高内涵细胞培养软件系统的设计与开发

发布时间：2023-11-21 19:13

　　新型抗肿瘤药物的成功研发能够带来极大的社会及经济效益。传统基于动物模型的抗肿瘤药物研发存在成本高、测试时间长及有效性低等缺点。肿瘤球体培养作为一种新兴的体外培养技术,不仅能够节约成本、缩短周期,而且能够很好地模拟肿瘤细胞的黏附、侵袭及远端转移过程,因此被广泛应用于抗肿瘤药物的研究。使用球体模型进行抗肿瘤药物的研发过程中,需要借助高内涵细胞培养系统以实现细胞球的实时观察及分析,进而为抗肿瘤药物研发提供可靠的数据支持。然而,针对肿瘤细胞球这一特定场景的研究,现有的高内涵细胞培养系统存在功能浪费的问题,而且价格十分昂贵。为了更好地进行肿瘤药物药效分析,迫切需要研发低成本、满足核心需求的高内涵细胞培养系统。本文旨在进行高内涵细胞培养软件系统的设计及开发,以方便研究者进行肿瘤细胞的培养、观察、图像采集及肿瘤细胞球形态学参数自动计算等一系列实验。高内涵系统的硬件设备包括附带环境控制的细胞培养箱、倒置荧光显微镜、图像采集CCD相机及PC端。高内涵系统的软件主要分为五个模块,其中培养箱模块用于配置及监控细胞培养过程中各环境参数(包括各种气体浓度、温湿等);光学平台模块用于实现细胞的自动化定位;相机模块...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 抗肿瘤药物研发的现状
        1.1.2 高内涵筛选技术
        1.1.3 高内涵细胞培养系统发展现状
    1.2 研究意义
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 论文结构
第二章 系统整体概述
    2.1 系统整体概述
    2.2 系统硬件介绍
        2.2.1 培养箱环控模块
        2.2.2 光学平台控制模块
        2.2.3 图像采集相机模块
    2.3 系统软件设计目标
        2.3.1 培养箱模块
        2.3.2 光学平台模块
        2.3.3 相机模块
        2.3.4 形态学参数计算模块
        2.3.5 数据库等其他模块
    2.4 本章小结
第三章 系统软件设计与实现
    3.1 软件整体架构
    3.2 用户展示层设计与实现
        3.2.1 界面展示
        3.2.2 实验流程
    3.3 业务逻辑层设计与实现
        3.3.1 业务逻辑层总体设计
        3.3.2 培养箱业务逻辑层
        3.3.3 光学平台及相机业务逻辑层
        3.3.4 细胞球形态学参数计算及自动对焦
    3.4 接口层设计与实现
        3.4.1 基础任务接口
        3.4.2 基础模块任务接口
        3.4.3 运动模块任务接口
        3.4.4 相机流程整合接口
        3.4.5 接口层全局参数
    3.5 底层服务设计与实现
        3.5.1 底层串口通信
        3.5.2 底层培养箱
        3.5.3 底层光学平台
        3.5.4 底层相机
    3.6 形态学参数计算模块
    3.7 数据存储设计与实现
    3.8 系统相关技术介绍
        3.8.1 界面相关技术
        3.8.2 多线程
    3.9 本章小结
第四章 细胞球的分割与形态学参数计算
    4.1 图像采集及样本库建立
        4.1.1 图像采集
        4.1.2 样本库的建立
    4.2 细胞球分割方法概述
    4.3 基于传统方法的细胞球分割
        4.3.1 自适应阈值分割
        4.3.2 OTSU分割
        4.3.3 HSV分割
        4.3.4 Kmeans分割
        4.3.5 结果分析
    4.4 基于深度学习的细胞球分割
        4.4.1 深度学习网络的选取
        4.4.2 U-Net网络结构
        4.4.3 U-Net细胞球分割
        4.4.4 结果分析
        4.4.5 分割评价标准
    4.5 细胞球形态学参数计算
    4.6 本章小结
第五章 系统测试
    5.1 系统功能测试
    5.2 系统性能测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3865825