一种离体乳腺腺体的介电特性分析方法

摘要

本发明公开了一种离体乳腺腺体的介电特性分析方法，从离体乳腺中分离正常腺体组织，在切片引导下单独定性分析单纯性的腺体组织，同时在腺体内部结合切片信息进一步分析不同年龄段腺体的电导率特性。该方法操作规范，严格控制实验条件，实验结果准确可靠。通过该方法，可以对腺体组织介电特性有更加系统的认识，从而为进一步分析乳腺其他结构或全面分析乳腺器官介电特性提供指导。

说明书

技术领域

本发明属于生物组织介电特性分析技术领域，涉及一种离体乳腺腺体的 介电特性分析方法。

背景技术

自20世纪初以来，人们开展了大量有关人和脊椎动物电导率和介电常数 的测量。组织的介电特性与组织成分、结构、脂肪和水含量，以及组织的生 理学改变（例如：水肿、局部贫血、细胞增值等）有关。尽管生物电阻抗特 性本身并不是生理参数，但由于其可以反映包括细胞数量、细胞形状、细胞 方向及细胞间隙和细胞质的离子浓度在内的一系列生物物理学参数改变信 息，所以具有与生理学和病理学相同的价值。

目前，关于乳腺离体组织的介电特性分析多局限于将乳腺简单划分为正 常组织和病变组织后进行介电特性分析，个别小组即使细分到腺体等类型也 都是简单的将所有腺体归为一类，在腺体内部尚未进行更深入的分析，造成 不同小组测量结果一致性低、同类型组织数据离散型大，为进一步研究乳腺 器官的介电特性造成很大困扰。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种离体乳腺腺体的介电特性分析方法，在 腺体内部进一步细分，并在切片引导下分析不同年龄段腺体的介电特性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种离体乳腺腺体的介电特性分析方法，包括以下操作：

1）将分离的乳腺组织修剪后置于测量盒中，测量盒的两端留有安放电极 片的插槽，中间留有电极针插孔；然后将测量盒置于温度37℃，湿度95%RH 以上的温控箱中；

2）将阻抗分析仪与测量盒相连接后，进行乳腺组织的阻抗值的测量：采 用四电极法对数扫描方式对1Hz～1MHz频率范围内，多点处的阻抗值进行 测量；然后再采用两电极法对数扫描方式对40Hz～10MHz范围内，多点处 的阻抗值进行测量；

阻抗值测量结束后，对测量的组织进行切片处理；

3）将阻抗分析仪所测的阻抗值转化为电导率，以四电极法和两电极法所 得的公共频率4kHz～40kHz内的电导率为基础得到拟合系数；

在10Hz～4kHz范围内，将四电极法所得电导率与拟合系数相乘得到拟 合曲线的低频值；

在4kHz～40kHz范围内，则利用拟合系数对四电极法和两电极法所得电 导率进行加权拟合；

在40kHz～10MHz范围内，直接以两电极法所测电导率作为拟合曲线的 高频部分；

4）通过切片分析腺体组织性质，并结合切片信息分析乳腺腺体组织的电 导率特性。

所述在阻抗值的测量时，将Solartron1294与1260阻抗分析仪连接后， 然后再将Solartron1294阻抗分析仪与测量盒相连接，采用四电极法对数扫描 方式对1Hz～1MHz频率范围内，测量51个点处的阻抗值；

将Agilent4294阻抗分析仪与测量盒相连接，采用两电极法对数扫描方式 对40Hz～10MHz范围内，测量55个点处的阻抗值。

所述乳腺组织的阻抗值的测量控制在组织离体20min之内。

所述的阻抗值转化为电导率是通过以下公式来进行：

σ=d/Rs，其中σ为电导率，d为组织的长度，R为阻抗值，s为组织的 横截面积。

所述在4kHz～40kHz范围内的加权拟合，是将四电极法和两电极法的同 一频率下的结果利用凸组合原理整合作为该频率的电导率。

所述的切片处理是将测量的组织用固定液固定后石蜡包埋，然后切片并 用HE染色；

所述的固定液是由pH7～7.4的磷酸盐缓冲液配制的10%的福尔马林液。

所述通过切片分析腺体组织性质，若腺体组织为正常的腺体组织则进行 其电导率特性分析，否则将不进行电导率特性分析。

所述是将分析不同年龄段的乳腺腺体组织在病理切片上的不同，与不同 年龄段的介电特性结果联系在一起，分析不同年龄段的乳腺腺体组织的介电 特性的不同。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的离体乳腺腺体的介电特性分析方法，从离体乳腺中分离正 常腺体组织，在切片引导下单独定性分析单纯性的腺体组织，同时在腺体内 部结合切片信息进一步分析不同年龄段腺体的电导率特性。该方法操作规范， 严格控制实验条件，实验结果准确可靠。通过该方法，可以对腺体组织介电 特性有更加系统的认识，从而为进一步分析乳腺其他结构或全面分析乳腺器 官介电特性提供指导。

本发明提供的离体乳腺腺体的介电特性分析方法，采用多仪器平行测量， 既拓宽了频率范围，也消除了低频接触阻抗和极化电压的影响，同时还降低 了高频杂散电容的影响。

本发明提供的离体乳腺腺体的介电特性分析方法，对不同年龄的腺体的 介电特性进行分析，能够很好地解释腺体组织介电特性离散性较大的原因。 同时为了解不同个体乳腺发育情况，分析乳腺器官内部各组成结构的形态提 供帮助。

附图说明

图1是离体乳腺腺体的介电特性分析仪器的连接示意图；

图2是41-50岁腺体典型组织切片图；

图3是腺体不同年龄段的介电特性指标电导率的箱式图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明 的解释而不是限定。

本发明提供的一种离体乳腺腺体的介电特性分析方法，首先，对不同年 龄段、不同个体的乳腺病人的离体乳腺组织分离正常腺体组织。接着，对分 离的腺体组织进行介电特性测量，测量结束后，对测量组织实施切片处理。 最后，在组织切片保证组织类型为腺体组织的前提下在腺体内部进行介电特 性分析，再将介电特性结合切片信息进行分析并得出结论。

具体的包括以下操作：

1）将分离的乳腺组织修剪后置于测量盒中，测量盒的两端留有安放电极 片的插槽，中间留有电极针插孔；然后将测量盒置于温度37℃，湿度95%RH 以上的温控箱中；

2）将阻抗分析仪与测量盒相连接后，进行乳腺组织的阻抗值的测量：采 用四电极法对数扫描方式对1Hz～1MHz频率范围内，多点处的阻抗值进行 测量；然后再采用两电极法对数扫描方式对40Hz～10MHz范围内，多点处 的阻抗值进行测量；

阻抗值测量结束后，对测量的组织进行切片处理；

3）将阻抗分析仪所测的阻抗值转化为电导率，以四电极法和两电极法所 得的公共频率4kHz～40kHz内的电导率为基础得到拟合系数；

在10Hz～4kHz范围内，将四电极法所得电导率与拟合系数相乘得到拟 合曲线的低频值；

在4kHz～40kHz范围内，则利用拟合系数对四电极法和两电极法所得电 导率进行加权拟合；

在40kHz～10MHz范围内，直接以两电极法所测电导率作为拟合曲线的 高频部分；

4）通过切片分析腺体组织性质，并结合切片信息分析乳腺腺体组织的电 导率特性。

下面对各个步骤的操作进一步详细的说明。

对不同年龄段、不同个体的乳腺病人的离体乳腺组织分离正常腺体组织 均在征得病人及家属同意后，随机于手术室中严格按照手术操作规范，在临 床医生指导下完成。

在手术结束前将所有仪器调试完毕，测量盒放入温控箱中。温控箱温度 严格控制在37℃，湿度控制在95%RH以上。测量盒包括测量槽和测量盖两 部分，由有机玻璃制成，两端留有插槽用于安放电极片，中间留有电极针插 孔，测量槽中盛放组织的部分尺寸为3cm*0.6cm*0.6cm。

如图1所示，将Solartron1294和1260阻抗分析仪结合，再与测量盒相 连接；同时将Agilent4294阻抗分析仪也与测量盒相连接。

手术结束后按测量盒尺寸将组织进行修剪，修剪完毕放入温控箱中。首 先对Solartron1294和1260阻抗分析仪，通过专业阻抗分析软件Zplot，将频 率范围设置在1Hz～1MHz，扫描点数设置为51个点，同时选择对数扫描方 式采用四电极法进行测量。接着再在40Hz～10MHz范围用Agilent4294阻抗 分析仪采用同样扫描方式测量55个点处的阻抗值，测量方式采用两电极法。

阻抗值测量完成后，对测量的组织进行切片处理；所述的组织切片经过 pH7～7.4的磷酸盐缓冲液配制的10％的福尔马林固定液固定，固定好后石蜡 包埋，由医院病理科切片，HE染色处理。

然后通过切片分析腺体组织性质，并结合切片信息分析乳腺腺体组织的 电导率特性：

利用公式（1）将两台仪器的测量结果——阻抗值转化为电导率：

σ=d/Rs..……….…………….…...….….(1)

其中，σ为电导率，d为组织的长度，R为阻抗值，s为组织的横截面积。

以四电极、二电极两种方法所得的公共频率4kHz～40kHz内的电导率为 基础得到拟合系数；

拟合系数的提出时根据数学中的“凸组合”理论而来。凸组合是指，假 设x1,x2,...,xn是一组对象(具体为两台仪器同一频率下测量的结果)， a1,a2,...,an是n个常数，并且满足a1+a2+...+an=1，那么a1x1+a2x2+...+anxn， 就称为x1,x2,...,xn的凸组合。

在10Hz～4kHz范围内，将四电极法所得结果（电导率）与拟合系数相 乘得到拟合曲线的低频值；

在4kHz～40kHz范围内，则利用拟合系数对两种方法所得结果进行局部 加权拟合；局部是指凸组合定理只在4kHz～40kHz这个频率范围内应用。具 体操作时将两台仪器的同一频率下的结果利用”凸组合原理“整合作为该频 率最终结果。

而40kHz～10MHz范围内，直接以两电极法所得结果作为拟合曲线的高 频部分。

由于两台仪器测量频率范围是不一致的，Agilent4294的频率范围高于 Solartron1294，Solartron1294只能测到1MHZ，即从1MHZ后只有Agilent 4294的测量结果。其次，虽然在40kHz～1MHZ两者仍有公共部分，但两者 结果在这个范围内重合度较高，加上考虑到从1MHZ后只用Agilent4294的 结果，所以一般选择从40KHZ开始就利用4294的结果作为高频部分的结果。

在导电率测量完成后，在与切片分析结果相结合：

通过切片分析腺体组织性质，若腺体组织为正常的腺体组织则进行其电 导率特性分析，否则将不进行电导率特性分析；

而对于腺体组织，将分析不同年龄段的乳腺腺体组织在病理切片上的不 同，与不同年龄段的介电特性结果联系在一起，分析不同年龄段的乳腺腺体 组织的介电特性的不同；将电导率作为分析指标，测量结果直接以箱式图直 观表示。

具体的，切片的选择以病理结果为主，为了保证组织活性，受离体时间 的限制，对获得的组织先进行测量，下面才会做病理切片的分析。病理切片 的目的一是保证测量分析组织确实是想要分析的组织，例如是腺体不是脂肪， 是正常的腺体而不是病变的腺体（图2所示为41-50岁腺体典型组织切片图）； 目的二是用来分析不同年龄段的组织从病理切片上看有什么不同，从而和我 们分析的不同年龄段的介电特性结果联系在一起解释为什么不同年龄段介电 特性结果会不同。

下面给出一些具体的分析结果：分析与年龄的关系

对不同组数据的分布的比较，采用箱式图，结果如图3。从图3中可见， 19-30岁年龄组，腺体电导率最大，均值在1.1s/m；61-70岁年龄组，电导率 最小，均值为0.58s/m。40-50岁年龄段，腺体组织电导率数据离散型较大。 结合病理切片可见，这与该年龄段，一部分女性处于生理期晚期，另一部分 则已经绝经，甚至还有部分女性甚至处于更年期，体内激素水平完全不同， 所以，从图像上看，最大值达0.8s/m，最小值低至0.4s/m。