System Wizji Komputerowej Automatycznie Analizuje Komórki

Nowy system wizji komputerowej opracowany przez badaczy z Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) umożliwia automatyczną analizę filmów biomedycznych utworzonych za pomocą mikroskopii. System charakteryzuje i opisuje zachowanie komórek na obrazach.

Nowo opracowana technika została wykorzystana do pomiarów na żywych tkankach, które zostały przeprowadzone przez naukowców z Narodowego Centrum Badań nad Chorobami Serca. W trakcie tej pracy zespół odkrył, że neutrofile, czyli rodzaj komórek odpornościowych, wykazują różne zachowania we krwi podczas procesów zapalnych. Ponadto stwierdzono, że jeden z tych procesów jest związany z chorobami serca.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

Umożliwia Nowe Leczenia

Te rozwiązania mogą umożliwić nowe leczenia, które minimalizują wpływ zawałów serca.

Profesor Fernando Díaz de María jest kierownikiem grupy przetwarzania multimediów UC3M i jednym z autorów badań.

“Nasza praca polega na zaprojektowaniu i opracowaniu w pełni automatycznego systemu, opartego na technikach wizji komputerowej, który pozwala nam charakteryzować komórki podczas badania filmów utworzonych przez biologów za pomocą techniki mikroskopii wewnątrzżyłowej,” mówi María.

Podczas gdy tradycyjne badania biologiczne często opierają się na analizie kilkuset ręcznie scharakteryzowanych komórek, nowe badanie obejmowało automatyczne pomiary kształtu, rozmiaru, ruchu i położenia względem naczynia krwionośnego kilku tysięcy komórek. To umożliwia wykonanie zaawansowanej analizy biologicznej o większym znaczeniu statystycznym.

Zalety Nowego Systemu

Badacze twierdzą, że nowy system ma różne zalety zarówno pod względem czasu, jak i precyzji.

Ivan González Díaz jest adiunktem w Katedrze Teorii Sygnałów i Komunikacji na UC3M. Jest również jednym z członków zespołu badawczego.

“Nie jest możliwe, aby ekspert biolog utrzymywał segmentację i śledzenie komórek na filmie przez miesiące. Z drugiej strony, aby dać przybliżoną wizję (ponieważ zależy to od liczby komórek i głębokości objętości 3D), nasz system potrzebuje tylko 15 minut, aby przeanalizować 5-minutowy film,” mówi Díaz.

Zespół wykorzystał głębokie sieci neuronowe do segmentacji i wykrywania komórek. Aby wdrożyć system w nowym kontekście, zespół musiał wygenerować wiele przykładów szkoleniowych, a system musiał uwzględnić różne inne techniki statystyczne i modele geometryczne.

System wymaga oprogramowania, które może być dostosowane do innych problemów.

Miguel Molina Moreno jest innym z badaczy.

“W rzeczywistości już teraz stosujemy to w innych różnych sytuacjach, badając zachowanie immunologiczne komórek T i dendrytycznych w tkankach nowotworowych. I tymczasowe wyniki są obiecujące,” mówi Moreno.