高通量肿瘤球体图像分析：一种用户友好的软件应用程序，可自动、准确地测量球体大小

以下实验的总体目标是利用高通量图像分析软件，通过明场显微镜对三维肿瘤类球体进行成像，并测量其大小。该目标的实现分为两个步骤：首先，将所有包含三维肿瘤类球体的图像按照类球体测量程序所要求的目录结构和文件名进行整理；其次，类球体测量程序将自动基于主动轮廓算法计算该类球体的边界，并测量其大小。

接下来，进行精心设计的质量控制扫描，以确保每幅图像获得最佳结果。在对数据结果进行分析后，可阐明实验处理条件下三维类固醇的生长情况。该计算机程序的主要优势在于，它集成了强大的自动化图像分析算法和质量控制工作流程，可支持高通量图像分析。

该软件能够耐受不均匀或带有噪声的图像背景，显著减少了人工操作，加快了分析过程。在工业界和学术界将三维肿瘤类固醇作为药物筛选的常规体外模型时，应用该软件具有显著优势。

Sphe sizer 需要安装有信号处理和图像处理工具箱的 MATLAB。可选的工具箱为并行处理工具箱。从罗格斯大学服务器下载 OID sizer，并将其解压至安装目录，后续步骤中将需要该目录。现在请准备您的图像。

首先，确定成像系统的图像分辨率以及图像的绝对尺度，单位为微米/像素。最终，实验中每幅图像的尺度必须保持一致。务必将任何专有的图像文件格式转换为可接受的文件格式，例如 TIFF 或 jpeg。

现在，使用软件所要求的特定文件名和目录结构来保存文件：文件名必须根据培养板、行和列命名；目录结构必须按每次实验单独一个目录，实验中的每个时间点设立一个子目录。在每个时间点，来自每块培养板的所有图像应存放在同一个子目录中。首先打开 MATLAB，在命令行窗口中定位到 sphe sizer 的安装目录。

然后输入 Sphe sizer one zero，按回车键启动该 OID sizer 程序。在新窗口中点击浏览按钮，选择包含实验中所有图像的目录。接着在文件夹文本框下方，选中包含子文件夹的切换选项以进行质量控制。

选择实时显示选项。下一步是设定图像的分辨率，必须设定分辨率，程序才能将像素正确转换为毫米。此时，用户可进入高级菜单，在此特殊颜色框中访问更多设置。

对于8位或16位图像，请保持此项为“无”。如果图像是以12位捕获的，请选择12位。

在完成所有配置后，点击“compute”开始计算，系统将对整组图像进行处理。计算完成后，单个分割结果会实时显示在软件界面上，结果表格中将显示文件夹、文件、体积、长度、宽度以及所有已分析球体的有效性切换选项。该有效性切换选项用于质量控制。

当用户点击结果表格中的任意单元格时，原始图像和质量控制图像将显示在右侧以供查看。使用键盘上的向下箭头依次检查所有图像。当遇到可疑的类球体边界时，通过在原始图像上点击“手动初始化”来优化边界。拖动椭圆工具，更准确地覆盖类球体。

结果表格将相应更新测量数据。如果手动初始化未能找到目标类固醇的最佳边界，则使用手绘按钮显示原始图像，并手动勾勒类固醇的边界。如果图像中不包含有效的类固醇，则直接取消勾选该图像的有效性开关。

完成质量控制后，单击格式化结果框以保存结果。导出的文件名可在高级选项窗口中进行配置。列表输出文件是一个以制表符分隔的表格，可包含所有测量数据。

输出文件格式为制表符分隔的表格，将体积值按原始孔板格式进行组织，便于直观观察和后续数据分析。Sphe sizer 能够在各种不利的图像条件下，稳健地检测图像中球体的边界。偶尔会出现该 OID 检测不准确的情况，此时可使用手动初始化工具，允许用户手动准确定义该类固醇的位置和大小。

在极端情况下，即使使用手动初始化工具，类固醇也可能无法从干扰性强且噪声较多的背景中被正确自动分割。在此类情况下，程序允许用户手动绘制类固醇边界，以生成准确的纵向和体积测量结果。通过对手动分析与单核及多核计算机分析同一组288张图像的结果进行比较，验证了该软件的效率。

使用类固醇分析器进行图像分析的速度比人工测量快18倍以上，从而证明了该软件的可重复性。采用两种方法对一组24种类固醇分别分析了三次。如图中绿色所示，类固醇分析器在测量中表现出比人工分析更小的标准差。

在一项借助类固醇测定肿瘤生长的实验中，研究人员使用HSP 90抑制剂和克拉屈滨治疗对类固醇进行了测试。结果显示，联合治疗可能在体内产生抗肿瘤效应。本研究提供了一种快速、灵活且高效的方法，可用于准确测定三维肿瘤类固醇的大小。

该甾体大小分析程序易于使用，且所需用户输入极少。在进行此操作时，需注意甾体应成像于视野中央，不得接触器壁边缘。所有图像应在相同的物镜下采集，且所有文件应按方案中所示正确命名并排列。