عالية الإنتاجية تحليل صورة الأجسام الشبه الكروية ورم: A برمجيات صديقة للمستخدم التطبيق لقياس حجم الأجسام الشبه الكروية تلقائيا وبدقة

الهدف العام من التجربة التالية هو استخدام برنامج تحليل صور عالي الإنتاجية لقياس حجم الأورام ثلاثية الأبعاد التي تم تصويرها باستخدام مجهر المجال المضيء. يتم تحقيق ذلك أولاً من خلال ترتيب جميع الصور الخاصة بالأورام ثلاثية الأبعاد في هيكل الدليل وأسماء الملفات الصحيحة لبرنامج قياس حجم هذه الأورام. وكخطوة ثانية، يقوم برنامج قياس حجم الأورام تلقائياً بحساب حدود الورم بناءً على خوارزمية الكنتور النشط وقياس حجم الورم.

بعد ذلك، يتم إجراء مسح لمراقبة الجودة مصمم جيدًا لضمان الحصول على نتائج مثالية لكل صورة. وبعد تحليل النتائج في البيانات، يمكن توضيح نمو الستيرويد ثلاثي الأبعاد تحت المعالجة التجريبية. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذا البرنامج الحاسوبي في أنه يدمج خوارزمية تحليل صور آلية قوية وسير عمل لمراقبة الجودة لدعم تحليل الصور عالي الإنتاجية.

يتحمل البرنامج الخلفيات غير المتساوية أو المشوشة للصور، مما يقلل الجهد المبذول بشكل ملحوظ ويسرع عملية التحليل. ويعد تطبيق هذا البرنامج مفيداً لجعل الأجسام الورمية ثلاثية الأبعاد نموذجاً روتينياً للمختبر (in vitro) لفحص الأدوية في كل من القطاعين الصناعي والأكاديمي.

يتطلب برنامج Sphe sizer برنامج MATLAB مع مجموعتي أدوات معالجة الإشارات ومعالجة الصور. وهناك مجموعة أدوات اختيارية يمكن استخدامها وهي المعالجة المتوازية؛ قم بتنزيل برنامج OID sizer من خادم جامعة Rutgers وفك ضغطه في دليل التثبيت، والذي ستتم الحاجة إليه في الخطوات اللاحقة. والآن قم بتجهيز الصور الخاصة بك.

أولاً، حدد دقة الصورة لنظام التصوير والمقياس المطلق للصورة بالميكرون لكل بكسل. وفي النهاية، يجب أن يكون مقياس كل صورة في التجربة متماثلاً. تأكد من تحويل أي تنسيقات ملفات صور مملوكة إلى تنسيق ملفات مقبول، مثل TIFF أو jpeg.

الآن، قم بحفظ الملفات باستخدام أسماء ملفات وهيكل دليل محدد تتطلبه البرمجية؛ إذ يجب تسمية الملفات وفقاً للوحة والصف والعمود، كما يجب تنظيم أدلة الملفات بحيث يحتوي كل دليل على تجربة واحدة، مع وجود دليل فرعي واحد لكل نقطة زمنية في التجربة. ويجب أن تشترك جميع الصور من كل لوحة عند نقطة زمنية معينة في دليل فرعي واحد. ابدأ بفتح برنامج MATLAB، وفي نافذة الأوامر، انتقل إلى دليل تثبيت sphe sizer.

بعد ذلك، أدخل Sphe sizer one zero واضغط على مفتاح enter لتشغيل برنامج OID sizer. الآن، انقر فوق زر browse في النافذة الجديدة واختر المجلد الذي تم تجهيزه بجميع صور التجربة. ثم من حقل نص المجلد، حدد خيار include sub folders لضمان ضبط الجودة.

اختر خيار العرض الفوري (on the fly). الخطوة التالية هي تحديد دقة الصور، وهو أمر ضروري لكي يقوم البرنامج بتحويل البكسلات إلى مليمترات بشكل صحيح. في هذه المرحلة، يمكن للمستخدم الدخول إلى القائمة المتقدمة للوصول إلى المزيد من الإعدادات في مربع الألوان الخاص هذا.

اتركه على خيار "none" للصور ذات الـ 8 بت أو 16 بت. أما إذا تم التقاط الصور بدقة 12 بت، فاختر 12 بت.

بعد ضبط جميع الإعدادات بشكل صحيح، ابدأ عملية الحساب بالنقر على compute حيث يتم إجراء الحساب لمجموعة الصور بأكملها. تظهر نتائج التجزئة الفردية على البرنامج مباشرة فور اكتمال الحساب، ويعرض جدول النتائج حجم ملف المجلد، والطول، والعرض، ومفتاح تبديل الصلاحية لجميع الكرات التي تم تحليلها. ويُستخدم مفتاح تبديل الصلاحية لأغراض مراقبة الجودة.

عندما ينقر المستخدم على أي خلية في جدول النتائج، ستظهر الصور الأصلية وصور مراقبة الجودة على الجانب الأيمن للمراجعة، وقم بفحص جميع الصور بالتسلسل باستخدام السهم السفلي في لوحة المفاتيح. عند مواجهة حدود كروية مشبوهة، قم بتنقيحها من خلال النقر على التهيئة اليدوية (manual initialize) في الصورة الأصلية. قم بسحب أداة الشكل البيضاوي لتغطية الكروية بدقة أكبر.

سيتم تحديث جدول النتائج بالقياسات وفقاً لذلك. إذا فشل التهيئة اليدوية في العثور على الحد الأمثل للستيرويد المطلوب، فاستخدم زر الرسم اليدوي لعرض الصورة الأصلية وتتبع حدود الستيرويد. إذا كانت الصورة لا تحتوي على ستيرويد صالح، فما عليك سوى إلغاء تحديد مفتاح التبديل "صالح" لتلك الصورة.

عند اكتمال مراقبة الجودة، انقر فوق مربع تنسيق النتائج لحفظ النتائج. يمكن تهيئة أسماء الملفات المصدرة في نافذة خيار المتقدم. ملف المخرجات القائم على القائمة عبارة عن جدول مفصول بعلامات جدولة يمكن أن يحتوي على جميع القياسات.

ملف المخرجات المنسق عبارة عن جدول مفصول بعلامات جدولة، وينظم قيمة الحجم وفقاً لتنسيق الطبق الأصلي لتسهيل التحليل البصري والتحليل اللاحق للبيانات. يمكن لجهاز Sphe sizer اكتشاف حدود الكريات في الصور بمرونة عالية حتى في ظل ظروف التصوير غير المواتية المختلفة. وفي حال حدوث خطأ أحياناً في اكتشاف هذا الـ OID، تتيح الأداة اليدوية للمستخدم تحديد موقع وحجم هذا الستيرويد يدوياً وبدقة.

في الحالات القصوى، قد لا يتم تقسيم الستيرويد بشكل صحيح من الخلفية المشتتة والمشوشة تلقائياً أو باستخدام أداة التهيئة اليدوية. وفي مثل هذه الحالات، يتيح البرنامج للمستخدم رسم حدود الستيرويد يدوياً لإنشاء قياسات طولية وحجمية دقيقة. وقد تم التحقق من كفاءة البرنامج من خلال تحليل نفس المجموعة المكونة من 288 صورة عن طريق التحليل اليدوي مقارنةً بأجهزة كمبيوتر ذات نواة واحدة وأجهزة متعددة النوى.

يُعد تحليل الصور باستخدام برنامج Steroid sizer أسرع بأكثر من 18 مرة لكل صورة مقارنة بالقياسات اليدوية، وذلك لإثبات مدى تكرارية البرنامج. تم تحليل مجموعة مكونة من 24 ستيرويد ثلاث مرات باستخدام كل طريقة. وأظهر برنامج Steroid sizer، الموضح باللون الأخضر، انحرافًا معياريًا أقل في القياسات مقارنة بالتحليل اليدوي.

في تجربة أصبحت ممكنة بمساعدة مقياس حجم الستيرويد، تم فحص نمو الورم كستيرويد واختباره باستخدام علاجات مثبط HSP 90 والكلادريبين. وأظهرت النتائج أن العلاج المشترك قد يكون له تأثير مضاد للأورام في الجسم الحي. تقدم هذه الدراسة برنامجاً سريعاً ومرناً وفعالاً للتحديد الدقيق لحجم الستيرويدات الورمية ثلاثية الأبعاد.

يتميز برنامج قياس حجم الستيرويد بسهولة الاستخدام ويتطلب حداً أدنى من إدخالات المستخدم. وأثناء تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر تصوير الستيرويدات في مركز المجال دون ملامسة حافة الجدار. كما يجب التقاط جميع الصور باستخدام نفس العدسة الشيئية، والتأكد من تسمية جميع الملفات بشكل صحيح وترتيبها وفقاً لما هو موضح في البروتوكول.