Анализ сотен клеток за несколько кликов мышью
Аспирант EPFL разработал метод анализа сотен изображений клеток всего за несколько кликов мышью.
Мощные микроскопы в биомедицинской визуализации предоставляют биологам 3D-изображения сотен клеток, которые часто наслаиваются друг на друга. В таких условиях традиционные вычислительные методы не могут быстро определить свойства клеток (их размер, форму и плотность). Работа Рикарда Дельгадо-Гонсало из EPFL меняет ситуацию. Аспирант группы биомедицинской визуализации (BIG) создал виртуальный инструмент, способный анализировать десятки изображений всего за час — это сотни клеток. Для этого нужен стандартный компьютер.
Метод под названием «Active Cell» — результат сложных математических расчетов и алгоритмов. На экране он выглядит как сплюснутая сфера, которую можно сжимать в различные формы, с линиями на поверхности, напоминающими глобус. Пользователи могут наводить курсор на 3D-цифровое микроскопическое изображение, используя «глобус» для обнаружения и выделения отдельных клеток, даже если они находятся в окружении множества других объектов. «Глобус» точно фиксируется на целевой клетке и принимает её контуры, определяя форму, размер и плотность клетки в реальном времени. Это крайне полезно, например, для мониторинга клеток во время терапевтического лечения. Метод, статья о котором скоро будет опубликована в IEEE Transactions on Image Processing, имеет множество применений: например, для анализа изображений органов или любых других тел, имеющих более или менее эллипсоидную форму.
Стабильные и чрезвычайно точные данные
«До сих пор биологам приходилось вручную обводить клетку, которую нужно проанализировать, многократно кликая по точкам её периметра, почти как в Photoshop, — говорит Дельгадо-Гонсало. — С нашим методом достаточно просто перетащить «глобус» рядом с целевой клеткой, кликнуть на неё, и анализ выполнится автоматически».
Доступен как бесплатное ПО
Чтобы сделать разработку максимально доступной, команда EPFL разместила своё решение на платформе с открытым исходным кодом Icy. Эта платформа содержит аналог «магазина приложений» для биомедицинской визуализации. При разработке инструмента консультировались с биологами. 2D-версия уже используется учёными, пока команда совершенствует готовящуюся 3D-версию. «Кроме того, мы сейчас разрабатываем руководство пользователя на сайте и версию инструмента для планшетов», — добавляет Дельгадо-Гонсало.
Высокие оценки научного сообщества
Новый «снейк» (snake), чья погрешность составляет порядка одной десятой пикселя, получил очень благоприятные отзывы научного сообщества.
«Я использовал его для своего магистерского проекта в EPFL, — говорит Мустафа Аль Харфане, ныне инженер в Biosensors Europe SA. — Мы анализировали МРТ аорты пациента, чтобы определить её эластичность и скорость кровотока. Это два ключевых клинических параметра для оценки сердечно-сосудистого риска. «Снейк» сэкономил мне часы работы».
Другой пользователь, Николя Денерво, работает над диссертацией в Лаборатории характеристики биологических сетей (LBNC) EPFL. Он также положительно отзывается о методе: «Мы используем новую технику для анализа большого количества дрожжевых клеток в максимально плотных образцах. Алгоритм быстрый и надёжный».