腫瘍球の高スループット画像解析：自動的かつ正確にスフェロイドのサイズを測定するための使いやすいソフトウェアアプリケーション

次の実験の全体的な目標は、ハイスループット画像解析ソフトウェアを使用して、明視野顕微鏡で画像化された3次元腫瘍Sのサイズを測定することです。これは、最初に3D腫瘍ステロイドを含むすべての画像を、このステロイドサイザープログラムの正しいディレクトリ構造とファイル名に配置することによって達成されます。第2ステップのステロイドとして、サイザーは有効な輪郭のアルゴリズムに基づいてこのステロイドの境界を自動的に計算し、このステロイドのサイズを測定します。

次に、すべての画像に最適な結果が得られるように、適切に設計された品質管理スイープが行われます。その結果をデータで解析した後、実験的治療中の3Dステロイドの増殖を解明することができます。このコンピュータプログラムの主な利点は、強力な自動画像解析アルゴリズムと品質管理ワークフローを統合して、高スループットの画像解析をサポートすることです。

このソフトウェアは、画像の背景が不均一またはノイズが多いことを許容します。これにより、労力が大幅に削減され、分析プロセスがスピードアップします。このソフトウェアの実装は、3D腫瘍ステロイドが産業界と学界の両方で薬物スクリーニングの日常的なin vitroモデルになるのに有益です。

Sphe サイザーには、信号処理ツールボックスと画像処理ツールボックスを備えた MATLAB が必要です。オプションのツールボックスとして使用するのは、並列処理で OID サイザーをラトガース大学サーバーからダウンロードし、それをインストール ディレクトリに解凍することです。これは、後続の手順で必要になります。次に、画像を準備します。

まず、イメージングシステムの画像解像度と画像の絶対スケール(ミクロン/ピクセル)を決定します。最終的には、実験の各画像のスケールは同じである必要があります。独自の画像ファイル形式は、TIFFやjpegなどの受け入れられるファイル形式に変換してください。

次に、ソフトウェアに必要な特定のファイル名とディレクトリ構造を使用してファイルを保存するには、ファイル名をプレート、行、および列ごとに名前を付ける必要があります。ファイルディレクトリは、実験の各時点ごとに1つのサブディレクトリを持つディレクトリごとに1つの実験として配置する必要があります。すべてのプレートの任意の時点の画像は、サブディレクトリを共有する必要があります。まず、MATLABを開き、コマンドウィンドウでsphe sizerのインストールディレクトリに向きを変えます。

次に、Sphe sizer one zero と入力し、Return キーを押してこの OID サイザー プログラムを起動します。次に、新しいウィンドウの参照ボタンをクリックして、実験からのすべての画像で準備されたディレクトリを選択します。次に、フォルダのテキストフィールドの下で、品質管理のサブフォルダのトグルを含めます。

オンザフライ表示オプションを選択します。次のステップは、プログラムがピクセルをミリメートルに正しく変換するために行う必要がある画像の解像度を指定することです。この時点で、ユーザーは詳細メニューに入り、この特別なカラーボックスの他の設定にアクセスできます。

8 ビットまたは 16 ビットのイメージの場合は none のままにします。画像が 12 ビットでキャプチャされている場合。入札額は12を選択します。

すべての構成が適切に設定されたら、イメージのセット全体に対して計算が実行されているため、[compute] をクリックして計算を開始します。個々のセグメンテーション結果は、計算が完了するとソフトウェア上でオンザフライで表示され、結果テーブルにはフォルダファイルのボリューム、長さ、幅、および解析されたすべての球の有効なトグルが表示されます。有効なトグルは品質管理用です。

ユーザーが結果テーブルの任意のセルをクリックすると、元の画像と品質管理の画像が右側に表示され、確認のために、キーボードの下矢印を使用してすべての画像を順番に調べます。疑わしい回転楕円体の境界に遭遇した場合は、元のイメージの [手動初期化] をクリックして調整します。楕円ツールをドラッグして、ステロイドをより正確に覆います。

結果テーブルは、それに応じて測定値を更新します。手動初期化で目的のステロイドの最適な境界が見つからない場合は、ハンドドローボタンを使用して元の画像を表示し、ステロイドの境界をトレースします。画像に有効なステロイドが含まれていない場合は、その画像の有効なトグルのチェックを外すだけです。

品質管理が完了したら、結果のフォーマットボックスをクリックして結果を保存します。エクスポートされたファイル名は、advanced to オプション ウィンドウで構成できます。リスト出力ファイルは、すべての測定値を含めることができるタブ区切りのテーブルです。

フォーマット出力ファイルは、タブで区切られたテーブルで、ボリューム値を元のプレート形式に整理し、簡単で視覚的な下流データ分析を実現します。Spheサイザーは、さまざまな好ましくない画像条件でもロバストに、画像上の球の境界を検出することができます。時折、このOIDの不適切な検出が発生し、その後、手動で初期化されたツールは、ユーザーがこのステロイドの位置とサイズを手動で適切に定義できるようにすることで機能します。

極端な場合には、ステロイドは、気を散らす騒々しい背景から自動的にまたは手動で初期化されたツールで正しくセグメント化されない可能性があります。そのような場合、プログラムはユーザーがステロイド境界を手で描画して、正確な縦方向および体積測定を生成することを可能にします。ソフトウェアの効率は、シングルコアおよびマルチコアコンピューターと比較して、手動分析によって同じ288枚の画像を分析することで検証されます。

画像解析は、ステロイドサイザーを使用した場合、手動測定よりも画像あたり18倍以上高速になり、ソフトウェアの再現性を実証できます。24種類のステロイドのセットを、それぞれの方法で3回分析しました。緑色で示されているステロイドサイザーは、手動分析よりも測定の標準濃度が小さいことを示しました。

ステロイドサイザーの助けを借りて実行可能になった実験では、ステロイドと見なされた腫瘍増殖がHSP 90阻害剤とクラドリビン治療でテストされました。その結果、併用療法がin vivoで抗腫瘍効果を発揮する可能性があることが示されました。この研究は、3D腫瘍ステロイドのサイズを正確に決定するための、迅速で柔軟性のある効果的なプログラムを示しています。

スターサイズのプログラムは使いやすく、ユーザー入力は最小限で済みます。この手順を試みる際には、ステロイドが壁の端に触れることなくフィールドの中央に画像化されることを覚えておくことが重要です。すべての画像は同じ目的でキャプチャされ、すべてのファイルの名前が正しく付けられ、プロトコルに示されているように配置されている必要があります。