В медицинских и биологических науках морфометрия включает в себя следующие разделы: соматометрию, органометрию, гистометрию, кариоцитометрию, ультраструктурометрию.
Соматометрия – совокупность методов, используемых для определения размеров и формы тела животных или человека и отдельных его частей.
Органометрия – совокупность методов количественной оценки размеров, массы, консистенции, цвета и других параметров органов.
Гистометрия – совокупность методов количественной оценки размеров, площади и объема различных структур тканей.
Кариоцитометрия – совокупность методов измерения размеров, площади и объема клеток и их ядер.
Ультраструктурометрия – совокупность методов измерения размеров, площади, объема и количества компонентов клетки и ядра.
Соматометрию и органометрию человека вы более детально разберете на курсе антропологии.
Ультраструктурометрия используется при интерпретации изображений, полученных с помощью электронного микроскопа.
Гистометрия и кариоцитометрия используется при интерпретации изображений, полученных с обычного светового микроскопа. Эти два раздела морфометрии мы с вами и разберем более детально.
Урок 5 ImageJ: Анализ частиц
Ученый или врач, который направляет образцы тканей и органов для морфологического исследования, должен уметь четко сформулировать цели и задачи, которые должен будет решить исследователь-морфолог. Кроме того, для эффективного получения максимально достоверного результата морфологического анализа совершенно необходимым является сотрудничество и взаимодействие между морфологом и ученым при планировании и проведении научного исследования.
При микроскопии гистологических срезов исследуемых органов и тканей исследователь-морфолог фиксирует следующие данные:
· оценивает общее строение объекта;
· выявляет, имеются ли какие-либо отклонения от нормального строения, описывает выявленные нарушения;
· оценивает степень кровенаполнения кровеносных сосудов;
· оценивает степень развития стромальных и паренхиматозных элементов, структурных элементов;
· оценивает состояние клеток и межклеточного вещества.
Все выявленные особенности строения исследователь обязан фиксировать в протоколе исследования. Каждое слово в этом протоколе должно иметь морфологическое подтверждение. Описание должно заканчиваться обоснованным заключением, в котором исследователь-морфолог кратко излагает свое мнение о сущности наблюдаемой морфологической картины, о возможных причинах наблюдаемых изменений, и, при необходимости, дать рекомендации о дополнительных методах исследования и т.п.
В ряде случаев описание морфологической картины и заключение по ней бывает достаточным для того, чтобы сделать научно обоснованные выводы о сущности структурных проявлений различных физиологических и патологических процессов.
Но, как правило, современных ученых в большей степени интересуют количественные характеристики динамики структурных изменений на всех морфологических уровнях.
Урок 1 ImageJ: Основы
При гистометрии очень важным является сохранение репрезентативности выборки. Это можно достигнуть при выполнении следующих условий:
· в одной группе наблюдения должны быть минимум 10 особей животных или людей;
· для морфологического исследования должны быть представлены однотипные образцы тканей и органов, взятые в одних и тех же условиях и из одних и тех же мест;
· гистометрическому исследованию должны подвергаться не менее трех гистологических срезов от одного представленного образца. Как правило, обсчитывается 5 срезов;
· в каждом срезе, по возможности, необходимо производить подсчет в не менее чем трех полях зрения;
· в одном срезе учитываемый параметр следует измерять не менее чем 10 раз.
Увеличение количества людей или животных в группе исследования, количества кусочков из исследуемых органов, количества исследованных гистологических срезов, количество учтенных полей зрения, количества измерений в одном поле зрения существенно увеличивает точность и достоверность полученных данных.
При морфометрическом исследовании гистологических образцов морфолог измеряет следующие параметры
Линейные размеры объекта – длина, высота и ширина.
Соотношение различных структур в поле зрения.
Для морфометрии используются специальные программы. Это могут быть платные программы, поставляемые вместе с микроскопом и аппаратным комплексом фото-видеодокументации и адаптированные под них или разработанные независимыми программистами, а также бесплатные программы. Из бесплатных программ наиболее известны JMicroVision и ImageJ.
Вопросы по теме занятия.
1. Дать понятие «морфометрия».
2. Какие разделы выделяют в морфометрии?
3. С помощью каких средств измерений можно осуществлять гисто- и кариоцитометрию?
4. Какие параметры можно измерять при гисто- и кариоцитометрии? Какие инструменты используют для этого?
5. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах полых органов?
6. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах печени?
7. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах почек?
8. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах легких?
9. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах сердца?
10. Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах головного и спинного мозга?
Источник: poisk-ru.ru
Использование программы ImageJ для автоматической морфометрии в гистологических исследованиях
сетей : дис. канд. техн. наук : 05.13.01 / И. В. Потапов. — Томск, 2004. — 175 с.
2. Пальянов, И. А. Схемотехника и контроль элементов поро-говойлогики / И. А. Пальянов, В. И. Потопов — Омск : Изд. ОмГТУ, 1993. — 155 с.
3. Боганец, М. А. Методы и алгоритмы диагностики искусственных нейронных сетей с нелинейными функциями активации / М.А Боганец//Омский научный вестник. — 2010. — №3(93). — С. 223-227.
4. Мкртчян, С. О. Нейроны и нейронные сети / С. О. Мкртчян. M : Энергия, 1971.- 232 с.
5. Галушкин, А. И. Теория нейронных сетей: учеб. пособие для вузов. В 3 кн. Кн. 1 / А И. Галушкин. — М.: ИПРЖР, 2000. — 416 с.
УДК 004.9:61 (06) д В МЫЦИК
Омская государственная медицинская академия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ 1МАСЕ1 ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ МОРФОМЕТРИИ В ГИСТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
В статье идёт речь о практическом использовании программы llпageJ для автоматизации гистологических исследований и показана целесообразность внедрения данной программы в работу морфологических лабораторий.
С проблемой анализа гистологического препарата сталкивается любой исследователь. Существует множество методик измерения размеров клеток, внутриклеточных структур, тканевых образований, которые появились практически одновременно с массовым распространением световой микроскопии. Однако они основаны на непосредственном измерении каждого объекта исследователем, поэтому являются трудоемкими, требующими большого внимания и усидчивости. Результаты такой работы в значительной степени зависят от субъективного взгляда и вследствие этого могут содержать значительное количество ошибок, различаться у разных исследователей, имеют неидеальную повторяемость.
В связи с вышеизложенным различные фирмы — производители оборудования для микроскопии (Carl Zeiss, Leica) разработали программные комплексы, позволяющие автоматизировать процесс морфомет-рии. Эти программы могут работать как с изображением, получаемым с цифровой камеры в режиме реального времени, так и с электронными фотографиями. Программы достаточно дороги, порой их цена сопоставима со стоимостью хорошего микроскопа, хранят и обрабатывают данные в своих собственных форматах, поэтому широкого распространения не получили.
В конце 90-х годов прошлого века, в связи с распространением аппаратуры для оцифровки изображений, переход значительного количества медицинских организаций на хранение документации, в том числе электронных фотографий микропрепаратов, рентгенограмм в электронном виде Департамент здравоохранения США, точнее его агентство National Institutes of Health (NIH), выступил инициатором разработки программы, которая могла бы проводить автоматический анализ визуальных данных и являлась общественным достоянием, то есть былабыдля всех бесплатна.
Такая программа с открытой архитектурой была разработана в 1997 году Вэйном Расбандом (Wayne Rasband) в исследовательском отделении Национального института психиатрии в Бетесде, Мэриленд и получила название ImageJ [ 1 ]. Ее модернизация силами пользователей продолжается по сей день. Некоторые модификации выделились в самостоятельный продукт, например Fiji, и развиваются параллельно. Программу, плагины, макросы и полную документацию можно получить на сайте rsbweb.nih.gov.
Плагины, которых в настоящее время более 500, написанные пользователями, делают возможным решение многих задач анализа и обработки изображений, позволяют проводить трехмерную визуализацию в диапазоне от внутриклеточных структур до рентгенологических изображений [2], автоматические сравнения [3], вплоть до создания автоматизированных систем изучения, обрабатывающие пакеты изображений практически без участия человека [4,5].
ImageJ позволяет отображать, редактировать, анализировать, обрабатывать, сохранять и печатать 8-, 16- и 32-битные изображения. Программа может читать многие форматы изображений, включающие TIFF, PNG, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS, a также форматы программ AxioVision (Carl Zeiss), Leica и многих других коммерческих продуктов. ImageJ поддерживает стеки — серии изображений, которые объединены в одном окне, а многопоточные трудоемкие операции могут выполняться на многопроцессорных системах в параллельном режиме. В ImageJ можно вычислять площади, статистические показатели пиксельных значений различных выделенных областей интереса на изображениях, которые выделены вручную или при помощи пороговых функций. Программа может измерять расстояния и углы, создавать гистограммы плотности и рисовать профили линий.
Поддержка сглаживания, резкости, обнаружение края, медианная фильтрация, функция порогов, настFile Edit image Process Analyze Plugins Window Help •ElHpBeal* or brash sttodtoiu OfgM cUck to mUch)
Рис. 1. Основное окно программы
Distance in pixels:
Known dtetance: 100
Ptxel aspect ratio: 1.0
Unit of length, mkm
Click to Remove Scale] I? Global
Scale: 5.926 pixeis/mkm
OK I Cancel I Help
Рис. 2. Установка отношения пиксел/мкм
ройка яркости и контрастности, кадрирование, поворот изображения помогут отредактировать и сохранить изображение для публикации.
Поскольку программа разработана на Java, она является независимой от операционной системы и может работать на следующих платформах: Microsoft Windows, Mac OS, Linux и Sharp Zaurus PDA. Кроме того, разработаны драйверы, позволяющие производить захват изображения практически со всех известных цифровых камер.
На сегодняшний день ImageJ, пожалуй, самая быстрая программа обработки изображений: она обрабатывает около 40 миллионов пикселей в секунду.
Рассмотрим работу с ImageJ на конкретном примере из проведенного нами морфометрического исследования коры головного мозга человека.
Основное окно программы (рис. 1) имеет простой, интуитивно понятный интерфейс. Открываем изображение (фотография среза коры головного мозга человека, окрашенного DAPI, 4 Scientific notation
Decimal places (0-9) 2
OK I Cancel I Help 1
Phc. 3. Установка измеряемых показателей
Программа очень пластична, имеет множество настроек. Справку по ним, как и по самой программе, можно найти на сайте imagejdocu.tudor.lu.
Посчитаем площадь и периметр. Накладываем на изображение маску по наиболее подходящему из 17 алгоритмов, по которой будут производиться расчеты (рис. 4) с помощью инструмента Treshold (пороги), и переходим непосредственно к анализу.
Пункт меню «Анализ частиц», Analyze Particles, (рис. 5) позволяет достаточно полно описать частицы, в нашем случае ядра клеток, которые будут учитываться при подсчете.
Сначала идет сегрегация по размеру площади, тем самым исключив подсчет, например, артефактов. Затем выбираем меру округлости объектов, можно производить подсчет всех частиц, указав широкий интервал или частиц, имеющих крайние признаки. Эта функция позволяет подсчитать на фотографии препарата, например, только пирамидные нейроны или только овальные глиальные клетки. Также можно выбрать, считать или нет частицы, оказавшиеся на краях препарата, учитывать пустоты внутри периметра и другие параметры.
Нажимаем OK, полученный результат накладываем оверлеем на первичный снимок и проверяем корректность подсчета (рис. 6). Полученные данные вместе с именем файла заносятся в таблицу, доступную из Microsoft Excel (рис. 7). При корректном подсчете можно указать целевую папку с фотографиями препаратов, и они будут обработаны пакетно, данные занесены в таблицу, а работа, которая заняла бы недели, будет выполнена за пару минут.
Таким образом, на основании конкретного примера из нашего исследования показано, что ImageJ
Рис. 4. Установка пороговых значений изображения
Рис. 6. Выделенные частицы на микрофотографии
является совершенным инструментом обработки массивов однотипных изображений при проведении морфометрических исследований головного мозга. Считаем целесообразным внедрение данной программы в работу морфологических лабораторий и учебный процесс на соответствующих кафедрах в качестве альтернативы руганным методом обработки изображений.
Sfcow: Overtay Outlines *
P Display results Г Exclude on edges
F Clear results p Include holes
Г Summarize Г Records»
Г AdötoManager W in situ Sfccw
OK | Cancel | Help |
Рис. 5. Определение частиц для анализа
И_Э_С2-2 JPG 11_Э_с2-5 JPG 11_3_c3-2 JPG H_3_CÄ-3JPG 11_3_t2-2 JPG 1 » 46.12 4043 1556 19.73 Э0.Э9 31 89 15 92 43.« 4395 28 22
2015 tSMft 71 9S 3S41 M 51 33.10
Í7 17 37 3» 2d S3 16 06 17.17 23 57 ЗЛБ8 t6.S0 26 87 31 ?l,6ft
Рис. 7. Таблица с результатами измерений
4. E. Gering, C. Atkinson A rapid method for counting nucleated erythrocytes on stained blood smears by digital image analysis // J Parasitol 90 (4). — P. 879-81.
5. Dougherty, G. Digital Image Processing for Medical Applications // Cambridge University Press. — 2009.
1. Collins, T. J. ImageJ for microscopy / T. J. Collins // BioTechniques43 (1 Suppl). — July2007 — P. 25-30.
2. Creation of DICOM — aware applications using ImageJ / D. Baiboriak[etal.].// J Digit Imaging 18(2) — 2005. — .P. 91-9.
3. AFM/CLSM data visualization and comparison using an open-sourcetoolkit/B. Rajwa [etal.].//MicroscResTech64 (2). -2004. -P. 176-84.
Чернов, Ю. П. Программирование в системе Pascal ABC [Текст!: учеб. пособие / Ю. П. Чернов, О. П. Шафеева; ОмГТУ. — Омск, 2010. — 100 с. — ISBN 978-5-8149-0897-1.
Пособие включает теоретический материал с описанием элементов языка и системы программирования Pascal ABC, а также примеры разработки алгоритмов и программ на языке Паскаль для задач разного уровня сложности. Рассмотренные схемы проектируемых алгоритмов позволяют облегчить усвоение материала студентами.
Минитаева А. М. Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий : учеб. пособие / А. В. Минитаева; ОмГТУ. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011.- 90 с. — ISBN 978-5-8149-1063-9.
Изложены основные понятия и общие положения о стандартизации, жизненном цикле разработки программных средств, его процессах. Подробно рассмотрены разновидности моделей жизненного цикла разработки программного продукта.
Источник: uchimsya.com
Использование программы ImageJ для автоматической морфометрии в гистологических исследованиях
The results obtained indicate the stimulating effect of VEGF on the regeneration of the tracheal wall in the early postoperative period after undergoing reconstructive surgery reduces the time of postoperative wound healing and preserves the anatomical structure of thetrachal wall. Expand
МЕТОДОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ОЦІНЮВАННЯ СПРОМОЖНОСТІ ОБ’ЄДНАНИХ ТЕРИТОРІАЛЬНИХ ГРОМАД В УКРАЇНІ
Materials Science
Public management and administration in Ukraine
software to automate the calculation of the average linear particle size of the disperse system. The analysis results of each microstructure photo were stored in a separate file. When the scale of … Expand
Related Papers
Showing 1 through 3 of 0 Related Papers
Источник: www.semanticscholar.org