随着社会发展与环境变化,常见血液病发生率呈快速上升态势。2017与2018年我国血液病医院总诊疗人次分别为28.2万、38.49万。数据统计,我国白血病发病率为2.76/10万,患者5年生存率仅24.8%。儿童及35岁以下人群恶性肿瘤发病率和死亡率中白血病居首位。血常规作为检验科室三大项检查之一,主要通过血细胞分析仪和显微镜法来完成血液系统疾病诊断工作。但血细胞分析仪根据其原理只能进行细胞计数和分类,无法识别细胞形态和内部结构等信息。若提示有异常细胞,仪器无法区分是血液性疾病还是非血液性疾病,甚至当细胞出现结构异常而数量、大小等方面变化不大时还会出现漏诊现象。因此,血细胞分析仪只能作为血液系统疾病的初筛手段。显微镜法观察血涂片是检查血液质量的金标准。通过显微镜观察能够简单、快速判断是否患有血液病或者患有何种血液系统疾病,具有重要的临床应用价值。目前这一方法仍以手工镜检为主,操作步骤较繁琐,不适合大规模开展,且结果易受操作者经验的影响。本课题提出一种全自动血细胞阅片仪,能够很好的辅助医生将血涂片形态学检查流程实现全自动化。用户只需要将待测血涂片放置于阅片仪内的特制卡仓中,仪器便会自动进行上卡、自动聚焦、自动分类等工作。阅片完成后,用户只需要在配套软件端进行血细胞形态学结果审核,审核完毕便结束本次血涂片检查工作。全自动血细胞阅片仪将大大减少实验室操作人员的工作量,有效提升血涂片镜检的质量,对于提高血涂片镜检在血液系统疾病中的作用,具有非常重要的推广价值。本课题研究内容主要分为以下三个部分:1)硬件系统设计与实现。根据医疗器械研发过程中设计原则和流程,进行阅片仪硬件系统功能需求分析,然后制定系统方案。围绕系统方案进行硬件电路的详细设计工作,按硬件电路功能分三大模块:1.主控芯片选型STM32F407,围绕主控芯片搭建最小系统模块;2.根据电源分布需求,制定详细的电源分配方案。选用医用开关电源获得直流24V电压输入系统,再通过降压芯片LM2595-ADJ获得5V电压作为部分芯片和外设电源输入,通过LM1117-3.3降压芯片获得3.3V电压作为主控芯片电源输入;3.外设驱动电路的设计,大力矩牵引部件采用TMC260芯片设计大电流驱动单板;镜检扫描平台选用TMC2209芯片设计静音防抖驱动电机单板;主控电路板与各电机驱动板之间选择以CAN通讯方式互联。2)软件系统设计与实现。课题软件部分包括下位机驱动程序与上位机软件开发。其中下位机驱动程序以STM32F407芯片为核心资源、以Free RTOS操作系统为框架设计实现,选用基于logistic回归函数模型设计多视野快速聚焦算法并实现电机驱动模块。其中针对血涂片有效染色区域设计S型低倍扫描路径。通过建立坐标系获得白细胞准确位置,然后驱动平台进行高倍视野快速定位。上位机软件模块中使用QT Creator设计出全自动血细胞阅片仪软件操作界面,详细包括实现白细胞图片的显示、样本测试、结果查询、数据通讯等功能。3)系统集成与实验分析。该部分主要对以上硬件设计模块和软件设计模块进行调试与系统集成,通过整机实验获得实验数据,最终分析得出整机性能和功能评价。首先对硬件电路模块进行上电测试,各电路板上关键电压测试点数据正负偏差不超过0.1V。然后进行上下位机之间的数据通讯测试,通过设置阻塞与非阻塞测试实例,得出丢包率0%。在功能良好的电路系统上植入电机驱动程序,对535例血涂片样本反复进行扫描平台测试。每例样本通过获得50张低倍视野图进行白细检测识别,再利用所得白细胞坐标信息,转换高倍镜准确定位并聚焦采图,测试结果显示均符合要求。最后对以上血涂片样本进行整机实验,最终得出以下数据结果:单个样本10倍镜下扫描一次平均耗时约40秒,完成一次100倍镜下聚焦平均耗时约3秒,完成一个样本测试平均耗时约3min,仪器分类耗时明显少于人工分类。最终课题从硬件系统设计实现、软件系统设计实现、系统集成和实验分析等多个方面实现全自动血细胞阅片仪的研制。该设备很好的提高了临床实验室工作效率,完成检测结果同时又能保证质量,具有较高的应用价值,值得推广。