五、没有图像分析仪可否进行图像分析?
当没有图像分析仪时,研究者早已想到用网格来进行图像分析,也获得了客观的评定结果。网格可分为两大类:一类是置于目镜内的网格,可测量切片标本上的各种数据;另一类是大的网格,可放在照片上,光镜电镜照片均可用,对照片上的各种结构可进行测量。以上二者至今仍被采用。英国标线片公司提供许多型号的市售标线片(即网格)。有的国家制造的显微镜,将目镜与带有六种不同型号标线片的旋转盘装在一起,以便于观察者作各种测量。国内某些单位有自制标线片,并有少量出售。
Aalto等1982年曾在“免疫组织化学的形态测量法一卵巢肿瘤内的胚性癌抗原”一文中推荐用视野评分法,他用三种方法对PAP法免疫组化标本进行分析:①对全切片的染色进行分级。②在10×10放大倍数下,每一切片用目镜网格任选25个方形视场进行观察,并对每一视场进行分级。③在25个视场内取25个点的着色强度进行分级。染色强度分为0级、1级(轻度)2级、(中度)、3级(重度)。方法①的结果不同于②③,而方法②和③差别不大,说明主观估算的鉴别能力低,一般镜下观察不能确切反映染色强度。
用网格进行图像分析的方法很多,如用免疫荧光等方法显示神经纤维,要表示各处的纤维密度不同,除了文字描述如致密、稀疏等以外,用网格法就要客观一些,在目镜或照片上放上网格,观察阳性神经纤维与网格上的线条的交叉次数,排列密集的区域交叉次数必然多些,这就比较客观,重复性也较好。
用荧光显微镜观察免疫荧光标本,Ploem曾在1977年指出荧光强度之差至少要二倍才能在直观估计时显示出差别,说明人视觉对荧光强度变化不够敏感。作者在工作中体会到,可利用照相的自动曝光系统来作相对定量,因为荧光愈强则自动曝光时间愈短,荧光弱则自动曝光时间长,相当敏感,用眼睛观察二个荧光强度几乎无差别的细胞,也能在自动曝光时间上显示出差别来。作者曾经将许多荧光标本用相同的曝光时间拍在同一个胶卷中,冲洗后,荧光强的区域胶卷上显色深,荧光弱的区域胶卷上显色浅,因为荧光容易淬灭,用此法可将胶卷较长期保存,而且胶卷上的信息还可通过图像分析仪测灰度等数据。这些都是在实践中的一点经验,供读者参考。
用网格测量的具体操作举例:图9-4为一关联方测格,由于测点、测线、测面之间有互相关联的关系,故称为关联方测格。方格直线交叉称为测点,总数为100个,方格中所有直线称为测线,小方格边长为d如图中所示,测线总长度为200d,整个大方格为测面,测面总面积为100d2,测格周围的虚线不是测线。关联测格的优点是:只在计数位于欲测图像中的测点数P,就可计算位于该图像中的测线长度L及测面的面积A。计算方法为:L=2d·P,A=d2·P。医学全在线www.med126.com
可将图9-4摄制于小的透明胶片上,剪成你所用的目镜筒的内径大小,将其置于目镜内,使测格清晰地叠映组织标本的图像上,则可进行测量。d的长度可用台微尺来确定。也可将9-4复印在较大的透明胶片上,可用来测量电镜照片或光镜照片,将透明胶片叠加在照片上即可进行测量。图9-5为一测量的例子:
图9-4 关联方测格
图9-5 示测点计数
此关联方测格共有测点100个(如果只计数粗测点则有25个),图像为一个肾小体的轮廓,包括血管球和肾小囊腔,测点计数的结果,在肾小囊腔内的测点数为12,在血管球内的测点为49个,整个肾小体内的测点为12+49=61个,用台微尺测出d的长度,则可得到此图像中肾小囊腔的面积,血管球的面积,肾小体的面积。明小囊腔与肾小体的面积比12:61=19.7%等多个参数。
值得提出的是,在显微镜下网格的线条有一定宽度,如图9-6所示。计数测点时如①箭头所示,即横线上缘与竖线右缘交点处为真正的测点,若此点落在图像外面则不能计数。如②箭头所示,此测线的上缘才能作为真正的测线。
图9-6 示真正的测点与测线
表面积密度的测定:免疫细胞化学电镜照片中的膜性结构如内质网、线粒体、细胞膜等都可测定表面积密度,光镜标本中的各种结构也可同样测定。表面积密度是指单位体积参照空间内特征物的表面积,通过数学运算可简便地用以下方法测定:测量单位面积参照面内特征物断面周界线的长度。如果某一个细胞的电镜照片作为参照面,线粒体作为特征物,欲测单位面积电镜照片内线粒体断面周界线的长度,可用以下公式:
SV=2IL
SV表面积密度2IL交点密度
IL=测线与特征物断面周界线之间的交叉点数除以参照面内测线总长度。
图9-7为一咱摆线测格,可用来方便地测表面积密度。图中的平行直线不是测线,仅是为了便于计数交叉点和测点而画上的。图中的曲线即摆线,也就是测线,共45条,每条摆线长度d=1/10测格宽度(1cycloid arc =1/10×frame width) ,测格的宽度容易测量,如用目镜测格,可用台微尺测量,如用大的透明胶片,可实际用尺测量,因此每条摆线长度很易算出。测格中共有45条摆线,其总长为45d。图中直角短线(L)示测点,共90个,测线长度L与测点数P的关联关系为L=d/2·P。具体来说,用图9-7摆线测格,置于一个细胞的超微结构照片上,如果整个测格均位于照片内,则参照面内测线总长度为45d,如果90个测点只有60个落至细胞内(即测格中有30个测点落在此照片外)则参照面内的测线总长度为d/2·P=d/2×60=30d。摆线与特征物(如内质网膜、线粒体的膜等)的交叉点容易数,用上述IL和SV公式即可得出所需参数。此公式为经过数学上的研究而得出,我们可应用公式来作表面积密度的研究。