التصور النوعي والكمي للطبقة خالية من الخلايا في الشرايين من العضلات الفئران المشمرة

الهدف العام من هذا الإجراء هو قياس التباينات المكانية والزمانية في عرض الطبقة الخالية من الخلايا في الجسم الحي. يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال الديناميكا الدموية الدقيقة، لفهم دور ألفة الخلايا (cell-philia) في الدورة الدموية الدقيقة بشكل أفضل. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه الطريقة في إمكانية قياس عرض ألفة الخلايا في الجسم الحي بشكل أكثر اتساقاً وسهولة مقارنة بتقنيات القياس اليدوية السابقة التي كانت تستغرق وقتاً طويلاً.

قبل البدء في قياس عرض الطبقة الخالية من الخلايا، قم بتشغيل ملف نص MatLab البرمجي المسبق الخاص بالطبقة الخالية من الخلايا. بعد ذلك، انقر فوق فتح الملف (open file) لاختيار ملف الفيديو المراد تحليله، وقم بتعديل شريط التدوير لمحاذاة جدران الوعاء المنفرد رأسيًا، مع استخدام شريط التكبير لضبط مستوى التكبير حسب الضرورة. عندما يكون الوعاء في الموضع المناسب، انقر فوق تأكيد التحرير (confirm editing)، ثم انقر فوق تعيين منطقة الاهتمام (set ROI) للقص وتحديد منطقة الاهتمام.

ستظهر الصورة المحاذات في نافذة منبثقة. قم بتعديل المستطيل المحدد على الصورة حسب الضرورة، ثم انقر نقراً مزدوجاً على المستطيل لتأكيد المنطقة المستهدفة. بعد ذلك، انقر على Extract Images لاستخراج جميع إطارات الفيديو المعدلة في صور bitmap متتالية، والتي ستوجد في المجلد الذي يحمل نفس اسم ملف الفيديو المحدد.

لقياس عرض الطبقة الخالية من الخلايا، انقر فوق "Select Folder" ثم اختر مجلد الصور. سيظهر إطار الصورة الأول في لوحة الصور ذات التدرج الرمادي، إلى جانب مخطط توزيع كثافة اللون الرمادي المقابل في لوحة مخطط توزيع الصورة. اختر إطار الصورة المطلوب من قائمة الخيارات لإجراء التحليل، ثم انقر فوق "Find Vessel Walls" لتحديد الجدار الداخلي للوعاء في الصورة، والذي يتم تحديده كموقع ينتقل فيه ذروة ملف شدة الضوء من الداكن إلى الفاتح على مدار بكسلين.

قم بتفعيل خيار "median filter" لتطبيق مرشح الوسيط على الصورة لتقليل ضجيج "salt and pepper". قم بتفعيل خيار "auto-contrast" لإجراء ضبط رقمي لشدة إضاءة الصورة لتعزيز تباينها. بعد ذلك، اختر خوارزمية عتبة (thresholding algorithm) من قائمة الخيارات لتحديد قيمة العتبة تلقائيًا، والتي تقوم بتقسيم مستويات الرمادي إلى فئتين: بكسلات بيضاء ذات مستويات رمادية أعلى من قيمة العتبة، وبكسلات سوداء ذات مستويات رمادية أقل من قيمة العتبة.

لقياس التباين المكاني لعروض الطبقة الخالية من الخلايا، أدخل دقة البكسل في مربع دقة البكسل (pixel resolution). ثم انقر فوق "Calculate" للحصول على التباين المكاني لعروض الطبقة الخالية من الخلايا، وانقر فوق "Export. csv" لتصدير بيانات عرض الطبقة الخالية من الخلايا في شكل جدول.

لقياس التغير الزمني لعروض الطبقة الخالية من الخلايا عند خط تحليل محدد على طول الوعاء، انقر فوق Temporal Variation وأدخل معلومات معدل الإطارات. أدخل الإطارات الأولى والأخيرة للصور المخصصة للتحليل في مربعي start frame و last frame على التوالي. اضبط شريط تمرير خط التحليل لتحديد موضع خط التحليل على طول الوعاء، ثم قم بتأكيد موضع خط التحليل كما هو موضح في كل من الصور ذات التدرج الرمادي والصور الثنائية.

بعد ذلك، انقر فوق Calculate للحصول على التباين الزمني لعروض الطبقة الخالية من الخلايا، وانقر فوق Export. csv لتصدير بيانات عرض الطبقة الخالية من الخلايا في تنسيق جدولي. يظهر هنا تدفق نموذجي لخلايا الدم الحمراء عبر شريان غير متفرع في العضلة الرافعية للجرذ، حيث يمكن ملاحظة الطبقة الخالية من الخلايا بين نواة RBC وجدار الوعاء الداخلي.

يُعد التباين الجيد بين هذه المكونات أمراً بالغ الأهمية لضمان دقة قياسات عرض الطبقة الخالية من الخلايا. وقد تضمنت المرحلة الأولية من تحليل الصور الكشف عن الجدار الداخلي للوعاء؛ حيث يتم تقدير الموقع عند الذروة التي تتحول من الداكن إلى الفاتح عبر بكسلين، وذلك من خلال الحصول على ملف شدة الضوء على طول خط التحليل العمودي على الوعاء.

بعد ذلك، يتم الكشف عن حدود نواة خلايا الدم الحمراء (RBC) باستخدام خوارزمية تحديد عتبة الصورة، ومن ثم يمكن حساب عرض الطبقة الخالية من الخلايا (CFL). وبما أن خلايا الدم الحمراء في الطبقة الخالية من الخلايا تمتلك نفاذيات ضوئية مختلفة، فإنه يمكن تقسيم الفرق في مستويات الرمادي إلى فئتين. ومع ذلك، قد يتقيد تحديد قيمة عتبة دقيقة بين القمتين في المدرج التكراري للصورة بسبب رداءة جودة الصورة وتباينها.

لتحسين التباين بين خلايا الدم الحمراء والطبقة الخالية من الخلايا، يمكن استخدام مرشح أزرق. ويتضح هذا بشكل أكبر في هذه الصور حيث تم تحديد حدود نوى خلايا الدم الحمراء بدقة أكبر باستخدام المرشح الأزرق. كما يمكن لخوارزمية تحديد العتبة أن تؤثر على قياس عرض الطبقة الخالية من الخلايا، كما هو ظاهر في هذه الصور التي أدت فيها خوارزميات تحديد العتبة المختلفة إلى تحديد حدود مختلفة لنوى خلايا الدم الحمراء، وبالتالي الحصول على قياسات مختلفة لعرض الطبقة الخالية من الخلايا.

إن قياس عرض الطبقة الخالية من الخلايا داخل الجسم حساس للغاية لجودة الصور. لذلك، يجب التأكد من إجراء الجراحة بعناية واستخدام مساعد بصري مناسب للحصول على صورة ذات جودة عالية. علاوة على ذلك، من الضروري اختيار خوارزمية عتبة الصورة المناسبة لضمان قياس دقيق ومتسق لعرض الطبقة الخالية من الخلايا.