3.新乡医学院人体解剖学教研室，河南 新乡 453003）
摘 要：目的：通过电镜技术观察不同运动负荷下心肌胶原纤维的形态学变化特征。方法：将36只Wistar大鼠随机分成对照（C组）、一般运动负荷组（NS组）、超负荷（O组），每组各12只，分别给予一般负荷、中等负荷、超负荷的运动训练。8周后, 断头处死，取出心脏左心室前壁、左室肌处两组组织块分别作透射和扫描电镜观察。结果：正常组胶原纤维的形态分为粗纤维、细纤维和微细纤维三种；心肌结构完整。一般运动负荷组，心肌束间或肌束内较粗胶原纤维大量增生；心肌细胞体积略显增大，体积增大。超负荷组，心肌细胞间胶原纤维大量增生，心肌束间或心肌束粗大胶原纤维过度增生。结论：运动超负荷可致胶原纤维增生，从而导致心肌扩张功能与收缩功能的降低。
关键词：运动负荷；胶原纤维；超微结构；心脏
中图分类号：G804.2文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)10-1365-04
Morphology Changes of Collagen Fibers in Rats Heart in Electronmicroscope under Different Exercise Loads
ZHAO Bing1,2, WANG Qing-zhi3, WEN Xiao-jun3, WANG Li-dong2, ZHANG Xi1
（1.Third Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, Henan China; 2. Laboratory of esophageal cancer in
Henan Province, Zhengzhou 450052, Henan China; 3. Xinxiang Medical College, Xinxiang 453003, Henan China）
Abstract:Objective: To observe the changes of collagen fibers in rats' cardiac muscle (CM) in electron microscope under different exercise loads. Methods: Thirty-six rats are divided into control group (C group), normal swimming group (NS group) and overload group (O group) .Three groups are given normal, middle and overload swimming training respectively for 8 weeks. Then all rats are killed by decapitation, and taken out the antetheca and papillary muscle of left ventricle, and the changes of collagen fibers are observed through transmission and scanning electron microscope. Result: In control group, crude fibers, small fibers and microfilament of collagen fibers can be seen, and the cardiac muscle architectonic is integrated. In normal swimming group, the crude fibers much increase in muscle bundle blank and muscle bundle inner. And the bulk of cardiac muscle cell slightly increases, the number of mitochondrion increases. In overload group, the crude fibers remarkably increase in muscle bundle blank, and the cardiac muscle architectonic is destroyed. Conclusion: Overload training can lead to the crude fibers of cardiac muscle cell increasing, and it may be lead to broaden function and retracted function depressing.
Key words: exercise load; crude fiber; ultramicrostructure; heart
心肌是由心肌细胞和心肌间质（extracellular matrix, ECM）构成，心肌间质又以胶原纤维为主，构成心肌的框架结构，是维持心脏结构和功能不可缺少的重要组成部分。近年研究表明，心肌胶原纤维不仅对心肌细胞具有支持和连接作用，而且在协调心肌肌力的传递、营养物质的输送、信息的传递等方面都起着重要的作用[1]。通过电镜观察不同运动负荷下心肌胶原纤维的形态学变化特征及其对心功能的影响，为最终阐明运动与心脏的生理、病理变化机制提供理论依据，并为科学制定训练计划和有效预防心脏损提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 动物分组和训练 雄性Wistar大鼠36只，体重180～220 g（新乡医学院实验动中心提供），随机分成3组，每组12只: 对照组，常规饲养，不加干预；一般运动负荷组，进行中等强度游泳训练，游泳池体积为200 cm×70 cm×80 cm，水深60 cm，水温34～36℃，每周训练6 d，1次/d。第一次下水10 min，此后逐日累加到第1周末时游泳时间达到60 min，第2周末时每天达到120 min。以后维持这一运动量直至第8周; 超负荷组，前2周的训练安排同一般运动负荷组，第3周给予高强度训练：开始时每天在大鼠尾部负体重1％的重量游120 min。以后逐渐增加负重，在周末时负重重量达到体重4%～5%。从第4周开始每天上、下午各训练一次，游泳时人为地用玻璃棒驱赶大鼠使其不停游动，发现有力竭表现时（在水下10 s不能浮上），捞上水面休息5 min后继续训练至满120 min，以后保持这一运动量直至第8 周[3～5]。
1.2 标本收集与切片制作 各组大鼠训练满8周后断头处死,取出心脏左心室、左肌处取两组组织块分别作透射和扫描电镜观察。透射电镜组织块大小均为1 mm×1 mm×1 mm，前者置入4％戊二醛固定液，4℃固定。然后组织块经1％锇酸后固定、脱水、包埋、超薄切片、染色后在日立H-7500透射电镜下观察组织亚微结构。扫描电镜的组织块大
小分别为2 mm×3 mm×5 mm, 呈成条状，4％戊二醛4℃固定, 经冲洗、脱水、干燥、喷金后在扫描电镜下观察、照相。
2 结 果
2.1 不同运动负荷组左心室与左肌扫描电镜观察
2.1.1 正常组左心室与左肌胶原网络的立体形态 在扫描电镜下,心肌胶原纤维比较丰富。胶原纤维呈粗纤维、细纤维和微细纤维三种。粗纤维数量较少，跨越若干个心肌细胞，环绕与心肌细胞群外，有纵、横两种走向，纵向纤维体平行，横向纤维与心肌细胞近乎垂直比心肌细胞大，似“腰带”状把心肌细胞捆扎成束。横向纤维再走行上可以发出分支或斜行。细纤维数量较多，从层面上看，位于粗纤维深层，连于粗纤维之间，交织成网。细纤维的编制形式复杂，规律性不明显。细纤维一般比较短，在几个心肌细胞表面，或跨越邻近的几个细胞（图1）。细纤维可以是粗纤维的分支，向深层像树根一样延伸为微细纤维。微细纤维紧贴心肌细胞表面，排列紧密而细腻，形似“毯膜”,包裹心肌细胞。正常情况下微细纤维形成心肌细胞完整的膜鞘。在相邻的心肌细胞边缘微细纤维存在局部交织粗、细、微细三种胶原纤维相互交织，形成层次分明、立体明显的胶原网络结构，均有一定张力。在心肌细胞表面贴附一些散在的大小不等纤维细胞，有些纤维细胞被悬吊在纤维网之间，形成了细胞外的一个三维空间结构（图2）。
图1 正常组左心室肌，图2 正常组左肌，
扫描电镜，×1 200扫描电镜，×2 000
2.1.2 一般运动负荷组胶原纤维变化情况 一般运动负荷组时，心肌束间或肌束内较粗胶原纤维大量增生，呈“条索状”或“树枝状”样向下逐级延伸，呈波浪形弯曲或线形分布，并相互交织，网络着心肌束(图3)。在肌上也可见到胶原束打成的结节，粗细不等的胶原纤维多呈“条索状”以垂直或斜交的方式借肌内膜心肌纤维连接。心肌细胞肥大且细胞间胶原纤维连接紧密（图4）。
图3 一般负荷组左心室肌，图4 一般运动负荷组左乳
扫描电镜，×2 000头肌，扫描电镜，×2 000
2.1.3 运动超负荷组胶原纤维变化情况 超负荷组，心肌细胞及细胞群间胶原纤维大量增生，胶原从粗到细分级明显，从一大束胶原形成的结节处向下均为细胶原，相互交织成网形成心肌细胞的“网格状”居室，包裹着心肌细胞（图5）；在心肌束间或心肌束过度增生的粗大胶原纤维成束成网呈波浪状、螺旋式或网格型相互编织分布，粗细明显分级分布，细纤维形成明显的网格,心肌束间隙较粗的胶原纤维向心肌层伸入；同时发现左肌有肌纤维与胶原纤维断裂现象（图6、7）。
图5 超负荷组左心室肌，图6 超负荷组左心室肌，
扫描电镜，×2 000扫描电镜，×1 200
2.2 不同运动负荷组左心室与左肌透射电镜观察
2.2.1 正常组心肌超微结构的变化 心肌结构清晰，肌丝排列整齐，Z线、M线、I带、A带清晰，肌膜完整；线粒体数量较多，呈带状排列，嵴排列整齐，规则，线粒体膜完整，核双层结构清晰，核仁明显，闰盘未见扩张(图8)。
图7 超负荷组左肌，图8 正常组左心室肌
扫描电镜，×2 000透射电镜×2 000
2.2.2 一般运动负荷组心肌超微结构的变化 一般运动负荷组大鼠心肌组织结构肌丝排列整齐,数量增加,明暗带相间,结构清晰。心肌细胞体积略显增大，T管亦稍有扩张，同时和肌浆网分布于Z线，线粒体数量明显增多，体积增大，核膜双层结构清晰可见，核仁清楚，线粒体膜完整(图9、10)。
图9 左心室一般负荷组图10 左肌一般负荷组
透射电镜×4 000透射电镜×6 000
图11 左心室超负荷组透射电镜×8 000
2.2.3 超负荷组肌超微结构的变化 超负荷组大鼠心肌组织结构完整度破坏，肌纤维粗细不均，Z线不规则增宽，肌丝排列紊乱，肌节阶段性变宽或变短，肌丝扭曲断裂明显，部分肌纤维阶段性变性，闰盘失去台阶状结构，闰盘出现明显扩张、甚至有的闰盘失去正形性状。肌纤维与线粒体的排列关系严重破坏，排列混乱；线粒体膜完整性破坏，嵴排列欠完整，发生不同程度的断裂，髓样变，结构模糊不清，甚至消失，基质电子密度降低，有的基质溶解呈空泡结构，核膜还基本完整，但可见周边有切迹或皱缩(图11)。
3 讨 论
3.1 扫描电镜下不同负荷组心肌胶原纤维变化特征 在以往的研究中大多是对心脏与心肌细胞、毛细血管等方面，特别是在运动对心肌超微结构的影响，蛋白质代谢调控在运动心肌适应机制以及心肌内分泌功能，蛋白合成激素受体功能和其他因子调节功能上进行了大量研究，为揭示运动心肌肥大变化机制提供了重要途径。但却忽视了对运动与ECM的探索，而实质上许多心脏病患者都与心肌胞外间质密切相关，ECM的形态结构与生化重塑都会以不同程度影响心脏的功能[6,7],心肌中胶原网络结构的生理意义及其在心脏疾病时的改变成为现代心脏病学研究领域中的一个新的热点。Weber等[8]首次提出了间质性心脏病的概念，从而对心脏病的研究开创了一个新的领域。ECM中的微妙结构较心脏本身更易在不同运动负荷中发生变化，甚至影响心脏的功能，进一步观察分析心肌间质胶原网络结构的分布方式对阐述运动心脏的功能变化具有重要现实意义。本文观察发现，心肌间质胶原网络结构在心肌、毛细血管及心内膜之间大量的胶原纤维基本上以下几种方式相联接，即“网格状”联接，横向纤维与心肌细胞近乎垂直比心肌细胞大，似“腰带”状把心肌细胞捆扎成束，广泛分布于心肌细胞群及肌内膜上，形成心肌细胞的居室，此结果证实了Weder等[9]的观点。“树枝样”联接，细纤维是粗纤维的分支，向深层像树根一样延伸为微细纤维, 以垂直或斜角方式存在于肌束膜、肌内膜上;直线型联接，所有的胶原纤维彼此连续成网，形似蜂窝，相邻的心肌细胞间为一层胶原纤维膜相隔。在若干个心肌细胞之间有较粗大的胶原纤维，这些粗纤维与其他胶原纤维连接成网，粗的胶原纤维位于若干个心肌细胞之间，把心肌细胞分割形成细胞群。陈小讯等认为心肌间质的胶原主要以粗、细两种纤维形式存在，粗纤维主要走行于心肌细胞间，组呈粗大的框架结构；细纤维则以粗纤维为支架编织成网，包裹于心肌细胞和毛细血管的表面，将心肌细胞固定于其间。心肌间质胶原网络的这种组合形式对稳定心壁的结构很有意义,在阻止心肌肌小节的过度伸张,防止心肌细胞在收缩时移位;细胶原纤维编织成的包裹在细胞和血管的鞘状结构可以使心肌收缩时,产生的力在细胞间迅速传导,保证各心肌细胞的功能协调一致。并认为胶原纤维与细胞表面的任何部位均可连接[10～13]。
本研究与以往研究在胶原纤维束的分类和排列上有所不同。实验观察到粗纤维多位于心肌细胞束间，纵、横两种走向，纵与心肌细胞平行，横与心肌细胞近乎垂直，这些粗纤维主要功能是约束细胞群，使其成为较大的收缩单位；细纤维一般行程短，相互交织成网，笼罩邻近的心肌细胞，这种排列对心肌细胞舒缩时力的传递、防止细胞滑脱和错位、维持心肌张力起重要的作用；微细纤维包裹心肌细胞，形成一层绝缘膜，可能有利心肌电位的传导[14],存在于心肌细胞间及细胞群间，在肌切片上更为常见;总之心肌间质胶原网络是一个由心肌束、细胞群到细胞间、细胞内及心内膜和心肌毛细血管间的一个三维空间结构网络。田振军等[15,16]认为在细纤维之间存在许多纤维同交一点的聚集点，这些聚集点附于心肌细胞表面，细纤维由聚集点向四周辐射，是细纤维的附着点。本研究在不同组均发现有较大的胶原纤维束交一点相汇打结，像树根一样分级延伸为微细纤维，微细纤维附着在心肌细胞表面，排列紧密而细腻，形似“毯膜”,包裹心肌细胞，决定心肌硬度，粗细两种纤维均不与细胞接触,而纤维之间拥有较大的网眼,这一层纤维密度很大,把心肌细胞全部包裹,因此微细纤维是保持心肌细胞正常电位传导非常重要的绝缘体,如果此膜损坏或断裂,可能会影响心脏功能。本文观察结果表明，一般运动负荷条件下，心肌束间，心肌细胞间借肌束膜及肌内膜胶原纤维增生，以适应心肌细胞肥大收缩力增加从而保证心肌间力的传递;运动超负荷条件下，心肌束间，心肌细胞群及细胞间大量胶原纤维不成比例增生，可见胶原纤维粗大成束成网以波浪形或网格状广泛分布，在小动脉壁上及心内膜下胶原纤维过度增生，限制了心肌细胞的伸长与缩短，增加了心肌的僵硬度，使心肌细胞之间力的传递受阻，血管壁的弹性降低，心肌血氧供应功能遭到破坏。发现的肌有肌纤维与胶原纤维断裂现象也许也是因为心脏长期强有力的收缩导致缺氧情况而引起的损伤。同时心内膜对缺血缺氧很敏感，运动超负荷导致心内膜胶原纤维层增厚，内皮细胞受到损伤，这可能是因心肌肥厚的原因导致。此结果与Weber等[9]报道的压力超负荷性心肌肥厚结果相类似。
3.2 透射电镜下不同负荷对心肌亚微结构的影响 心脏的机能状态是决定运动训练水平的重要因素之一，直接关系运动成绩的好坏，尤其对耐力运动员。本研究通过不同运动负荷观察了心肌的超微结构变化。心脏超微结构改变能较直观地反映心肌细胞及间质重塑。构成心脏的细胞中，心肌细胞仅为心脏细胞总数的1/3，而体积却占心脏结构的75%，所以心肌细胞重塑是心脏形态结构重塑的重要方面。心肌间质部分有成纤维细胞、胶原纤维、血管平滑肌细胞、巨噬细胞等。适宜负荷后运动心脏的超微结构特点:1) 心肌细胞体积增大，心肌纤维增粗。2) 线粒体均匀增大，线粒体变密，基质电子密度增强。3) 横小管扩张增大，闰盘连接不同程度改变。长期过度负荷可导致心肌肌丝紊乱，部分肌丝断裂，并出现心肌纤维化、结缔组织增生肌节异常、线粒体肿胀、峭断裂及钙超载、毛细血管密度下降等现象[5]。佟长青等[18]发现运动性心脏心肌超微结构亦有病理变化，主要是水盐代谢障碍，表现为肌浆网扩张，钙超载，而病理性心脏主要表现为蛋白质合成及能量代谢受损。目前研究较一致认为，过度负荷导致心肌损伤的机制是血液动力学及内分泌改变引起心肌缺血缺氧及代谢障碍，并形成恶性循环所致。本研究从微观上证实了运动心脏与功能相适应的结构改变。过度负荷组超微结构显示肌丝、闰盘、线粒体发生一系列病理性改变，可能是由于长期缺血缺氧，或缺氧累加使细胞发生不可逆的结构改变，如肌丝断裂、线粒体膜的融合、嵴结构模糊消失、空泡的出现。一般运动组心肌表现为与有氧代谢功能增强相适应的生理性肥大，线粒体随着细胞体积的增长而成比例的增长，和线粒体数量增加，肌节排列整齐而更适应心脏快速收缩的协调性。可见适宜的运动负荷提高心脏的机能，相反，长时间的超负荷训练对心脏造成损伤。
总之，实验证明运动超负荷可致心肌胶原纤维增生，
可能是导致心肌扩张功能与收缩功能降低的主要原因之一。而有关运动负荷与心肌间质胶原网络重塑的调控及分子生物学机制有待作进一步研究。
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通过显微镜观察、燃烧法、溶解法、红外光谱分析法研究了芳香族聚酰胺纤维外观形态及各项物理、化学特征，得出简单快速的芳香族聚酰胺纤维定性鉴别方法。
关键词：芳香族聚酰胺纤维；定性分析；鉴别
Abstract： The paper was based on the transverse and vertical configuration， burning behavior， solubility， infrared absorption spectrum to study the appearance and physical-chemical characteristics of the aromatic polyamide fibers. A simple and fast method of aromatic polyamide fibers was obtained.
Key words： Aromatic Polyamide Fibers； Qualitative Analysis； Identification
在我国芳香族聚酰胺纤维简称“芳纶”，是一种综合性能优异、技术含量和附加值较高的特种纤维[1]；其力学性能优异，化学性能稳定，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、防切割、重量轻、绝缘性好、耐磨性佳、抗老化性强等优良性能[2-4]，在先进复合材料、军事国防、建材设施、特种防护服装、体育运动器材、电子通信设备等领域具有广阔的应用前景[5]。
芳香族聚酰胺纤维种类多，结构性能差异大，用途广泛。本文主要针对聚间苯二甲酰间苯二胺纤维（简称芳纶1313，缩写PMIA）、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（简称芳纶1414，缩写PPTA）以及我国自主研发并实现产业化生产的聚苯砜对苯二甲酰胺纤维（简称芳砜纶，缩写PSA）三种纤维结构相近、性能相似、较难区别的问题，研究这三种芳香族聚酰胺纤维的主要性能，并找出简便快捷的定性鉴别方法。
1 试验
1.1 试验材料与仪器
纤维：芳纶1313纤维：NOMEX?（美国杜邦公司）；芳纶1414纤维：KEVLAR?（美国杜邦公司）；芳砜纶纤维：TANLON?（上海特安纶纤维有限公司）。
试剂：硫酸；盐酸；硝酸；氯化锌；氢氧化钠；次氯酸钠；硫氰酸钾；环己酮；二甲基甲酰胺（缩写DMF）；二甲基乙酰胺（缩写DMAC）；二甲基亚砜（缩写DMSO）；甲酸；冰乙酸；丙酮；乙腈；苯胺；苯酚；苯酚四氯乙烷；二氯甲烷；吡啶；四氢呋喃；四氯化碳；二氧六环；乙酸乙酯；氢氟酸；二 烷；氯苯；甲苯；二甲苯。上述药品均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司）。
仪器：LEICA DM 500光学显微镜（德国徕卡仪器公司）；Thermo Nicolet 380红外光谱仪（美国热电集团）；电热恒温振荡水浴锅（上海福玛试验设备有限公司）；Memmert烘箱（德国美墨尔特仪器公司）；BSA244S-CW电子天平（德国赛多利斯集团）。
1.2 芳香族聚酰胺纤维的表征与测试方法
1.2.1 表观形态特征
将芳香族聚酰胺纤维置于载玻片上，滴加一滴甘油，盖上盖玻片，放置在LEICA DM 500光学显微镜的载物台上，使用放大倍数为200倍的镜头观察芳香族聚酰胺纤维的纵向形态；将纤维整理成束，制作芳香族聚酰胺纤维的横截面切片，使用放大倍数为400倍的镜头观察其横截面形态[6]。
1.2.2 燃烧性状测试
观察芳香族聚酰胺纤维靠近酒精灯火焰、接触火焰，在火焰中和离开火焰时的燃烧现象、燃烧气味及燃烧后残留物的形态特征[7]。
1.2.3 溶解性能测试
对芳香族聚酰胺纤维在不同试剂和不同温度下的溶解性能进行研究。
取少量的芳香族聚酰胺纤维放入三角烧瓶中，注入试剂（浴比1：100），在常温或加热的情况下摇动60min并观察纤维的溶解情况。
1.2.4 红外光谱表征
将芳香族聚酰胺纤维整理成束，使用Thermo Nicolet 380红外光谱仪获得芳香族聚酰胺纤维的红外吸收光谱。
2 结果与讨论
2.1 表观形态特征分析
芳香族聚酰胺纤维在显微镜下观察结果如图1至图6所示。
图1 芳纶1313纤维的纵向形态（×200）
图2 芳纶1313纤维的横截面形态（×400）
图3 芳纶1414纤维的纵向形态（×200）
图4 芳纶1414纤维的横截面形态（×400）
图5 芳砜纶纤维的纵向形态（×200）
图6 芳砜纶纤维的横截面形态（×400）
芳香族聚酰胺纤维的纵向和横截面形态特征见表1。
表1 芳香族聚酰胺纤维的纵向和横截面形态特征
由纵向形态特征可见：芳香族聚酰胺纤维纵向形态均表面平滑，芳纶1313纤维沿纤维纵向有明显沟槽，芳纶1414纤维有明显的竹节形态，芳砜纶纤维沿纤维纵向略有沟槽。
由横截面形态特征可见：芳香族聚酰胺纤维横截面形态各有特点，芳纶1313纤维近似哑铃形，芳纶1414纤维近似圆形，有的会出现似中腔形态；芳砜纶纤维近似心形。
通过显微镜下观察纤维纵向形态和横截面形态特征可以为芳香族聚酰胺纤维初步定性提供依据。
2.2 燃烧性状试验分析
芳香族聚酰胺纤维的燃烧特征见表2。
由表2可见，芳香族聚酰胺纤维具有在接近火焰时微缩、接触火焰时不熔、离开火焰时自灭、产生特殊芳香气味独特的特征，可以为芳香族聚酰胺纤维初步定性提供依据。
2.3 溶解性能试验分析
[关键词] 老年特发性肺间质纤维化；肺纤维化和肺气肿综合征；临床特征
[中图分类号] R563 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2016）11（c）-0001-04
[Abstract] Objective To compare the clinical features for elderly patients with IPF （Idiopathic Pulmonary Fibrosis） and CPFE （Combined Pulmonary Fibrosis and Emphysema Syndrome）， study the patient’s prognosis and provide the objective basis on the clinical diagnosis. Methods Convenient selection 60 patients with pulmonary fibrosis treated from January 2015 to February 2016 in our hospital were selected. The subjects were divided into IPF group and CPFE group according to the clinical types， 30 cases each group. The patient’s clinical data， laboratory examination， imaging data， pulmonary function test was analyzed. Results The smoking rate for CPFE group was higher than IPF group （P0.05）；the HRCT imaging features of honeycomb， mediastinal lymph node enlargement， evaluation score of pulmonary fibrosis， traction bronchiolectasis for two groups was not significantly different （P>0.05）； the features of image grids for two groups was significantly different （P
[Key words] IPF； CPFE； Clinical features
特发性肺间质纤维化（Idiopathic Pulmonary Fibrosis，IPF）是一种好发于老年人群的慢性肺间质性疾病，其主要临床表现为进行性呼吸困难及限制性的通气功能障碍。而肺纤维化和肺气肿综合征（Combined Pulmonary Fibrosis and Emphysema Syndrome，CPFE）则是以肺纤维化与肺气肿两种病理改变共存于一体的临床综合征，是近年来被不断关注的一种呼吸系统疾病[1]。因该病是肺纤维化与肺气肿两种病理改变并存于一体，而两者单独存在时其病理特点本就各不不同，因而对于两者共存于一体后的临床特点是近年来研究和关注的重点，这也为临床诊治本病奠定了一定的基础。当前，已有相关研究[2-4]，揭示出CPFE的相关临床特征，为进一步研究探讨CPFE的临床特征，笔者从CPFE与IPF的临床特征比较角度入手，方便选取2015年1月―2016年2月于该院收住诊治的60例肺纤维化患者为该临床研究对象，开展该临床研究，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
方便选取于该院收住诊治的60例肺纤维化患者为该临床研究对象，依据其确诊疾病类型分为老年特发性肺间质纤维化组（IPF组）与肺纤维化和肺气肿综合征组（CPFE组）两组，每组均为30例患者，所有患者均符合IPF及CPFE的诊断标准[5]和该研究的纳入标准及排除标准，均自愿接受该项临床研究及签署相关知情同意书。其中IPF组患者男性20例，女性10例，年龄62～83岁，平均年龄为（72.5±3.4）岁，病程3～10年，平均病程（6.5±2.5）年，有吸烟史15例；CPFE组患者男性21例，女性9例，年龄63～84岁，平均年龄为（73.6±3.3）岁，病程4～13年，平均病程（8.5±7.3）年，有吸烟史16例。该研究已通过该院伦理委员会批准 。回顾性分析两组患者的一般资料（性别、年龄、病程、吸烟史）差异无统计学意义（P>0.05），存在可比性。
1.2 方法
对所有患者入院后均行以下相关检查。
1.2.1 血气分析 行动脉血气分析检测，记录动脉血氧分压PaO2、动脉CO2分压PaCO2及P（A-a）O2等相关指标参数。
1.2.2 肺功能检查 行肺功能检查，记录肺总量（TLC）、用力肺活量（FVC）及第1秒用力肺活量与用力肺活量之比（FEV1/FVC）等肺功能指标参数。
1.2.3 影像学检查 行胸部高分辨率CT（HRCT）检查。记录其蜂窝、纵膈淋巴结肿大、网格影、肺纤维化评分及支气管牵拉扩张等影像学表现。
1.3 观察指标
1.3.1 一般情况指标 观察两组患者性别、年龄、吸烟史等方面指标方面的差异。
1.3.2 临床特征指标 观察两组患者在血气分析、影像学检查、肺功能等方面的差异。
1.3.3 肺纤维化评价标准 依据肺纤维化病变范围进行评分，分为0～4分5个分值段[6]。0分：无肺纤维化；1分：肺纤维化病变范围占比≤25%；2分：肺纤维化病变范围占比为25%～50%；3分：肺纤维化病变范围占比为51%～75%；4分：肺纤维化病变范围占比≥75%。
1.4 统计方法
该研究中各项数据均应用SPSS 17.0统计学软件进行统计学处理。计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用t检验；计数资料以[n（%）]表示，采用χ2检验。以P
2 结果
2.1 两组患者一般情况指标比较
与IPF组患者相比较，CPFE组患者在性别、年龄、平均病程、吸烟史等方面，其差异无统计学意义（P>0.05）；见表1、表2。
2.2 两组患者肺功能指标比较
CPFE组患者在肺总量（TLC）、用力肺活量（FVC）及第1秒用力肺活量与用力肺活量之比（FEV1/FVC）等肺功能方面与IPF组患者，其差异具有统计学意义（P0.05）；见表3。
2.3 两组患者血气分析指标比较
两组患者在PaO2、PaCO2及P（A-a）O2等血气分析指标上，其差异无统计学意义（P>0.05）；见表4。
2.4 两组患者影像学指标比较
两组患者在蜂窝、纵膈淋巴结肿大、肺纤维化评分及支气管牵拉扩张等HRCT影像学检查指标方面，其差异无统计学意义（P>0.05），而在网格影指标上，差异有统计学意义（P
3 讨论
肺纤维化和肺气肿综合征主要包含肺纤维化和肺气肿两种病理改变，该病具体是两种疾病同时合并存在还是一种疾病的不同临床表型，尚未得到明确证实，值得商榷[7]。临床上，该病与单纯的老年肺间质纤维化具有很多相似的临床表现和特征，对于确诊该病及鉴别诊断有一定的干扰，因此，研究两者之g的临床特征，具有重要的临床意义 ，可以为诊治该病提供了更多的客观依据。
该研究结果显示，CPFE组患者吸烟率高达93.33%明显高于IPF组的50%（P0.05），而在网格影指标上，差异有统计学意义（P
综上所述， CPFE多见于吸烟人群，其整体肺容积高于IPF，且较接近于正常水平，但弥散功能显著下降是其主要特点，HRCT上以小叶中央型肺气肿为主要影像学特点。然而，该研究尚存在诸多不足，由于受到各种条件限制，研究样本量较少，观察指标较为简单，缺乏多中心、大样本的循证临床研究，这将是进一步研究与探讨的方向。
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关键词：卵巢纤维瘤；纤维卵泡膜细胞瘤；CT扫描
卵巢纤维瘤和纤维卵泡膜细胞瘤均属于卵巢性索间质细胞肿瘤，其中卵泡膜细胞瘤发病率较低，而卵巢纤维瘤发病率则相对较高，两者术前发现率较低，多数患者是在手术中发现[1]，本文将CT扫描应用于已确诊的患者诊断中，通过分析两类肿瘤的CT影像学特征，探讨CT扫描技术在两者临床诊断中的应用价值。
1资料与方法
我院2012年5月～2014年5月共收治卵巢纤维瘤和纤维卵泡膜细胞瘤患者27例，所有患者经手术和组织病理检查证实卵巢纤维瘤21例，纤维卵泡膜细胞瘤6例，27例患者临床资料完整，其中患者年龄44～61岁，平均年龄（49.3±2.2）岁，绝经后患者9例，伴有其他妇科疾病7例，其中子宫肌瘤1例，子宫息肉2例，子宫内膜增殖4例，所有患者宫体形态正常，未见卵巢癌、宫颈癌等其他妇科恶性肿瘤，取患者清晨空腹静脉血检测典型肿瘤标志物CA125[2]，其中有12例患者血清CA125含量>600 U/ml，6例纤维卵泡膜细胞瘤患者无任何临床症状，21例卵巢纤维瘤患者中伴腹痛4例，阴道出血3例，下腹部肿块7例。采用德国西门子公司的Sensation16排螺旋CT扫描仪，扫描的层厚为7～9 mm，扫描的层距控制在4～6 mm，27例患者中平扫13例，平扫联合多期增强14例。
2结果
2.1诊疗及并发症情况统计 我院2012年5月～2014年5月送检标本中有1025例标本检出卵巢肿瘤，其中21例标本为卵巢纤维瘤，发生率为2.05%（21/1025），6例标本为纤维卵泡膜细胞瘤，发生率为0.58%（6/1025），共同发生率为2.63%（27/1025），手术或组织病理检查显示，病史在3～25 w，其中腹痛后就诊发现者4例，下腹部有明显肿块入院检查发现5例，体检中发现者11例，阴道出血后就诊发现者2例，所有患者均为偶然发现。组织病理学检查发现3例患者肿瘤内出血，单侧输尿管受压1例，病灶周围腹水6例，肾积水1例，组织切片检查未发现远处转移。
2.2 CT扫描影像图特征
2.2.1病灶部位及大小27例患者中病灶位于左侧18例，病灶位于右侧9例，卵巢纤维瘤与纤维卵泡膜细胞瘤病灶大小不一致，后者病灶普遍大于前者，其中卵巢纤维瘤患者有10例病灶>11cm，病灶为7.1 cm×8.3 cm×5.0 cm～13.1 cm×10.5 cm×9.7 cm，病灶大小中位数为9 cm，纤维卵泡膜细胞瘤患者有2例病灶>21cm，病灶最大为25.4 cm×21.8 cm×19.6 cm，病灶最小为11.7 cm×13.5 cm×10.9 cm，病灶大小中位数为18 cm，病灶多位于附件区，病灶过大患者会牵引附件导致肿瘤移位。
2.2.2肿瘤形态及平扫特征卵巢纤维瘤CT平扫影像图显示为实性，病灶形状多为类圆形或椭圆形，浅分叶可见于瘤体较大者，本文21例卵巢纤维瘤患者中可见浅分叶2例，病灶性状为类圆形14例，病灶形状不规则1例；纤维卵泡膜细胞瘤CT平扫影像图显示囊性3例，囊实性2例，实性1例，实性与囊性之间分界明显，囊壁延续于实性区，囊壁厚度均匀，肿瘤整体边缘清晰，囊性或囊实性密度与软组织相当，23例可见明显完整的包膜。
2.2.3肿瘤密度及强化征象卵巢纤维瘤、纤维卵泡膜细胞瘤CT平扫密度与瘤体大小和生长速度显著相关，尤其是实性瘤CT平扫密度特征性明显，当实体瘤病灶较小时，其CT平扫影像图显示密度与软组织相当，整体密度均匀，CT值约在30～60 Hu，而瘤体生长速度较高的患者CT平扫显示病灶密度更低，仅略高于周围腹水，CT值仅为15 Hu，核分裂值为2～3/10 HPFs，相比其他实体瘤CT值明显降低，实体瘤中病灶较大者CT平扫影像图可见明显钙化点和低密度区，这是由于瘤体过大存在一定变性或坏死所造成，瘤体内的钙化点呈现不均匀分布的条形或放射状，变性或坏死区呈现液性密度；CT扫描多期增强后影像图显示密度明显降低，远低于周边正常子宫肌密度，CT值在90～124 Hu，其中仅有4例表现为轻度强化，CT值在45～80 Hu，其他23例无强化表现，囊性病灶、大实体瘤中变性坏死区无强化征象。
3讨论
卵巢纤维瘤和纤维卵泡膜细胞瘤多属于良性肿瘤，早期发现后进行手术治疗可以完全痊愈，但如果发现较晚不排除恶变可能[3]，但上述两类肿瘤无明显临床症状，尤其是纤维卵泡膜细胞瘤，几乎无任何临床表现，而卵巢纤维瘤所表现的腹痛、阴道出血、下腹部肿块等临床特征，从而极易造成误诊[4]，常见方法有血清肿瘤标志物含量检测，影像学检查及组织病理学检查，在所有鉴别诊断手段中影像学检查具有快速、便捷及无创等优点，因此也是临床诊断中最常用的方法，但CT、MRT等影像学检查方法临床诊断准确率不高，影像学图像无明显特征，从而限制了其临床应用[5]，为此本文期望总结出两类肿瘤的一些影像学图像特征，以提高两类肿瘤的诊断准确率。
本文将CT扫描应用于我院已确诊的卵巢纤维瘤和纤维卵泡膜细胞瘤患者中，影像学图像显示，卵巢纤维瘤多为实性，而纤维卵泡膜细胞瘤囊性、囊实性及实性均有，且前者形态多为类圆形，较大瘤体才可见浅分叶，本文21例卵巢纤维瘤患者中仅2例可见浅分叶，纤维卵泡膜细胞瘤中实性与囊性之间分界明显，囊壁延续于实性区，囊壁厚度均匀，肿瘤整体边缘清晰，囊性或囊实性密度与软组织相当；两类肿瘤密度与瘤体大小和生长速度显著相关，生长较快肿瘤密度低可能与生长较快导致组织不够致密有关[6]，而瘤体过大不可避免会存在变性或坏死区，瘤体内钙化点密度必定小于正常软组织，CT扫描多期增强后大部分无强化表现，影像图显示密度明显降低，远低于周边正常子宫肌密度。
综述所述，以上CT扫描影像学图像特征是其他卵巢疾病所不具备的，可作为临床诊断的重要参考指标。
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采用燃烧法、显微镜法、化学溶解法、红外光谱法以及差示扫描量热法（DSC）对聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）复合纤维进行定性鉴别，并与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维进行比较研究。测试结果表明：PE/PP复合纤维在燃烧性能和化学溶解性能上与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维相似。PE/PP复合纤维横纵截面为皮芯结构，而单组分的这两种纤维为圆形结构；在红外光谱与DSC测试分析中，PE/PP复合纤维与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维有明显的区别，它们可以快速准确地定性鉴别PE/PP复合纤维和单组分纤维的成分，这一方法也为其他两组分复合纤维的定性提供了参考。
关键词：聚乙烯/聚丙烯复合纤维；差示扫描量热法；定性
1 引 言
复合纤维是由两种及两种以上聚合物或由不同性质的同类聚合物经复合纺丝工艺过程而制成的化学纤维，聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）复合纤维是典型的皮芯结构复合纤维，皮层组织熔点低且柔软性好，芯层组织则熔点高、强度高[1-3]。PE/PP复合纤维经过热处理后，皮层一部分熔融而起粘结作用，其余仍保留纤维状态，具有热收缩率小的特征，特别适合用作热风穿透工艺生产卫生材料、保暖填充料、过滤材料等产品[4]。随着PE/PP复合纤维在纺织行业广泛应用于纺织品，其纤维成分的定性鉴别需求日益增大，但目前并没有针对PE/PP复合纤维及其他两组分复合纤维的定性标准方法，造成检测人员在复合纤维的定性鉴别中容易与常规的纤维混淆，从而给出错误的定性结果。本文采用燃烧法、显微镜法、化学溶解法、红外光谱法和差示扫描量热法（DSC法）对PE/PP复合纤维的定性鉴别进行了研究，并与聚乙烯纤维和聚丙烯纤维进行比较分析，展示了PE/PP复合纤维与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维在各种测试方法中的差异，为快速准确地定性鉴别PE/PP复合纤维提供了方法参考。
2 试验部分仪器和试剂
仪器：纤维细度成分显微分析仪；梅特勒-托利多AE200电子天平；AS型水浴恒温振荡器；Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱仪；ULE400型恒温烘箱；差示扫描量热分析仪（DSC）。
试剂：75%硫酸、浓硫酸、20%盐酸、浓盐酸、88%甲酸、浓硝酸、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、苯酚。
3 结果与分析
3.1 燃烧法
燃烧鉴别法是依据纤维接近火焰时、在火焰中和离开火焰后的不同燃烧状态和熔融情况，燃烧时散发的气味以及燃烧剩余物的颜色、形状、硬度等来鉴别纤维的方法。用镊子夹持纤维的一端，缓慢地移近火焰，观察纤维在整个燃烧过程中所发生的现象。PE/PP复合纤维的燃烧特征如表1。
由表1可知：PE/PP复合纤维与标准FZ/T 01057.2―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第2部分：燃烧法》中聚乙烯纤维、聚丙烯纤维的燃烧状态、火焰颜色、燃烧气味以及残渣形态等燃烧特征无明显差异，三种纤维的燃烧特征相似，无法利用燃烧法进行初步区分。在实际检测过程中，也只能依据燃烧法区分纤维的大类，不能准确鉴别出具体的纤维种类，需对样品进一步定性分析。
3.2 显微镜法
用纤维细度成分显微分析仪采集聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、PE/PP复合纤维的横、纵向形态特征图。将纤维手扯伸直平行，抽取少量置于载玻片上，滴上石蜡油，覆上盖玻片，在显微镜下观察纤维纵向形态；横截面制片采用哈氏切片器，将整理好的纤维嵌于切片器凹槽中，切出10μm～30μm的薄片，用火棉胶凝固，在显微镜下观察纤维横截面形态。三种纤维相应的横纵截面如图1所示。（使用OLYMPUS BX53纤维细度分析仪观察，放大倍数：×1000）
3.3 化学溶解法
化学溶解法是利用纤维在温度下的不同化学溶剂中的溶解特性来鉴别纤维的方法。本测试中选用10种常用化学试剂在相同的浓度、处理温度和溶解时间下对PE/PP复合纤维进行溶解试验，结果见表3。
从表3可以看出，PE/PP复合纤维在常温和煮沸的75%硫酸、浓硫酸、20%盐酸、浓盐酸、88%甲酸、浓硝酸、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、苯酚这10种试剂中都不溶解，与标准FZ/T 01057.4―2007《纺织纤维鉴别试验方法 第4部分：溶解法》中聚乙烯纤维和聚丙烯纤维的溶解性能相似且化学稳定性好。由此可知，通过化学溶解的方法无法对PE/PP复合纤维进行定性，需要其他方法来进一步定性。
3.4 红外光谱分析
由于本试验需要分析复合纤维内部结构定性，红外透射光谱法制臃彼觥⒑氖鼻曳治鲋芷诔ぃ不利于快速准确地对纤维的成分进行定性。故选择衰减全反射傅里叶红外光谱法（ATR法）对聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、PE/PP复合纤维进行红外光谱测试，每个试样扫描32次，选择自动增益，分辨率为4cm-1，测试光谱范围为4500cm-1～400cm-1，并对测试光谱进行自动基线校正处理。三种纤维的红外谱图如图2所示。
由图2可知：图2A中，振动峰2949.17cm-1为聚丙烯纤维的―CH2―不对称伸缩振动，2916.36 cm-1为―CH2―不对称伸缩振动，2866.17 cm-1为―CH2―对称伸缩振动，2837.00 cm-1为―CH2―对称伸缩振动，1454.08 cm-1为―CH2―弯曲振动，1375.22 cm-1为―CH2―对称变形振动；聚乙烯纤维各振动峰2912.89 cm-1为―CH2―不对称伸缩振动，2847.44 cm-1为―CH2―对称伸缩振动，1471.12 cm-1为―CH2―弯曲振动，715.51 cm-1为―（CH2）n―面内摇摆振动（如图2B所示）。图2C中PE/PP复合纤维红外谱图主要呈现为聚乙烯的特征谱图，同时在1375.18cm-1处有出峰，该特征峰为聚丙烯分子―CH3对称变形振动峰，主要原因在于ATR红外光谱采集的即为皮层物质，红外光的穿透能力较差，不足以完全穿过皮层到达芯层，由此可知PE/PP复合纤维的皮层成分为聚乙烯，芯层为聚丙烯。
因此PE/PP复合纤维红外测试中会出现聚乙烯与聚丙烯分子基团的特征峰，但聚丙烯的特征峰较弱。由以上分析可知，不能单一通过ATR法对复合纤维进行准确的定性，需要进一步分析。
3.5 DSC测试分析
鉴于红外测试中发现1375.18cm-1处的聚丙烯特征峰较弱，为进一步确认样品纤维成分，采用DSC测试。DSC是在程序控制温度条件下，测量输入给样与参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法，测试过程中考察聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和PE/PP复合纤维在非等温降温过程中的结晶峰、升温过程中熔融峰的位置，来对纤维进行快速准确定性。
DSC测试的条件为：环境气氛为氮气，纤维以50℃/min的速度升温到300℃，并在该温度下平衡5min，消除纤维的热历史，以10℃/min的速度降温至50℃，在该温度下平衡0.5min，再以10℃/min速度升温到280℃。考虑到纤维其结晶与降温过程热历史密切相关，因此选择纤维的二次升温曲线作为纤维成分定性鉴别的主要依据。
由图3可知，二次升温过程中，复合纤维出现了160.12℃的特征峰与聚丙烯纤维的熔融峰159.03℃相吻合，图3B中132.13℃的特征峰与聚乙烯纤维的熔融峰137.30℃基本一致，所以PE/PP复合纤维二次升温过程中出现了两个熔融特征峰，与聚乙烯纤维和聚丙烯纤维的熔融峰一致，因此，可通过三种纤维的DSC测试，快速准确判断三种纤维的成分，特别适用于复合纤维的成分定性。
由以上一系列测试结果可知，由于三种纤维的燃烧特征一致，又无法采用化学溶解法进行溶解而区分，显微镜只能区分纤维特征明显的纤维，对于形态特征类似的化学纤维无法定性，对于皮芯结构的复合纤维只能观察其结构，不能进行定性，而ATR法鉴别皮芯型复合纤维时，容易只鉴别到皮层成分，芯层成分的特征峰出峰弱，易被覆盖，而采用DSC呙杩梢钥焖僮既返囟愿春舷宋进行定性。
4 结论
研究表明：在采用燃烧法无法对纤维成分进行分类时，可以结合显微镜法，通过纤维横纵截面图初步判断复合纤维为皮芯型结构，而采用常规化学试剂进行溶解试验，纤维无法溶解表明复合纤维为化学纤维，进一步采用红外光谱法进行分析，鉴别出皮层为聚乙烯材质，而芯层成分无法准确确认，因此最终采用DSC测试，可快速准确地定性出复合纤维的芯层为聚丙烯，由此定性为PE/PP复合纤维。这一测试方法也为测试其他两组分复合纤维的成分提供了参考。
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关键词：纺织；纤维；鉴别
纺织纤维的鉴别就是根据各种纤维的外观形态特征和内在质量的差异，采用物理或者化学方法来区分纤维的品种。鉴别纺织纤维常用的方法有燃烧鉴别法、显微镜观察法、溶解法。本文首先对这三种方法进行了分析，接着通过这三种方法对Modal纤维的鉴别进行了研究。
1.纺织纤维鉴别方法
1.1燃烧鉴别法
燃烧鉴别法对纤维种类的鉴别主要是由于各种纤维化学组成不同，燃烧之后的特征也会不同，由此进行鉴别。燃烧鉴别法的具体做法：取少量样本着火燃烧，对纤维燃烧过程中的特征、残渣的颜色、形态、软硬度进行仔细观察，同时嗅其产生烟雾的气味等。燃烧鉴别法操作起来较为简单，所用工具较少，但是其具有一定的局限性，它只适用于单一成分的纤维、纺织物的鉴别。
1.2显微镜观察法
显微镜观察法就是将样本放入到显微镜下，对其纵向、横截面形态进行观察，根据每种纤维的形态特征来进行鉴别。显微镜观察法是比较普遍的一种鉴别方法，鉴别天然纤维种类的准确率高。对于燃烧特征相同或者相似的纤维，其纵、横形态特征差异较大，此时采用显微镜观察法进行鉴别是非常正确的选择。
1.3溶解法
溶解法鉴别纤维主要是由于各种纤维的化学组成不同，再通过不同的试剂观察它们的溶解性能。溶解法就是取少量样本将其放在试管中，往试管中注入某种试剂，对其溶解性能进行观察。溶解法的应用也较为广泛，这种方法操作较较为简单，且准确率高。在使用这种方法进行鉴别时一定要注意纤维的溶解性能与试剂的种类、浓度、溶解的温度、时间等有密切关系
2.纺织纤维的鉴别
随着纺织生产技术水平的不断提高，以及“绿色环保和健康消费”等新观念的引入，人们对纺织品穿着舒适、安全、保健的要求也越来越高。纺织品的种类越来越多，例如，Lyocell纤维、Modal纤维、大豆纤维、牛奶纤维、聚乳酸纤维(玉米纤维)、竹纤维、甲壳质纤维及聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维等相继开发出来。本文对Modal纤维的鉴别进行分析。
Modal纤维是新一代再生纤维素纤维，其面料吸湿性能、透气性能、染色性能、尺寸稳定性和抗皱性均优于纯棉织物，手感柔软，悬垂性好，穿着舒适，色泽光亮，有天然的丝光效果。
Modal纤维接近火焰不融不缩，火焰中迅速燃烧，离开火焰继续燃烧，燃烧气味是烧纸味，残渣形态为少量灰黑色的灰，有纤维素的燃烧特征。显微镜法可将Modal纤维与其他纤维素纤维区分开来。Modal纤维横向截面的特征是呈近似圆形或腰圆形，有皮芯层，皮芯层有黑点；纵向表面有一二根沟槽，如图1。Modal纤维因厂商和产地的不同形态特征有所不同，如部分我国台湾产的Modal纤维横向截面近似圆形，纵向表面光滑或有暗条纹，见图2。
图1 Modal纤维形态特征
图2 我国台湾产的Modal纤维形态特征
3.结语
中图分类号：TS107.6 文献标志码：B
The Test Algorithm for Fiber Distribution of Blended Yarns
Abstract： In this paper， the author proposed an algorithm for identifying fibers of blended yarns. For testing fiber migration index of yarns， it is a reliable test mode.
Key words： image processing； mesh parameter； neural network； fiber migration index
混纺纱中各组分的纤维在纱截面的径向所处的位置，及其分布数量不是均匀一致的，某一组分的纤维可能优先分布在外层，而另一组分的纤维可能优先分布在内层。由于各种纤维的物理机械性能不同，不同组分纤维在纱截面中的优先分布，会明显影响纱线的强伸性、耐磨性和染色性等。
测定和分析混纺纱中纤维径向分布的方法很多，通常是哈氏切片法。传统的方法通过人工检测和识别纤维，已不能满足现代纤维检测和识别的要求。随着图像处理技术的发展，数字图像处理技术已渗透入纺织业全过程产业链，用计算机代替传统的手工劳动是必然趋势。
本文提出了一种混纺纱线中纤维识别算法，提出以几何形态与网格参数组成纤维截面特征，采用神经网络进行分类，有效处理了粘连纤维，为纱线中纤维转移指数的测试提供了一种可靠的测试模式。
1 纱线截面图像预处理
用哈氏切片器制取试样后，在显微镜上摄取混纺纱的黑白照片，经过筛选，选出对比度最好的照片。经过A/D转换数字化了的原始图像，经处理后呈512×512像素的图像。
1.1 图像校正
由于存在噪声、光照不均匀和清晰度差等弊病，要获得一幅失真小、背景与对象完全分离、清晰度好的图像，需要平滑处理，本文采用中值滤波及直方图均化，经平滑处理后的细节更加清楚（图 1）。
1.2 对象分割及去躁处理
图像分割是将数字图像划分为互不相交的区域的过程，可以有效地提取出纤维区域。考虑到图像的直方图分割法依赖于波谷的提取，本文采用自适应阈值法来分割图像。
由于噪声普遍存在于数字图像中，会在纤维区域中产生非肤色的噪声，所以对二值图要进行去噪处理。即在以每一个纤维像素为中心的 5 × 5 像素邻域内统计纤维像素的个数，当超过半数时，中心点保留为纤维，否则认为是非纤维。
膨胀是数学形态学中的一种基本运算，对填补图像分割后物体中的空洞很有用，其数学表达式为：
（1）
在公式中S表示膨胀后的二值图像集合，B表示用来进行膨胀的结构元素，结构元素内的每一个元素取值为 0 或1，X表示二值化后的像素集合。为了尽可能保留纤维区域的
去噪与膨胀操作有效地去除了零星噪声点，使纤维区域变得更完整光滑。
2 模式识别和分类
本研究采用常用的汉密尔顿（Hamilton）转移指数分析法来测定和分析混纺纱中纤维径向分布。本文重点探讨一种纤维截面形态识别方法。
2.1 纤维截面特征提取
识别纤维时，必须首先找出使计算机正确分类识别的规则和标准。该实验的目的是计算机识别不同纤维，因此首先提取能鉴别两种不同纤维的特征量。在特征参数的选择上很多学者进行了一些探讨，其主流是提取纤维截面形状特征，如链码、傅立叶描述子或小波等。
本文根据纤维截面的特点，采用最能反映纤维差别的几何和形态特征与图像局部特征相结合。引入图像局部特征目的在于将粘连纤维截面区域与单根纤维区别开来，几何和形态特征包括：（1）粗细：纤维截面的面积，用像素点表示；（2）圆形度：它的幅值反映了被测量物体边界的复杂程度；（3）矩形度：它反映一个物体矩形度的一个参数是矩形拟合因子。
图像局部特征选用文字识别用到的网格特征，首先对纤维边缘轮廓图所有候选块的高度进行归一化，将所有块的高度都归并为16。提取特征时选取块的大小为16 × 16，将其分成 4 × 4 份网格，求出每个网格中边缘点数占整个大块边缘点数百分比，组成16维的特征。由离散傅立叶变换（discrete Fourier transform，DFT）的计算公式可知，位移仅仅影响DFT的角度，而幅值则不受影响，有更佳的学习效果，因此本文使用纤维区内16维数的DFT作为特征。
2.2 训练与识别
本文采用 3 层BP网络，输入单元19个，含粗细、圆形度、矩形度及16个DFT值，根据Kolmogorov定理，隐层单元数 2×19+1，4 个输出节点，分别对应 2 个纤维截面块、粘连纤维截面块和非纤维块输出，分别对应神经网络输出值是O1、O2、O3、O4，中间层传递函数为S型正切函数，输出层为S型对数函数。
本文使用2 000个纤维截面块、1 000个粘连纤维截面块和1 000个非纤维块进行训练。判定的时候，一个区域其O大于其它，则判定这个区域为第i个类别区域。
2.3 粘连纤维的识别
在制作纤维截面的切片时，纤维之间往往被挤压在一起，出现互相连接和重叠的现象，导致摄取的图像中存在粘连的纤维，这将不利于识别和测量后面的纤维。粘连形态如图 2 中 1、2 区域，粘连区域 2 在边缘提取阶段就可以分割，而粘连的目标 1 会被当成一个整体而非独立个体，过去常见方法在特征提取之前将纤维连接处有效地分离开。如分水岭分割法，基于二值图像形态结构上的操作实现粘连目标的分离，它极易在图像的凹口处上发生错误分割。本文的方法是：对于粘连区域 1，计算{0，45，90，135}角度二值图像投影，取其中最小投影值，小于阈值t的为两根纤维分割点。这样很容易就可以把纤维分开。
分开一个纤维区域后，还无法确定其为哪种纤维或是否为粘连块，接下来首先提取该区域的组合特征，再送到分类器进行分类识别，至此一个粘连区域才识别结束。
3 实验结果
实验对100个切片进行测试，分别用 3 个神经网络对轮廓图的 3 种特征分类识别，第 1 种粗细、圆形度、矩形度，第 2 种用16维的网格特征，第 3 种就是19维的组合特征，结果验证组合特征效果最好（表 1）。
采用本文提出的混纺纱识别方法计算实际体积一次矩和均匀分布一次矩，并打印出结果。
4 结论
图像处理在纱线测试方面的应用，对于提高纺织企业的工作效率、提高信息管理系统的智能化水平都起着重要的作用。本文在对图像进行分析时，提出以几何形态与网格特征组成识别参数，分类出两种不同的纤维。这可有效处理粘连纤维，便于统计各组分纤维的分布情况，为最终计算汉密尔顿转移指数提供有效支撑。
本文需要进一步的研究的是能否提高切片质量，减少切片制作对纤维形态影响，进一步完善测试系统，对不同种类纱线能更有效的进行测试。
作者简介：徐鑫华，男，1963年生，研究员，主要从事纺织品新测试技术研究。
