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基于微流控芯片的fish检测及其自动化扫描系统研究

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基于微流控芯片的FISH检测及其自动化扫描系统研究

作者：项一丹武汉纺织大学

学位级别：硕士

荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization,fish)作为一种重要的分子生物学检测方法,在多种疾病的筛查、诊断、用药指导、预后等方面具有重要的临床意义。本文通过分析fish技术的原理和优势以及国内外的发展现状,说明了自动... 详细信息

荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization,fish)作为一种重要的分子生物学检测方法,在多种疾病的筛查、诊断、用药指导、预后等方面具有重要的临床意义。本文通过分析fish技术的原理和优势以及国内外的发展现状,说明了自动化fish检测技术的重要性,探讨了当前自动化fish检测技术存在问题,进而提出本课题研究内容。本课题以自动化fish检测为目标,以fish技术在白血病诊断中的应用为切入点,针对fish检测过程中的样本处理、杂交染色、全自动荧光成像等问题展开了一系列研究。本课题主要研究工作如下:首先,分析了全血中血细胞的形态学特征,设计了一种基于尺寸分离方法的微流控芯片用于fish检测中的血液样本处理;结合嵌入式技术设计搭建了简易的半自动实验装置,对芯片上的样本进样和杂交染色进行半自动控制;在芯片和简易实验装置的基础上进行了血液样本处理实验和fish染色实验,证明了本课题所设计方案的可行性。其次,本课题研究了荧光显微镜的成像原理,对普通生物显微镜进行升级改造;通过采用高性能三通道滤光片组代替传统单通滤光片组的方案,在不增加成本的基础上,保证了优秀的成像质量,提高了系统扫描速度;通过自行设计的电动载物台和电动调焦机构,使显微镜具备了基本的自动化能力;结合嵌入式相关技术设计了一套显微镜控制器,并对显微镜的光学成像性能、机械性能、定位性能等进行了测试与分析。最后,本课题对荧光显微镜的自动聚焦算法展开研究;使用MATLAB软件对几种经典聚焦评价函数在荧光图像上的实际效果进行对比分析;根据fish图像的特征,提出了一种动态窗口规划算法,提高了自动聚焦速度;对传统的爬山搜索算法进行改进,在搜索过程中增加新的判决因子,解决了传统爬山搜索算法容易陷入局部极值的问题,同时在爬山搜索到的粗焦点之后结合曲线拟合的方法计算精确的焦点位置,提高了系统的聚焦速度和聚焦精度。本课题将微流控技术、自动控制技术和自动聚焦技术应用到fish检测的各个环节,简化了fish检测流程,提高了fish检测的自动化程度和检测效率,具有一定的实际应用价值。

关键词： fish检测微流控芯片全自动荧光显微镜嵌入式设备自动聚焦

血清游离轻链及fish检测对系统性淀粉样变性患者预后价值的评估

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临床血液学杂志 2020年第2期33卷 170-175页

作者：安然李佳明王莹陈钰张苏江严泽莹刘之茵孙海敏陈欣洁陈玉宝上海交通大学医学院附属瑞金医院北院血液科

目的:评估初诊时血清游离轻链比值(sFLCR)和差值(dFLC)及fish检测在系统性淀粉样变性患者预后中的价值。方法:回顾性分析65例系统性淀粉样变性患者的临床资料,采用免疫比浊法检测sFLCκ、λ的表达水平,fish检测细胞遗传学异常。结合受... 详细信息

目的:评估初诊时血清游离轻链比值(sFLCR)和差值(dFLC)及fish检测在系统性淀粉样变性患者预后中的价值。方法:回顾性分析65例系统性淀粉样变性患者的临床资料,采用免疫比浊法检测sFLCκ、λ的表达水平,fish检测细胞遗传学异常。结合受试者工作特征曲线,将sFLCR≥5.4或≤0.185定义为高比率组,0.185fish检测在系统性淀粉样变性患者预后中的作用。结果:65例患者中,男51例,女14例,中位年龄61(36~80)岁,梅奥2012分期1、2、3、4期患者分别为12例(18.5%)、24例(36.9%)、15例(23.1%)和14例(21.5%),且共有51例患者行fish检测。所有患者随访至2019年5月1日,中位随访时间为13(1~70)个月,19例患者死亡。初诊时高比率组(sFLCR≥5.4或≤0.185,34例)及低比率组(0.185

关键词：系统性淀粉样变性血清游离轻链 fish检测预后

多发性骨髓瘤患者fish检测结果与Durie-Salmon分期和R-ISS分期的相关性分析

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临床和实验医学杂志 2023年第4期22卷 426-429页

作者：陈辛未李晓颖高阳河北北方学院附属第一医院输血科河北张家口075000 河北北方学院附属第一医院检验科河北张家口075000

目的探究多发性骨髓瘤(MM)患者原位荧光杂交技术(fish)检测结果与Durie-Salmon分期(DS)和R-ISS分期的相关性。方法回顾性选取2020年1月至2022年2月河北北方学院附属第一医院90例MM患者作为研究对象,所有患者均行fish检测,主要包括lq21... 详细信息

目的探究多发性骨髓瘤(MM)患者原位荧光杂交技术(fish)检测结果与Durie-Salmon分期(DS)和R-ISS分期的相关性。方法回顾性选取2020年1月至2022年2月河北北方学院附属第一医院90例MM患者作为研究对象,所有患者均行fish检测,主要包括lq21扩增、l3q14缺失、IGH重排与P53缺失,并予以DS分期与R-ISS分期,记录患者的临床特征,分析fish检测结果与DS分期和R-ISS分期的相关性。结果fish检测结果显示,90例MM患者中lq21扩增阳性35例,l3q14缺失阳性27例,IGH重排阳性24例,P53缺失4例;lq21扩增阳性与阴性患者在DS分期、R-ISS分期方面差异有统计学意义(P0.05)。经过Spearson相关性分析,结果显示lq21扩增、l3q14缺失、IGH重排与DS分期和R-ISS分期均呈明显正相关(P0.05)。结论MM患者多伴随fish检测结果异常,表现为lq21扩增、l3q14缺失、IGH重排与P53缺失,其中lq21扩增、l3q14缺失、IGH重排与患者DS分期、R-ISS分期呈正相关,可将fish检测与Durie-Salmon分期、R-ISS分期联合应用于MM预后评估。

关键词：多发性骨髓瘤 fish检测 Durie-Salmon分期 R-ISS分期相关性

浅表性CD34阳性纤维母细胞肿瘤6例临床病理分析及文献复习

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临床与实验病理学杂志 2024年第5期40卷 526-530页

作者：刘四春汤衡胡怀远朱娜娜胡向阳安徽医科大学病理学教研室合肥230032 合肥安为康医学检验实验室病理中心合肥230031

目的探讨浅表性CD34阳性纤维母细胞肿瘤(superficial CD34 positive fibroblastic tumors,SCPFT)的临床病理特点、免疫表型、诊断和鉴别诊断。方法回顾性分析6例SCPFT,行常规HE染色、免疫组化EliVision法染色。应用fish法检测PRDM10基... 详细信息

目的探讨浅表性CD34阳性纤维母细胞肿瘤(superficial CD34 positive fibroblastic tumors,SCPFT)的临床病理特点、免疫表型、诊断和鉴别诊断。方法回顾性分析6例SCPFT,行常规HE染色、免疫组化EliVision法染色。应用fish法检测PRDM10基因断裂情况,并复习相关文献资料。结果6例SCPFT患者中,男性2例、女性4例。其中4例肿块位于下肢皮下,1例位于下腹部,另1例位于外阴。镜检:肿瘤细胞排列呈束状、实片状,细胞核明显多形性或畸形,核仁明显,可见核内假包涵体,胞质嗜酸性,部分区域细胞呈上皮样,未见核分裂象,间质散在少量炎细胞,免疫表型:肿瘤细胞弥漫强表达CD34和INI1,部分细胞表达CK(AE1/AE3),不表达SMA、CD68、desmin、S-100、CD31和ERG,Ki67增殖指数低于3%。fish检测:4例SCPFT行fish检测,其中3例PRDM10呈阳性。结论SCPFT是新近报道的一种软组织肿瘤,具有交界性或低度恶性生物学行为,诊断需与多种CD34阳性的软组织肿瘤相鉴别,避免过度诊断及治疗。

关键词：纤维母细胞肿瘤 CD34 免疫组织化学 fish检测

BAP1蛋白和9P21基因在宫颈鳞状上皮内病变中表达意义的研究

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BAP1蛋白和9P21基因在宫颈鳞状上皮内病变中表达意义的研究

作者：郝力洁承德医学院

学位级别：硕士

目的:研究BAP1蛋白和9P21基因在不同级别宫颈鳞状上皮内病变（SIL）组织中的表达情况及相关性,从蛋白表达和基因表达两个不同层面进行联合分析,探讨其表达差异在宫颈病变分级诊断中的潜在意义,旨在从分子生物学层面上提高宫颈病变病理... 详细信息

目的:研究BAP1蛋白和9P21基因在不同级别宫颈鳞状上皮内病变（SIL）组织中的表达情况及相关性,从蛋白表达和基因表达两个不同层面进行联合分析,探讨其表达差异在宫颈病变分级诊断中的潜在意义,旨在从分子生物学层面上提高宫颈病变病理诊断的准确性。方法:按照纳入和排除标准,收集2021年9月-2023年2月在沧州市人民医院因SIL行宫颈活检术、宫颈锥切术或子宫切除术的患者作为研究组,包括HSIL54例、LSIL39例;同时随机抽取相同时间段因良性病变行子宫切除术且无HPV感染、术后病理结果为慢性宫颈炎的35例患者作为对照组。采用免疫组织化学法（IHC）检测宫颈组织中BAP1蛋白的表达情况,通过荧光原位杂交法（fish）检测9P21基因的表达水平,统计分析BAP1蛋白和9P21基因在宫颈病变组织中的表达差异及其相关性,以P检测对LSIL有较好的诊断价值（AUC=0.793）,BAP1蛋白单独检测对HSIL有较好的诊断价值（AUC=0.851）,9P21基因单独检测对HSIL有很高的诊断价值（AUC=0.967）。4.平行诊断试验（BAP1 or 9P21）对于对照组和LSIL的鉴别诊断效果最好（AUC=0.816）;平行诊断试验（BAP1 or 9P21）和9P21基因单独检测对于对照组和HSIL的预测诊断价值都很高（AUC=0.948,AUC=0.967）,BAP1 or 9P21检测的敏感度更高（99.1%）,其较9P21基因单独检测更具优势;系列诊断试验（BAP1 and 9P21）对于LSIL和HSIL的鉴别诊断效果最好（AUC=0.781）。结论:1.在宫颈鳞状上皮内病变组织中,BAP1蛋白呈高表达,9P21基因表达呈缺失状态,其分别与宫颈病变的严重程度呈正相关。***1蛋白和9P21基因二者联合检测时诊断宫颈病变的价值最高。3.免疫组化检测BAP1蛋白联合fish检测9P21基因可作为宫颈鳞状上皮内病变的分子生物学标志物,提高宫颈病变分级诊断的准确性。

关键词：宫颈鳞状上皮内病变 BAP1蛋白 9P21基因免疫组化 fish检测

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原发于右侧卵巢的睾丸核蛋白癌1例报道

现代肿瘤医学 2024年第18期32卷 3556-3560页

作者：程雷郑钰陈健李媛媛陈彦刁玉巧朱秀丽河北医科大学第四医院儿科河北石家庄050011

睾丸核蛋白癌(nuclear protein of the testis carcinoma),即NUT癌,是伴有睾丸核蛋白基因重排的一种极其罕见并且具有高度侵袭性的恶性上皮细胞肿瘤。临床数据显示NUT癌在实体肿瘤的发生率仅为0.21%[1]。NUT癌的中位总体生存期仅为5个... 详细信息

睾丸核蛋白癌(nuclear protein of the testis carcinoma),即NUT癌,是伴有睾丸核蛋白基因重排的一种极其罕见并且具有高度侵袭性的恶性上皮细胞肿瘤。临床数据显示NUT癌在实体肿瘤的发生率仅为0.21%[1]。NUT癌的中位总体生存期仅为5个月,1年和5年总体生存率分别为24.99%和7.09%。NUT癌最常见的位置是肺部(约占35.3%),其次是头颈部(约占33.6%),纵隔(约占26%)。而原发于腹腔骨盆的只有3例(约占2.5%)[2]。现将本科室收治的1例原发于右侧卵巢(即腹腔骨盆处)的睾丸核蛋白癌女性患儿的临床诊治经过及治疗方案与大家分享,报告如下。

关键词： NUT癌免疫组化 fish检测 BRD4-NUT

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新型脱氮技术:一体化完全自养脱氮系统

水资源保护 2007年第4期23卷 73-76页

作者：李慧莉吕炳南李芳王传山哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090

从一体化完全自养脱氮工艺的反应机理、参与生化反应的微生物种群及其特点和一些试验结果等方面,综述了近年来国内外研究人员在生物脱氮方面的最新理论和试验成果,提出了一体化完全自养脱氮工艺的未来研究方向。

关键词：一体化完全自养工艺硝化反应厌氧氨氧化 fish检测

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基于单色LED的荧光显微镜装置研究与应用

基于单色LED的荧光显微镜装置研究与应用

作者：张宏宇武汉纺织大学

学位级别：硕士

荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization,fish)是现代分子生物学的重要检测手段,在疾病的早期诊断和精准治疗等方面具有重要的临床意义。因此精准的检测结果是实现其临床意义的重要基础。整个fish实验包含预处理、杂交、... 详细信息

荧光原位杂交技术(Fluorescence in situ hybridization,fish)是现代分子生物学的重要检测手段,在疾病的早期诊断和精准治疗等方面具有重要的临床意义。因此精准的检测结果是实现其临床意义的重要基础。整个fish实验包含预处理、杂交、镜检等主要步骤,其中镜检就需要用到荧光显微镜。荧光显微镜作为生物信号的硬件检测设备,目前已经是生化、医学等领域必不可少的工具之一。通过对国内外研究情况的调研以及白细胞的fish检测的实验背景,本课题以呈现准确的fish检测成果为目标,提出了一种基于单色LED光源的荧光显微镜系统设计方案,通过对LED光源、光源驱动、图像增强算法等关键性技术的研究与分析,确定了最终的方案。同时通过该单色LED光源的荧光显微镜在白细胞的fish检测实验中应用,得到了良好的实验效果。本课题将通过下面三个部分完成研究与实验:首先,通过比较LED、金卤灯、高压汞灯三者的光电特性,确定了LED作为荧光显微镜的单色光源的方案。根据本课题采用的白细胞fish实验要求,对LED进行了光学、电热学特性的分析,确保了选择的LED性能完全符合设计需要。并且光源结构的其他光学配件进行设计、分析、选型,最终共同完成光源结构的设计。其次,根据LED的光通量等参数确定的符合白细胞fish检测实验条件下的电压和电流,为单色LED光源设计了相应的驱动电源,使得其可正常工作。并将设计好的LED光源系统和原显微镜的汞灯进行对比实验,验证了LED光源系统的可行性。最后,本课题对图像增强算法进行了研究,在使用LED单色光源通过已经完成自动聚焦系统的荧光显微镜进行fish实验中,样本图像由于LED本身的原因导致中间亮四周暗、背景光过强看不清信号点等问题。通过微流控芯片fish试验后的样本,信号相对分散,根据这一特征提出了一种通过预处理分层细胞和背景再单独对细胞信号增强的算法。并且通过MATLAB的软件完成(1)彩色图像分解通道;(2)删掉图片中不要的部分;(3)将细胞区域与背景区域分割;(4)填充空洞;(5)腐蚀、膨胀;(6)对细胞背景图进行抠图操作;(7)对发光区域进行自适应增强;(8)合并图片等步骤对样本图像进行了仿真验证,提高了运用基于LED的荧光显微镜镜检的准确性。

关键词：荧光显微镜 fish检测 LED单色光源 LED驱动图像增强算法

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基于胎儿有核红细胞的产前检测装置研究

基于胎儿有核红细胞的产前检测装置研究

作者：程嘉卿武汉纺织大学

学位级别：硕士

在我国施行的各项基本国策中,计划生育为一项我国坚定奉行多年的基本国策,经过多年的不懈努力,我国的人口数量已逐步获得了有效控制,其总量基本处于一个较为适宜的范畴内,然而怎样提升人口素质却是其中一个十分重要的问题,而想要提升人... 详细信息

在我国施行的各项基本国策中,计划生育为一项我国坚定奉行多年的基本国策,经过多年的不懈努力,我国的人口数量已逐步获得了有效控制,其总量基本处于一个较为适宜的范畴内,然而怎样提升人口素质却是其中一个十分重要的问题,而想要提升人口素质首先要解决的问题便是降低出生缺陷率。经过研究表明,在孕妇的孕早期阶段,母亲血液中胎儿来源的有核红细胞极其丰富,对有胎儿核红细胞的检测是非常有效产前检测方法之一,能极大的降低婴儿出生缺陷的可能。目前,检验胎儿有核红细胞进行产前诊断还存在一定瓶颈,主要有出检速度慢、检测成本高、自动化设备缺乏等,严重限制了胎儿有核红细胞检测技术在产前检测领域的推广与应用。因此胎儿有核红细胞检测实验流程的自动化成为产前检测领域亟待解决的关键问题。本文针对整体胎儿有核红细胞实验流程中的各个应用场景分别设计了相应的自动化实验装置,具体内容如下:（1）简述了胎儿有核红细胞检测实验进行的必要性以及相应的检测技术原理与背景,对相关自动化设备的发展趋势进行了分析,提出了本文的研究依据与内容;（2）针对胎儿有核红细胞分离富集实验的应用需求,设计了一种全自动磁激活分选装置。该装置由系统控制模块、机械设计模块、串口通信模块以及温度控制模块等几个部分构成。其中机械设计采用独特的旋转底座设计,节省空间,提升了整体装置的稳定性。（3）针对需将有核红细胞从血液细胞中鉴定出来的实验应用需求,设计了一种自动免疫荧光鉴定装置。并对该装置的核心电机驱动模块进行了实验与设计,并完成了外围相关控制装置的机械、硬件软件部分的设计与实现。（4）针对胎儿有核红细胞源性鉴定及基因位点突变检测的应用需求,设计了一种全自动fish杂交装置。从硬件部分设计搭建开始,完成了包括电路板的设计制作,程序编写,机械结构硬件环境搭建等流程。（5）最后,对所设计的三套装置均进行了实验测试。测试结果表明,装置运行工作稳定,操作简便,自动化程度及可靠性高,极大地提升了胎儿有核红细胞的检测效率及成功率;装置还极大地提升了实验中试剂的利用率,在降低生产成本方面有着显著的成效。各项实验指标均达到了预期设计目标。

关键词：胎儿有核红细胞嵌入式设备 fish检测自动控制