外側境界セグメンテーションと Imagej のプラグインで海綿骨の定量化を支援

Summary

セグメント化および定量化 ImageJ プラグインを使用して骨の外側の境界に基づく 2 D と 3 D 画像の海綿骨のワークフローを提案します。このアプローチはより効率的かつ現在の手動手輪郭アプローチよりも正確な現在の商用ソフトウェアでは利用できないする層によって数量を提供しています。

Abstract

マイクロ コンピューター断層撮影 (マイクロ CT) は、定期的に骨量と異なる骨損失条件下で小動物の骨梁の微細構造プロパティを評価するために使用されます。マイクロ CT 画像の骨の分析のための標準的なアプローチは、スライスによって半自動手-輪郭、労働集約的、間違いやすい作業であります。骨の外側の境界、海綿骨を識別して少ないオペレーター バイアスとき適切な精度で自動的に分割によると海綿骨の自動セグメンテーションのための効率的な方法は、ここで説明しました。分割パラメーターが設定されます。分割パラメーターのすべての組み合わせが変更された 1 つずつ順番に、関連するパラメーターと領域分割結果が満足のいくセグメンテーション パラメーターをプロファイルに領域分割結果の画像のスタックが表示されます。簡単に視覚的に確認します。プラグインの品質管理機能として理論値と測定量を比較することができます, シミュレートされた標準的なオブジェクトの量を示します。海綿の性質、骨梁の厚さの層によって定量化がこのようなプラグインによって報告され、選択した領域内のような特性の分布を簡単にプロファイリングできます。措置がここで一つだけ現在の商用ソフトウェアの出力から利用できない層によって定量化海綿骨に関するより多くの情報を保持し、構造変化の統計的分析が容易にさらに、各パラメーターの定量化された値は、サンプルごとに報告されます。したがって、記載されているワークフローは、精度と効率による海綿骨の分析により良いアプローチです。

Introduction

海綿骨のマイクロ CT 解析は、異なる骨損失条件^1,2,3、いくつかの変数が関連の下で小動物の骨の形態学的変化を追跡するための標準的なアプローチ、骨の構造は、報告された⁴です。しかし、このようなパラメーターが⁵長骨の骨幹端に均等に配布されていない、現在商用マイクロ CT 機^{6,7 から各サンプルの各構造変数の要約または平均値のみが報告されます。}、単一の値は完全に分析領域の測定パラメーターの特性を表すことはできません。海綿骨の層によって定量化だけでなく各変数の詳細を保持、また構造の後の統計的分析を促進する分析地域のような変数の分布のプロファイリングを有効に⁵さまざまな条件下での変更。したがって、このメソッドの目的は、現在、市販のマイクロ CT 解析パッケージで利用されていません、各スライス レベルでマイクロ CT スキャンの海綿骨を定量化は。

効率的にセグメント海綿骨--スライスごとに自動分割方法が望ましいです。ただし、マイクロ CT ....

Protocol

動物を対象とする手順ケアおよび実験動物の使用 (NIH パブリケーション、第 8 版、2011) ガイドに従って行われたとが検討されており動物介護制度と武漢の使用委員会によって承認されました。大学。

1. ソフトウェアのインストール

1. ImageJ ソフトウェアをインストールします。Https://imagej.nih.gov/ij/ からの 64 ビットの Java とバンドルされた ImageJ (バージョン 1.51 p) ソフトウェアの Windows 版をダウンロードします。「ImageJ ディレクトリ」とその後呼ばれるフォルダーにダウンロードしたソフトウェアを抽出します。
   注: 骨梁解析プラグイン時間 64 ビット java ランタイム (バージョン 1.8) とできれば 64 ビット Windows 7 オペレーティング システム 64 ビット版の windows オペレーティング システムが必要です。
2. 骨分析のプラグインをインストールします。Http://www.bomomics.com からの骨の分析のプラグインを要求し、「ImageJ ディレクトリ/プラグイン"は、ImageJ ワードプレスプラグイン ディレクトリ内容を解凍します。
   注: 5 のための測定は、隣接するスライスが報告される指定場所、無料版、または、スライスの範囲の指定方法と測定場所は、商業上のバージョンとしては、プラグインを入手できます。

Results

骨梁の解析プラグインは自動的にセグメント化し、精度と海綿骨を定量化する設計されています。当初、骨の外側の境界が検出され、線引き後に穴充填操作骨外側皮質シェル内の任意の穴が満ちています。その後、外側の皮質骨を除外し、セグメント化された海綿骨を得る侵食操作を実行します。最後に、海綿骨部のセグメント化された地域の対策は明らかにした.

マイクロ CT 画像は本質的にノイズの多い、区切りよく定義済みの任意のパラメーターを使用して正確に骨の外側の境界を識別するために失敗します。満足のいくセグメンテーション パラメーターを選択するためのパラメーターの組み合わせの多くをしようとする退屈な労働集約的です。骨群のパラメーターの共通セットを選択することを容易にも十分なパラメーターの組み合わせを選択する際に支援するために自動的に設定の範囲で 1 つずつパラメーターを変更するためのプラグインをプロファイリング パラメーターを指定するため、サンプル。

Discussion

本研究では、海綿骨部、自動、効率的であるとユーザー ・ フレンドリーを分析するための ImageJ プラグインについて説明します。任意の 2D または 3D オブジェクト領域、ボリューム、および厚さの層によって対策を定量化するプラグインが使えます。現在、骨梁パラメーターごとに単一の測定値のみは、各サンプルの選択した分析領域で測定されたエンティティの特性を表すことはできません完全に標準のマイクロ CT 解析によって報告されます。記載されているプラグイン レポートの各サンプルでは、選択した解析領域、したがってより高度なと敏感な統計的測定のパラメーターの分布情報を完全に保持する各パラメーターの層によって数量アプローチは、このようなデータの解析に適用されます。

演算子バイアス^8,9,10より均一を正当化標準、半自動手輪郭セグメンテーション法、異なる手輪郭スライスの間実質的な変動がみ海綿骨領域分割の手法。プ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ImageJ	NIH	imagej	java 1.8ランタイム
柱分析プラグイン	Bomomics bomomics		無料または商用バージョン
CTスキャナーScanco		μ-50	マイクロCT任意のベンダーから任意のコンピュータ
システム	レノボ		任意のブランド
Windowsオペレーティングシステム	マイクロソフト	Windows 7 x64	任意の64ビットWindowsオペレーティングシステム
Officeソフトウェア	:Microsoft	Office 2010	xyチャート機能を持つ任意のspeadsheetソフトウェア