摘要: 循环肿瘤细胞是一类由肿瘤原发灶脱落并在血液中循环的细胞，循环肿瘤细胞的计数和检测对转移性癌症的诊断和预后以及确定个体化癌症治疗的疗效具有重要意义。肿瘤细胞在血液中循环的过程中，会有大量的细胞死亡，患者的血液中可能同时存在存活和死亡... 展开 循环肿瘤细胞是一类由肿瘤原发灶脱落并在血液中循环的细胞，循环肿瘤细胞的计数和检测对转移性癌症的诊断和预后以及确定个体化癌症治疗的疗效具有重要意义。肿瘤细胞在血液中循环的过程中，会有大量的细胞死亡，患者的血液中可能同时存在存活和死亡的肿瘤细胞。然而，只有存活的肿瘤细胞才有可能促进肿瘤的进一步转移。在检测循环肿瘤细胞的过程中，同时检测肿瘤细胞的活性具有重要的意义。 无透镜全息术作为一种计算成像的方式，近年来，在细胞研究方面取得了显著的进展。由于其对样本的相位比较敏感，对于死亡细胞和存活细胞可以显著区分。基于此，本研究使用无透镜技术结合微流控手段，在超大通量的前提下完成了稀有细胞的检测任务，本文的具体研究如下: （1）搭建了一套无透镜全息成像系统。该系统成像视场高达29.73 mm2,分辨率达到了微米级别。该系统可以实现对生物样本的全息成像，并且通过角谱法实现了对样本的图像重构。 （2）对影响无透镜全息系统成像质量的因素进行了探究。无透镜系统的成像质量与光源、图像传感器、距离设置等因素均有关系，为了达到较高的成像质量，本研究首先对光源的因素进行了探讨。使用不同波长、不同大小的光源分别照射待测样本，并对采集到的全息图像进行重建，以确定成像质量的好坏。随后改变样本与图像传感器之间的距离，通过实验确定了最佳成像距离，系统的分辨率达到了 2.46 μm。 （3）将无透镜技术与微流控方法结合起来，实现了循环肿瘤细胞的检测与活性的测定。首先，设计了用于测试循环肿瘤细胞的微流控器件。考虑到无透镜技术大视场的优点，将微流控器件分为两个区域，每个区域可以同时进样与成像，使系统的通量得到了进一步提高。随后，搭建了一套无透镜微流控成像系统与YOLO V4目标检测模型。使用YOLO V4目标检测网络确定细胞类型，活细胞、死细胞与血细胞的平均检测精度分别达到了 97.88％、97.93％和98.80％。随后，通过不同混合比例实验证明了本系统对活、死肿瘤细胞的准确区分。最后通过检测限实验证明了本系统对循环肿瘤细胞的检测能力，可以从10万个细胞中检测到10个循环肿瘤细胞，并且成功区分其活性。 本课题结合了无透镜成像与微流控技术，采用深度学习网络对无透镜下的细胞图像进行识别与追踪，实现了对不同种类的细胞的计数并且实现了循环肿瘤细胞的活性检测。 收起