估計這是大家用得最多的,所以先講這個了。
免疫組化技術現(xiàn)在是很成熟的方法,但是對免疫組化照片的分析并沒有一個權威的說法?,F(xiàn)在可以查到無數(shù)篇應用圖像分析來分析免疫組化的文獻,但幾乎沒有哪一篇能詳細地敘述分析的過程與方法。
首先,免疫組化的樣品應該是用DAB對免疫組化產物染色,同時用蘇木對細胞核進行復染。鏡下觀察樣品,細胞核被染上了藍色,胞漿間有黃色(強陽性的地方會呈現(xiàn)棕黃色)。居然經(jīng)常能看到其他顏色的免疫組化照片,這肯定是樣品制作過程中有了差錯。
用肉眼觀察免疫組化切片的結果只能是定性的,不準確的。使用圖像分析軟件定量地(至少是半定量)對照片測量出一個數(shù)值來自然比用肉眼看更準確。
切片上陽性反應物量是由圖片上黃色染色的深淺與面積一起表現(xiàn)的。所以最終要測量的就是圖片上黃色部分的累積光密度(IOD),這是個沒有單位的相對數(shù)值。就是把圖片上每個黃色的象素點的強度值全部累加起來得到的值。
IOD除以一個適當?shù)拿娣e,就是一個平均光密度。這個面積可以就是照片的面積,也可以是照片上一個組織區(qū)域的面積,或者是有黃色的區(qū)域的面積。必須根據(jù)切片的實際情況來適當選擇。
對于細胞核的免疫組化切片,在細胞核上,由于有藍色復染,所以需要另一種分析方法。將另作講解。
這張照片曝光稍大。但仍能表現(xiàn)出免疫組化的黃色染色與細胞核的藍染。
在拍攝照片時,需要注意的地方是:
1.所有的照片必須以同樣的顯微鏡環(huán)境與拍攝條件來拍攝。在拍攝照片時,要保持顯微鏡光源亮度的穩(wěn)定,用同樣的曝光時間拍攝照片。在更換視野或切片時,除了對焦距這個操作外,其他所有的操作都不能有變化。強陽性的樣品就是暗的黃的,弱陽性的樣品則亮一些,陰性樣品就是一片白。這樣才能測量出正確的密度值。
2.曝光的選擇:試拍攝一張空照片,看一下白色背景的亮度,應該在230附近。過低過高都不好。
3.注意相機白平衡:如果使用的是專業(yè)CCD相機,會有校正白平衡的功能,此時應對空視野進行白平衡校正。如果是普通的數(shù)碼相機,要關閉自動白平衡功能?;蛘哌x擇陽光模式。避免拍攝的照片因為色偏而偏藍或偏黃。
4.很多顯微鏡都是同時有熒光附件的,在拍攝熒光照片時要加上濾光片,注意有時候這些濾光片會忘了移開,結果拍攝的照片就會嚴重偏色。
正確地拍攝照片是圖像分析的基礎,以后的各項應用實例中往往都會先介紹如何拍攝照片。
圖像分析方法:
1.校正圖片光密度
分析免疫組化照片,第一步就是要校正光密度。照片上黃色點的亮度數(shù)值是灰度,黑色為0,白色為255.這與免疫組化強度是相反的。深色深的點,數(shù)值應該更大才對。在理論上,圖片上的灰度與樣品阻擋光線的物質光密度是一個指數(shù)關系,對于白色的色點,對應樣品透光率為100%,光密度為零。對于黑色的點,對應樣品透光率為0,光密度為無窮大,但實際上把這個光密度值定為2.0.校正光密度值就是把程序的光密度值設置成這樣的坐標。
在carliberation intensity的窗口里點new,然后選擇std option density.
把鼠標放在圖片上最白的地方,然后看程序窗口下方的狀態(tài)欄,會有顯示該點的三色各自的灰度值,在其顯示的數(shù)值中間選擇一個差不多的整數(shù),比如230,或220,作為背景扣除值。操作方法是:點option按紐,在彈出的小窗口中的incident level中把默認的255改為230或220.返回就可以了。
最后在窗口右上方點一下system把這個校正作為系統(tǒng)光密度值應用于所有圖片。這個設定被默認地命名為intensity cal 0 。光密度校正的窗口不要關閉,可以移到邊上放著隨時檢查。有時候新照片未必會應用上,要重新調出剛才設定的intensity cal 0.
2.選色。
在segmentation中使用HSI模式,選擇H:0-30,S:0-255,I:0-230.然后點file -- save。HSI的選擇范圍是可以根據(jù)圖片情況作微調的。保存這個選色設置。一般放在圖片的保存文件夾里。默認的保存文件是rgb24.rge。
3.設置分析環(huán)境。
一個是select measurement。要選擇IOD。另外默認的選擇area都是要測量的。對area的過濾值,默認為10,實際上還可以大點,設置到25甚至50也行,可以把那些小的雜質點去掉。
另一個是option:
outline :filled
label style :none
dark background on sample :no
smoothing=1
filled hole:on
clean border : none
4.保存分析環(huán)境。
在count/size窗口中點file save settings。保存環(huán)境設置文件。
5測量
用irregular工具畫出測量區(qū)域。
這里很關鍵的一點就是如何畫這個測量區(qū)域。
最普通的情況下,要測量整張照片的光密度,就不必畫這個測量區(qū)域了。此時會測量照片上全部被選中的黃色的光密度總和(IOD SUM),面積就是照片的面積。
如果你拍攝的照片上,有個角正處于切片邊緣,沒有細胞,這就需要把這個角上的空白面積給扣掉了,此時畫的“測量區(qū)域”就應該沿著樣品的邊緣來畫。
另一種情況是,要測量一個癌巢里的蛋白表達,邊上正常組織上的表達不算。這時候就要沿著這個癌巢的邊界畫這個“測量區(qū)域”。
點count按紐。完事。測量數(shù)據(jù)在view statistics窗口中,讀取IOD SUM數(shù)值,作為這張照片的累積光密度值。其他的數(shù)值都是沒用的。
如果你用irregular工具畫了一個“測量區(qū)域”,那點count時,程序會只測量“測量區(qū)域”內的IOD。外面的不管。
在測量數(shù)據(jù)中顯示的area是黃色部分的面積。在很多情況下,這個面積值意義不大。
6.測量面積。
通常我們需要測量的是一個平均光密度(mean density)而不是積分光密度(IOD)。上一步已經(jīng)測量了IOD,現(xiàn)在就要測量area了,再說一遍,上一步的測量數(shù)據(jù)里的area在通常情況下并不是正確的area。
如果測量的是整張照片,area就是照片的面積。如果用irregular畫了“測量區(qū)域”,area就是這個測量區(qū)域的面積。此時只要在count/size窗口中點edit - convert AOI to object,然后就能在測量數(shù)據(jù)窗口中看到測量面積了。此時還能看到另一個IOD值,這個值是不能用的,它包括了藍色細胞核的光密度。
7.數(shù)值處理:
對每一張照片,要測量一個IOD SUM ,如果選擇了測量區(qū)域,還要測量一個area。
這張照片的測量值一般是平均光密度,它反映了這張照片上免疫反應物的表達強度。
mean density = (IOD SUM) / area
在測量整張照片的時候,可以只測量IOD SUM ,在這種情況下,所有照片的面積都是相等的。
mean density 與 IOD 都是個相對值,所以是沒有單位的。其實OD值本身就是個比例值。這個詞在分光光度計上常用,意思是optical density
通常我們有兩組實驗對象,實驗組與對照組,每組有十來個樣品,各拍攝幾張照片。
每個樣品拍攝的幾張照片測量的mean density再作一次平均,作為這個樣品的mean density.
一個實驗組的幾個樣品測量值可以計算其平均值與標準差,或者直接用T檢驗去統(tǒng)計兩組的統(tǒng)計學差異。
把一張照片的測量值當作一個數(shù)據(jù)也是可以的。
再次強調,一張照片只測量一個IOD值或mean density值,作為這張照片的測量數(shù)據(jù)。statistics窗口中的其他統(tǒng)計數(shù)值不必管它。
8.批量測量照片:
測量一組照片時,首先用一張比較典型的照片按上面步驟測量。然后在測量其他照片時,必須用這些測量條件來測量。因為已經(jīng)保存了背景校正、選色文件與測量環(huán)境文件,所以在測量時要直接調用這些設置文件。
8.1 把第一張照片最小化,不要關閉。
8.2 打開第二張照片,或者一次打開全部照片,激活一張。
8.3 檢查光密度校正窗口,確認應用了光密度校正。
8.4 在count/size中l(wèi)oad settings,調出環(huán)境設置文件。
8.5 點select color 調出segmentation窗口。確認處于Histograph及HSI模式下。再調出選色文件。
8.6 需要時用irregular畫測量區(qū)域。
8.7 點count 測量IOD,記錄數(shù)據(jù)(點statistics中的DDE to excel),再點 convert AOI to object 測量面積,再記錄數(shù)據(jù)(還是點statistics 里的DDE to Excel,注意,這是兩次向excel輸送數(shù)據(jù),所以事先要在DDE option中選擇append data to end,否則后面的數(shù)據(jù)會沖掉前面的)。
8.8 關閉圖片,再測量下一張。
9.上面的測量步驟有個系統(tǒng)誤差。在測量IOD的時候是直接測量彩色照片的IOD,雖然對測量結果影響不大,如果希望測量得細致一點,就需要增加一個將彩色圖片轉換成黑白圖片的步驟。方法是:
在選擇完顏色后(就是上面的8.5之后),在segmentation窗口里的view下面選擇transparant on white.可以看見圖片上除了黃色外,其他地方都變成白色了。
然后點 create preview image復制這張效果圖片。
轉換這張圖片為8位灰度格式(grey scale 8)。
在這張灰度圖片上用irregular畫測量區(qū)域(就是按照上面的8.6以后繼續(xù)作)。
對灰度圖片還要再作一次選色,此時select color 按紐會變成 select ranges,只有一個 I 可以選擇,此時選擇范圍是0-240 。
這回的IOD測量值與稍大一點。這是正確的光密度測量值。但操作上增加了很多步驟。也不便于編制宏操作進行測量。
10.下面是一個關于免疫組化照片分析原理與方法的講座PPT。
還有一個屏幕錄像演示。
http://cid-9694254737a6cc5e.skydrive.live.com/browse.aspx/ipp%20flash