التسجيل المشترك متعدد الوسائط عبر الأجهزة وبدون علامات لطرائق التصوير قبل السريري
أكتوبر 27, 2023
غالبا ما يكون الجمع بين طرق التصوير المتعددة ضروريا لاكتساب فهم شامل للفيزيولوجيا المرضية. يستخدم هذا النهج الأشباح لتوليد تحويل تفاضلي بين أنظمة الإحداثيات لطريقتين ، والتي يتم تطبيقها بعد ذلك للتسجيل المشترك. هذه الطريقة تلغي الحاجة إلى fiducials في عمليات مسح الإنتاج.
نقوم بتطوير أدوات برمجية للتصوير قبل السريري ، بما في ذلك إعادة بناء الصور والاندماج والتجزئة والقياس الكمي. يهدف برنامجنا إلى أن يكون سهل الاستخدام وفعالا ومتوافقا مع أي جهاز تصوير للحيوانات الصغيرة لتمكين التحليل الكمي القابل للتكرار لبيانات الصور متعددة الوسائط المكتسبة. تعد الأتمتة موضوعا مهما في مجالنا لأن التحليل اليدوي غالبا ما يستغرق وقتا طويلا وعرضة للخطأ ويصعب تكراره.
يمكن للأتمتة القائمة على البرامج أن تجعل التحليل فعالا وقابلا للتكرار ، ولكن التحدي يكمن في جعل الأتمتة قوية بدرجة كافية. توفر أجهزة تصوير الصغيرة بيانات صور حجمية لفئران وجرذان المختبر المخدرة ، وتسمح بالتقييم غير الجراحي للتغيرات المرضية والفسيولوجية. تجمع الأجهزة المتكاملة متعددة الوسائط بين نقاط القوة في الطرائق المتعددة ، مثل Micro-CT و PET.
من الممكن أيضا الجمع بين جهازين منفصلين. قمنا بتطوير برنامج للاندماج الآلي لطرائق خاصة ، مثل Micro-CT و FMT. قدمنا أيضا برنامجا فعالا لدمج الصور التفاعلية ، وحددنا تنسيق ملف جديد لتخزين بيانات الصورة ، مع مراعاة جوانب من تنظيم البيانات.
في العام الماضي ، نشرنا نهجا لبوابات الجهاز التنفسي بأثر رجعي في ظل إعدادات الإنتاجية العالية. يوجد بروتوكولنا في مصفوفة تحويل ، يتم إنشاؤها باستخدام خطوة معايرة تتضمن هياكل مرئية مثل العلامات الائتمانية. بعد ذلك ، يمكن أتمتة دمج الصور باستخدام مصفوفة التحويل هذه ، مما يلغي الحاجة إلى العلامات.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة أدوات برمجية مصممة للتصوير قبل السريري، مع التركيز على الأتمتة لتحليل الصور متعددة الوسائط. تعزز هذه الأدوات الكفاءة وقابلية التكرار في تحليل بيانات الصور الحجمية المستمدة من أجهزة تصوير الحيوانات الصغيرة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- تقنيات التصوير
- تطوير البرمجيات
خلفية علمية
- يعد التصوير قبل السريري أساسياً لفهم التغيرات الفسيولوجية والباثولوجية.
- غالباً ما يكون التحليل اليدوي لبيانات التصوير مستهلكاً للوقت وعرضة للأخطاء.
- يمكن للأتمتة أن تحسن من كفاءة تحليل الصور وقابلية تكرار نتائجها.
- تجمع الأجهزة المتكاملة متعددة الوسائط بين نقاط القوة لمختلف طرق التصوير.
الغرض من الدراسة
- تطوير برنامج سهل الاستخدام لدمج الصور وتحليلها بشكل آلي.
- إلغاء الحاجة إلى العلامات المرجعية (fiducials) في تسجيل الصور.
- تمكين التحليل الكمي القابل للتكرار لبيانات التصوير متعدد الوسائط.
الطرق المستخدمة
- تطوير أدوات برمجية لدمج وتجزئة وقياس بيانات التصوير كمياً.
- أتمتة عملية دمج الصور باستخدام مصفوفات التحويل المشتقة من خطوات المعايرة.
- تكامل بيانات التصوير من أجهزة مثل micro CT و PET.
- تنفيذ واجهات سهلة الاستخدام لتحميل الصور وتحليلها.
النتائج الرئيسية
- تم تحقيق الدمج الآلي لأنماط التصوير بنجاح دون الحاجة إلى علامات مرجعية.
- أظهرت الأدوات البرمجية كفاءة في التعامل مع البيانات الحجمية للحيوانات الصغيرة.
- تم تحديد تنسيقات ملفات جديدة لتحسين تنظيم البيانات وتخزينها.
- تم التحقق من صحة إعدادات التزامن التنفسي الاسترجاعي وإعدادات الإنتاجية العالية.
الاستنتاجات
- يعزز البرنامج المطور تحليل بيانات التصوير متعدد الوسائط.
- يقلل الأتمتة بشكل كبير من الوقت والأخطاء المرتبطة بالتحليل اليدوي.
- يمكن لهذا النهج أن يسهل إجراء تقييمات أكثر دقة في الأبحاث قبل السريرية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يعالج التسجيل المشترك القوي والخالي من العلامات لأنماط التصوير قبل السريري عنق زجاجة حرج في الأبحاث الانتقالية من خلال تمكين التكامل الكمي والقابل للتكرار لمجموعات البيانات متعددة الأنماط. وتعزز هذه القدرة الثقة التنبؤية في نماذج الأمراض وتدعم التحقق من الأهداف وتقليل المخاطر الميكانيكية بشكل أكثر موثوقية عبر مسار الاكتشاف. كما تعمل سيرات العمل المبسطة والجاهزة للأتمتة على تقليل التباين اليدوي وتسهيل دراسات التصوير القابلة للتوسع وعبر المواقع لمحافظ البحث والتطوير في المؤسسات.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية البيولوجية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح التقييم الكمي وغير الجراحي للتغيرات البيولوجية في نماذج الحيوانات الصغيرة.
- يدعم التحقق من صحة الأهداف الوظيفية من خلال دمج بيانات التصوير التشريحي والجزيئي.
- يقلل من الغموض الميكانيكي من خلال الارتباط المكاني الدقيق للإشارات متعددة الوسائط.
- يسهل عملية فرز المحفظة البحثية عبر تحسين القيمة التنبؤية للنتائج قبل السريرية.
الفحص وتطوير المقايسة
- تجهيز مجموعات بيانات تصويرية مُصادق عليها لإجراء التحليلات الكمية وسير عمل الفحص اللاحقة.
- توحيد عمليات دمج الصور والتسجيل المشترك، مما يعزز إمكانية تكرار النتائج عبر الدراسات المختلفة.
- تمكين سير عمل قابل للتوسع ومتوافق مع الأتمتة لعمليات مقايسات التصوير عالية الإنتاجية.
- دعم التقييم الموثوق لتأثيرات المركبات في النماذج ذات الصلة بالمرض.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يوائم مخرجات التصوير مع استراتيجيات المؤشرات الحيوية الانتقالية من خلال دمج البيانات الوظيفية والهيكلية.
- يضمن الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري عبر دعم تكامل البيانات متعددة الوسائط.
- يقلل من مخاطر قرارات التطوير من خلال توفير نقاط نهاية تصويرية كمية وقوية.
- يُحسّن توصيف نماذج الأمراض لتعزيز الصلة الانتقالية.
تكامل مسارات العمل وسير العمل
يربط سير عمل التسجيل المشترك الخالي من العلامات هذا بين مراحل الاكتشاف المبكر، وتحديد المركبات الرائدة، والتحقق ما قبل السريري من خلال تمكين التكامل السلس لبيانات التصوير المستمدة من أنماط وأجهزة متعددة.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات وتوضيح المسارات من خلال تحليل التصوير المتكامل.
- الفحص: توفر مخرجات تصوير كمية وقابلة للتكرار لتقييم المركبات.
- التحليلات: توفر مصفوفات تحويل وتنسيقات ملفات منقحة لإجراء مقارنات إحصائية قوية.
- الأبحاث الانتقالية: تسهل مواءمة المؤشرات الحيوية والتحقق من صحة نماذج الأمراض عبر منصات التصوير المختلفة.
- إعادة الاستخدام في المؤسسات: تقدم حلاً قابلاً للتوسع ومستقلاً عن نوع الجهاز لدمج التصوير متعدد الوسائط عبر مواقع البحث والتطوير.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل المخاطر البيولوجية في دراسات التصوير قبل السريرية.
- القيمة التشغيلية: توحد وتؤتمت عملية دمج الصور، مما يقلل من الأخطاء اليدوية والتباين.
- القيمة الاستراتيجية: تتيح اتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن المضي قدماً أو التوقف، وإدارة المحفظة بكفاءة رأس مالية.
- التأثير على المحفظة: تدعم ترتيب الأولويات المعدل حسب المخاطر والنهوض ببرامج الاكتشاف.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في التصوير قبل السريري والتحليل الكمي.
- يعتمد على توفر أجهزة تصوير وبنية تحتية برمجية متوافقة لدمج البيانات.
- يستلزم توحيد بروتوكولات التصوير والتعامل مع البيانات الوصفية (metadata) بين الفرق المختلفة.
- قابل للتكيف مع تركيبات متنوعة من أنماط التصوير وسير العمل الخاص بكل موقع.
- تعتبر المعايرة القائمة على النماذج المحاكية (Phantoms) وتوليد مصفوفة التحويل أمراً ضرورياً للإعداد الأولي.
الأسئلة الشائعة حول الصيدلة الحيوية
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:01
Calculation of the Differential Transformation for Cross‐Device Co‐Registration of Two Preclinical Imaging Modalities
6:10
Application of the Differential Transformation for Cross‐Device Co‐Registration of Two Preclinical Imaging Modalities
