ニ級(jí)參數(shù)包括平均速度、捕獲系數(shù)、停滯比率、平均位移和能動(dòng)系數(shù)； 根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算原點(diǎn)歸ー化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)，繪制并顯示原點(diǎn)歸ー化軌跡圖； 根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)、所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)，繪制并顯示細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖或細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖的具體步驟包括 設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖； 設(shè)置標(biāo)記物屬性、標(biāo)記線屬性和軌跡輸出格式； 根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)； 根據(jù)所述軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度； 所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式； 所述軌跡輸出格式為特定幀格式吋，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍和所述特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)； 根據(jù)所述標(biāo)記物屬性、所述標(biāo)記線屬性和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述繪制細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖的步驟具體包括 設(shè)置輸出軌跡類型為細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖； 設(shè)置標(biāo)記物屬性和標(biāo)記線屬性，以及軌跡輸出格式； 根據(jù)所述各項(xiàng)參數(shù)和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)計(jì)算總幀數(shù)； 根據(jù)所述軌跡輸出格式和所述總幀數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)于所選軌跡輸出格式的數(shù)據(jù)屬性，其中，軌跡輸出格式為動(dòng)畫格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定動(dòng)畫播放的起始幀和終末幀，設(shè)置動(dòng)畫幀速率以限定動(dòng)畫播放的速度； 所述軌跡輸出格式為圖像序列格式時(shí)，設(shè)置數(shù)據(jù)輸出幀范圍以限定圖像序列的起始幀和終末幀，設(shè)置圖像格式以限定圖像序列中圖像的格式； 所述軌跡輸出格式為特定幀格式吋，設(shè)置圖像格式以限定特定幀圖像的格式，設(shè)置特定幀幀序號(hào)以限定輸出特定幀幀序號(hào)所對(duì)應(yīng)的圖像，其中，所述數(shù)據(jù)輸出幀范圍和所述特定幀幀序號(hào)均不大于所述總幀數(shù)； 根據(jù)所述標(biāo)記物屬性、所述標(biāo)記線屬性和所述細(xì)胞追蹤結(jié)果的原始數(shù)據(jù)繪制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖； 對(duì)所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖進(jìn)行ニ值化處理，得到ニ值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖；對(duì)所述ニ值化的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖取反，得到扣除細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡的圖像掩摸；將所述細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像與所述圖像掩模對(duì)應(yīng)相乘，得到扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像； 疊加所述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡圖和所述扣除了細(xì)胞運(yùn)動(dòng)原始軌跡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的細(xì)胞顯微光學(xué)成像圖像，得到所述細(xì)胞動(dòng)態(tài)軌跡圖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種細(xì)胞追蹤統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)及方法，屬于數(shù)據(jù)處理和圖像處理領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括參數(shù)設(shè)置模塊、基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊；其中，參數(shù)設(shè)置模塊分別與基于二級(jí)參數(shù)的多樣本比較分析模塊、原點(diǎn)歸一化軌跡分析模塊和軌跡追蹤分析模塊通過數(shù)據(jù)接口相連。本發(fā)明針對(duì)選擇的一個(gè)或多個(gè)樣本，對(duì)目標(biāo)追蹤軟件獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、快速、批量、靈活的后處理，獲得能夠直觀描述細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的參數(shù)，繪制相關(guān)的參數(shù)曲線和不同類型的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡，用于觀察比較不同樣本細(xì)胞運(yùn)動(dòng)特性的差異。
文檔編號(hào)G06F19/26GK102799797SQ20121020955
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者李慧, 付玲, 崔權(quán), 張智紅, 駱清銘 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)