Artykuł metodologiczny

Przyspieszona biodozymetria promieniowania dzięki automatycznej identyfikacji chromosomów dicentrycznych (ADCI) i oszacowaniu dawki

20.1K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/56245

⸱

4 września 2017

 ,  ,  , 
1CytoGnomix Inc., 2Department of Pathology and Laboratory Medicine, Western University, 3Department of Biochemistry, Western University

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Test cytogenetycznego chromosomu dicentrycznego (DC) określa ilościowo narażenie na promieniowanie jonizujące. Oprogramowanie Automated Dicentric Chromosome Identifier and Dose Estimator dokładnie i szybko szacuje dawkę biologiczną z DC w komórkach metafazy. Odróżnia monocentryczne chromosomy i inne obiekty od DC i szacuje dawkę promieniowania biologicznego na podstawie częstotliwości DC.

Streszczenie

Dawka promieniowania biologicznego może być oszacowana na podstawie dicentrycznych częstości chromosomów w komórkach metafazy. Wykonywanie tych cytogenetycznych testów chromosomów dicentrycznych jest tradycyjnie ręcznym, pracochłonnym procesem, który nie jest dobrze przystosowany do radzenia sobie z ilością próbek, które mogą wymagać badania w następstwie masowego zdarzenia z ofiarami. Oprogramowanie Automated Dicentric Chromosome Identifier and Dose Estimator (ADCI) automatyzuje ten proces, badając zestawy obrazów metafazowych przy użyciu technik przetwarzania obrazów opartych na uczeniu maszynowym. Oprogramowanie wybiera odpowiednie obrazy do analizy, usuwając nieodpowiednie obrazy, klasyfikuje każdy obiekt jako chromosom zawierający centromery lub niechromosom, dalej rozróżnia chromosomy jako chromosomy monocentryczne (MC) lub chromosomy dicentryczne (DC), określa częstotliwość DC w próbce i szacuje dawkę promieniowania biologicznego, porównując częstotliwość DC próbki z krzywymi kalibracyjnymi obliczonymi przy użyciu próbek kalibracyjnych. Ten protokół opisuje użycie oprogramowania ADCI. Zazwyczaj importowane są zarówno zestawy kalibracyjne (znana dawka), jak i testowe (nieznana dawka) obrazów metafaz w celu dokładnego oszacowania dawki. Optymalne obrazy do analizy można znaleźć automatycznie za pomocą wstępnie ustawionych filtrów obrazu lub można je również przefiltrować za pomocą ręcznej kontroli. Oprogramowanie przetwarza obrazy w każdej próbce, a częstotliwości DC są obliczane na różnych poziomach rygorystyczności dla wywoływania DC, przy użyciu podejścia opartego na uczeniu maszynowym. Liniowo-kwadratowe krzywe kalibracyjne są generowane na podstawie częstotliwości prądu stałego w próbkach kalibracyjnych poddanych działaniu znanych dawek fizycznych. Dawki badanych próbek narażonych na niepewne poziomy promieniowania szacuje się na podstawie ich częstotliwości prądu stałego przy użyciu tych krzywych kalibracyjnych. Raporty mogą być generowane na żądanie i zawierać podsumowanie wyników jednej lub więcej próbek, jednej lub więcej krzywych kalibracyjnych lub oszacowania dawki.

Wprowadzenie

Biodozymetria radiacyjna wykorzystuje markery biologiczne, głównie aberracje chromosomowe, takie jak chromosomy dicentryczne (DCs) i translokacje chromosomowe, do pomiaru dawek promieniowania, na które wystawione są osoby. Dawka biologicznie pochłonięta może różnić się od dawki fizycznej mierzonej przyrządami ze względu na zmienność osobniczą. Podobnie, promieniowanie o określonej dawce fizycznej może wywołać różny stopień ekspozycji biologicznej w zależności od warunków fizjologicznych lub środowiskowych. Znajomość dawki biologicznej ma szczególne znaczenie zarówno dla diagnostyki, jak i leczenia.

Analiza DC jest złotym standardem Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) i Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (IAEA) w ocenie biologicznego narażenia ludzi na promieniowanie. Był to pierwszy test zalecany przez IAEA i WHO do oceny dawki promieniowania. Częstość występowania DC jest stosunkowo stabilna przez około 4 tygodnie po ekspozycji na promieniowanie1, a ich korelacja ilościowa z dawką emitowanego promieniowania jest dokładna, co czyni DC idealnym biomarkerem. Zależność między dawką promieniowania (podaną w jednostkach Gray [Gy]) a częstością DC (określaną jako liczba DC na komórkę) można wyrazić za pomocą funkcji liniowo-kwadratowej.

Cytogenetyczny test DC jest standardem w branży od około 55 lat2. Wykonywano go ręcznie, co wymagało 1–2 dni analizy danych mikroskopowych z jednej próbki krwi. W zależności od dawki, do dokładnej oceny ekspozycji na promieniowanie potrzeba od kilkuset do kilku tysięcy obrazów3. Przy dawkach przekraczających 1 Gy IAEA zaleca wykrycie minimum 10 DC. Powszechną praktyką w laboratoriach cytogenetycznych zajmujących się biodozymetrią jest badanie 250–50 obrazów metafaz. W przypadku próbek z ekspozycją <1 Gy sugeruje się analizę 3 0–5 00 obrazów ze względu na niższe prawdopodobieństwo tworzenia się DC. W obu przypadkach jest to zadanie wymagające dużego nakładu pracy.

Laboratoria cytogenetycznej biodozymetrii tworzą własne krzywe kalibracyjne dla biodozymetrii radiacyjnej in vitro przed oceną dawek biologicznych w próbkach badawczych. Próbki krwi pobrane od zdrowych osób kontrolnych są poddawane napromieniowaniu, a następnie limfocyty są hodowane i przygotowywane do analizy chromosomów w metafazie. Na podstawie tych próbek dawki biologiczne są kalibrowane względem znanych dawek fizycznych emitowanych przez standardowe źródło promieniowania. Po zarejestrowaniu obrazów komórek w metafazie eksperci analizują zdjęcia, zliczają DC i obliczają częstotliwość występowania DC dla każdej próbki. Krzywa kalibracyjna jest budowana poprzez dopasowanie krzywej liniowo-kwadratowej do częstotliwości DC przy wszystkich dawkach. Następnie ekspozycję w próbkach badawczych osób można wywnioskować poprzez dopasowanie częstotliwości DC do skalibrowanych dawek na krzywej lub poprzez podstawienie ich do odpowiedniego wzoru liniowo-kwadratowego.

W celu przyspieszenia tej procedury zautomatyzowaliśmy za pomocą oprogramowania zarówno detekcję chromosomów dwicentrycznych (DCs), jak i wyznaczanie dawki. Automatyczny Identyfikator Chromosomów Dwicentrycznych i Estymator Dawki (ADCI) wykorzystuje techniki przetwarzania obrazów oparte na uczeniu maszynowym do wykrywania i odróżniania chromosomów dwicentrycznych (DCs) od chromosomów jednocentrycznych (MCs) oraz innych obiektów, a także automatyzuje szacowanie dawki promieniowania. Oprogramowanie ma na celu znaczące ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie konieczności ręcznej weryfikacji liczby DCs oraz przyspieszenie estymacji dawki poprzez automatyzację. Zostało ono opracowane przy udziale referencyjnych laboratoriów biodozymetrycznych w Health Canada (HC) oraz Canadian Nuclear Laboratories (CNL). Ich uwagi zapewnią, że wydajność metody będzie nadal spełniać kryteria IAEA dla tego analizy.

Oprogramowanie wykonuje następujące funkcje: 1) filtrowanie DC i wybór optymalnych obrazów komórek w metafazie do analizy, 2) rozpoznawanie chromosomów, wykrywanie DC oraz określanie częstości występowania DC oraz 3) szacowanie dawki promieniowania na podstawie skalibrowanych cytogenetycznych danych radiacyjnych. Oprogramowanie to przetwarza grupy obrazów metafaz pochodzących od tej samej osoby (definiowanych jako próbka), zlicza liczbę DC w każdym z nich przy użyciu technik przetwarzania obrazu i zwraca szacowaną dawkę promieniowania otrzymaną przez każdą próbkę w jednostkach Grayów (Gy).

Oprogramowanie zostało zaprojektowane tak, aby obsługiwać szeroki zakres struktur, liczb i gęstości chromosomów. Jednak algorytm działa optymalnie w przypadku obrazów metafazy zawierających niemal kompletny zestaw dobrze rozdzielonych, liniowych chromosomów4. Obrazy zawierające silnie nakładające się zestawy chromosomów, wiele komórek, niekompletne komórki w metafazie, separację chromatyd siostrzanych, jądra komórkowe, obiekty niechromosomalne oraz inne defekty mogą obniżyć dokładność algorytmu. Dedykowane modele wyboru obrazów oraz inne progi segmentacji obiektów mogą odfiltrować większość obrazów nieoptymalnych oraz fałszywie dodatnich DC.

Wykrywanie chromosomów dicentrycznych jest przeprowadzane podczas przetwarzania obrazu. Algorytm próbuje określić, które obiekty na obrazie są chromosomami, a następnie lokalizuje na każdym z nich dwa obszary, które z największym prawdopodobieństwem są centromerami. Następnie seria różnych modeli uczenia maszynowego Support Vector Machine (SVM) klasyfikuje chromosomy jako DC lub normalne chromosomy monocentryczne. Modele SVM różnią się czułością i swoistością wykrywania DC (patrz krok 3.1.4 poniżej), co może wpływać na częstotliwość występowania DC wyznaczaną w próbce.

Oprogramowanie ADCI przetwarza zestawy cyfrowych obrazów metafazy barwionych giemsą (lub DAPI) w formacie TIFF lub JPG dla jednego lub większej liczby próbek. Oprogramowanie analizuje DC zarówno w próbkach kalibracyjnych, jak i badawczych. Dawki fizyczne (w Gy) próbek kalibracyjnych są znane i wykorzystywane do wygenerowania krzywej kalibracyjnej. Dawki fizyczne i biologiczne osób z nieznaną ekspozycją są wnioskowane przez oprogramowanie na podstawie wygenerowanej komputerowo krzywej kalibracyjnej. Chociaż laboratoria stosują porównywalne techniki, krzywe kalibracyjne z różnych placówek często się różnią3. Aby uzyskać dokładną ocenę dawki w próbkach badawczych, należy przetwarzać zarówno krzywą kalibracyjną, jak i próbki badawcze z tego samego laboratorium.

Oprogramowanie to oferuje szybkość, dokładność i skalowalność, co zapewnia wydajność niezbędną do obsługi zdarzeń, w których wiele osób musi zostać przebadanych jednocześnie. Zostało opracowane w latach 2008–20174,5,6,7,8,9,10,1,12,13. Wykorzystując współczesny sprzęt komputerowy, to oprogramowanie na komputer PC może przetworzyć i oszacować dawkę promieniowania w próbce pacjenta zawierającej 500 ekwiwalentów genomów w metafazie w czasie 10 - 20 min 4. Kod opiera się na zestawie zastrzeżonych algorytmów segmentacji obrazu i uczenia maszynowego do analizy chromosomów. Ekspercka analiza każdego chromosomu poddanego promieniowaniu 3 Gy wykazała dokładność porównywalną z ADCI. W zestawie 6 próbek o nieznanej ekspozycji (użytych wcześniej w międzynarodowym ćwiczeniu z biegłości), oprogramowanie oszacowało dawki z dokładnością do 0,5 Gy względem wartości uzyskanych poprzez ręczną analizę tych samych danych przez HC i CNL, spełniając wymagania MAEA dla biodozymetrii przesiewowej. Co więcej, standaryzacja międzylaboratoryjna, a w konsekwencji powtarzalność szacowania dawek, zyskują dzięki zastosowaniu wspólnego, zautomatyzowanego algorytmu zliczania DC. Niemniej jednak oprogramowanie pozwala na dostosowanie filtrowania obrazu i kryteriów selekcji, co umożliwia uwzględnienie różnic w metodach przygotowania chromosomów oraz źródłach kalibracji promieniowania.

Niniejsze oprogramowanie jest systemem opartym na graficznym interfejsie użytkownika (GUI), który analizuje zestawy obrazów chromosomów zawierających komórki w metafazie barwione giemsą (lub DAPI) pod kątem anomalii wynikających z ekspozycji na promieniowanie jonizujące. Zestawy obrazów są fotografowane cyfrowo za pomocą systemu mikroskopu świetlnego (lub epifluorescencyjnego), a każdy zestaw odpowiada innej próbce. Oprogramowanie wykorzystuje techniki przetwarzania obrazu do wykrywania i odróżniania DC od MC oraz innych obiektów. Następnie empirycznie opracowane filtry segmentacji automatycznie eliminują fałszywie dodatnie DC, nie wpływając na prawdziwe DC. Na koniec oprogramowanie automatycznie odfiltrowuje niepożądane obrazy na podstawie różnych właściwości obrazu, identyfikując obrazy metafaz słabej jakości za pomocą wstępnie obliczonych (lub określonych przez użytkownika) modeli selekcji obrazów. Obrazy te obejmują te, które zawierają nadmierną lub niewystarczającą liczbę „szumiących” obiektów, wiele nakładających się na siebie chromosomów, obrazy pozbawione chromosomów w metafazie oraz nadmierną liczbę chromatyd siostrzanych4. Automatycznie opracowane dane obrazowe są wykorzystywane do wygenerowania krzywej kalibracyjnej dawki z próbek o znanej dawce promieniowania oraz służą do szacowania ekspozycji próbek testowych poddanych działaniu nieznanych dawek.

Wyniki z oprogramowania można przeglądać i zapisywać jako: 1) wyjście tekstowe wyświetlane w konsoli, 2) wykresy, które można zapisać jako obrazy, oraz 3) raporty w formacie HTML. Wiele aspektów oprogramowania można dostosować do specyficznych potrzeb różnych laboratoriów. Poszczególne laboratoria zazwyczaj dostarczają zarówno próbki kalibracyjne, jak i testowe, przygotowane i zebrane zgodnie z protokołem cytogenetycznym zwalidowanym w danym laboratorium. Zapewnia to jednolitość przygotowania próbek i pozwala na sensowne zastosowanie krzywych kalibracyjnych wygenerowanych z próbek kalibracyjnych do próbek testowych uzyskanych przy użyciu tego samego protokołu. Krzywe kalibracyjne można również tworzyć na podstawie współczynników krzywej lub częstotliwości DC przy określonych dawkach. Najdokładniejsze szacunki dawki uzyskuje się poprzez odfiltrowanie obrazów o niższej jakości oraz fałszywie dodatnich DC (FPs). Wybór optymalnych podzbiorów obrazów w każdej próbce odbywa się przy użyciu „modeli wyboru obrazów” (Image selection models), które eliminują obrazy niskiej jakości, mające tendencję do wprowadzania FPs. Do oprogramowania dołączono serię wstępnie zwalidowanych modeli, jednak użytkownik może tworzyć i zapisywać dodatkowe modele z dostosowanymi progami i filtrami.

Po pomyślnym załadowaniu oprogramowania wyświetla się główny graficzny interfejs użytkownika (GUI) (patrz Rysunek 1). Z poziomu tego interfejsu można wybierać i przetwarzać próbki, z których każda składa się z folderu plików obrazów komórek w metafazie, w celu identyfikacji DC, tworzyć i porównywać krzywe kalibracyjne oraz określać dawkę promieniowania, na którą wystawione zostały próbki.

oprogramowanie do analizy danych ACDI; wykres histogramowy; rozkład częstości; szczegóły próbki; wynik algorytmu.
Rycina 1: Główne sekcje graficznego interfejsu użytkownika obejmują: lista próbek (1), lista krzywych kalibracyjnych (2), kolejka procesów (3), który monitoruje stan detekcji DC w każdym zestawie obrazów każdej próbki, wykres wyświetlający (4), która podsumowuje statystyczne lub inne właściwości ilościowe zestawu obrazów w próbkach lub krzywych kalibracyjnych, oraz konsola (5) który zawiera tekst opisowy jako wyniki każdej operacji wykonanej przez program. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Protokół

1. Import i przetwarzanie próbek

  1. Kliknij Próbki na pasku menu i wybierz Nowa próbkaPrzejdź do odpowiedniego katalogu zawierającego grupę obrazów metafazy i kliknij Wybierz folder.
  2. Wprowadź unikalny identyfikator próbki w obrębie „Określ unikalny identyfikator dla nowej próbki” pole tekstowe. Ten identyfikator pozwoli zidentyfikować próbkę w obszarze roboczym. Identyfikatory próbek mogą zawierać wyłącznie znaki alphanumericzne, podkreślnik '_' lub myślnik '-'. Zaleca się uwzględnienie w identyfikatorze próbki laboratorium źródłowego oraz dawki fizycznej (w przypadku próbek kalibracyjnych).
  3. (Opcjonalnie) W razie potrzeby należy podać opis próbki w ramach Opis próbki (opcjonalnie) obszar tekstu.
  4. Kliknij OK aby dodać nową próbkę do obszaru roboczego.
  5. Powtórzyć kroki od 1.1 do 1.4, aby dodać kolejne próbki. Przygotować minimum 3 próbki kalibracyjne (zaleca się siedem lub więcej).3) różnych ekspozycji oraz co najmniej jednej próbki testowej w celu przeprowadzenia szacowania dawki.
  6. Wyróżnij wszystkie próbki przygotowane w krokach od 1.1 do 1.5 w Próbki lista i kliknij Dodaj próbkę(próbki) do kolejki przetwarzania (Całkowite wewnętrzne odbicie, równanie prawa Sneilla, schemat optyczny, ilustracja procesu refrakcji światła.) ikona.
  7. Kliknij Przetwórz wszystkie próbki w kolejce (równowaga statyczna, równanie ΣFx=0, schemat, analiza bilansu sił, edukacja z zakresu fizyki, siły wektorowe) ikona przetwarzania wszystkich próbek sekwencyjnie w kolejce - an Przetwarzanie ADCI pojawia się okno dialogowe zawierające wszystkie próbki w kolejce oraz pasek postępu.
  8. Po zakończeniu przetwarzania wszystkich próbek kliknij przycisk Proces chromatografii, ΣFx=0, schemat; metoda rozdziału z analizą danych do oczyszczania chemicznego.Zapisz próbki teraz lub kliknij Zapisz przetworzoną próbkę w pliku próbek ADCI (równowaga statyczna, ΣFx=0, ΣFy=0, schemat, pojęcie fizyczne, analiza sił, równoważenie sił) ikona służąca do późniejszego zapisania przetworzonej próbki.

2. Przeglądanie i wybór obrazów (opcjonalny, zalecany krok)

UWAGA: Ten krok opisuje zasady korzystania z programu Metaphase Image Viewer oraz tworzenie modelu selekcji obrazów. Oprogramowanie zawiera kilka zwalidowanych modeli selekcji obrazów, które mogą być wykorzystane do generowania krzywej kalibracyjnej i szacowania dawki. W związku z tym krok ten nie jest wymagany, jednak może służyć jako instrukcja opisująca czynności niezbędne do przeprowadzenia tego procesu w przypadku potrzeby.

  1. Zaznacz próbkę w obrębie Próbki lista, kliknij Próbki na pasku menu, a następnie wybierz Widok obrazu aby otworzyć Podgląd obrazów metafazy.
  2. Nawigacja między obrazami
    1. Wybierz obraz z listy rozwijanej, aby wyświetlić konkretny obraz. Kliknij ikony strzałek lewej i prawej, aby przewijać obrazy.
    2. Wybierz wartość Sigma SVM z rozwijanego menu, aby wyświetlić wyniki detekcji DC dla tej wartości Sigma. Wybierz opcję „Unprocessed” z rozwijanego menu, aby wyświetlić surowe obrazy bez obrysów chromosomów.
    3. Sprawdź Odwrócić pole wyboru do odwrócenia wartości koloru i jasności dla każdego piksela w obrazie.
  3. Sprawdź Obraz na liście obserwacyjnych pole wyboru umożliwiające dodanie widocznego obrazu do Lista do obserwowaniaKliknij Zapisz listę obserwacyjną do pliku tekstowego (Schemat równowagi statycznej; ΣFx=0, MA=0; wektory sił, ramiona siły, koncepcja równoważenia.) ikona służąca do zapisywania nazw wszystkich obrazów z listy obserwacji w pliku tekstowym.
  4. Modele wyboru obrazów
    1. Kliknij Zobacz wszystkie obrazy (domyślny wybór), aby uwzględnić wszystkie obrazy w rozwijanym polu wyboru obrazów. Zwróć uwagę na tekst znajdujący się obok dołączone obrazy aby określić odsetek obrazów wybranych przez aktualnie zastosowany model selekcji obrazów.
    2. Kliknij Zobacz dołączone obrazy aby uwzględnić wyłącznie te obrazy, które nie zostały wykluczone przez model selekcji obrazów w rozwijanym menu.
    3. Kliknij Wyświetl wykluczone obrazy aby dołączyć obrazy, które zostały wykluczone przez zastosowany model selekcji obrazów, w rozwijanym polu wyboru.
    4. Sprawdź Wyklucz pole wyboru do ręcznego wykluczenia pojedynczego obrazu.
      UWAGA: Ręcznie wykluczone obrazy zostaną przywrócone do wybranego zestawu obrazów, jeśli w dalszej kolejności zostanie zastosowany model wyboru obrazów.
    5. Zapisz wybrany zestaw obrazów, klikając w Zapisz zaznaczenie przycisk. Po wyświetleniu prośby wprowadź nazwę pliku dla zapisanego zaznaczenia. Kliknij Wybór obciążenia aby zastosować wcześniej zapisany obszar zaznaczenia.
    6. Kliknij Zastosuj filtry obrazu aby otworzyć Zastosuj model wyboru obrazów oparty na filtrach do aktualnej próbki okno dialogowe, które służy do tworzenia, zapisywania lub stosowania kryteriów wyboru obrazów metafazy w próbce.
    7. Wybierz model selekcji obrazów z gotowej listy. Kliknij OK aby zastosować bieżący model.
    8. Wprowadź opis pożądanego nowego modelu, zdefiniuj Filtry wykluczania obrazówzdefiniuj Ranking i dobór obrazówi kliknij Zapisz model selekcji do stworzenia modelu selekcji obrazów.
      UWAGA: Definicje Ranking i dobór obrazów metody i każda Filtr wykluczający obrazy można znaleźć w internetowej dokumentacji oprogramowania14.

3. Generowanie krzywej

  1. (Zalecany krok opcjonalny) Kreator kalibracji krzywej
    1. Przed kontynuacją upewnij się, że w obszarze roboczym znajduje się co najmniej trzy próbki kalibracyjne. Kliknij 'Wizards' na pasku menu i wybierz 'Curve Calibration', aby otworzyć Kreator kalibracji krzywej.
      UWAGA: Choć do dopasowania i obliczenia krzywej kalibracyjnej matematycznie wymagane są tylko trzy próbki, zaleca się użycie siedmiu lub więcej próbek obejmujących zakres dawek od 0 do 5 Gy. Dodatkowe próbki są niezbędne do dopasowania krzywej kalibracyjnej do liniowo-kwadratowej odpowiedzi na dawkę, jednak optymalne wartości Sigma mogą być niższe, aby uzyskać krzywe przydatne do szacowania niskich dawek (< 1 Gy); optymalne wartości Sigma dla dawek powyżej tego progu są inne (patrz krok 3.1.4).
    2. Przejdź przez ekran wprowadzający kreatora i zaznacz pole wyboru przy każdej żądanej próbce kalibracyjnej. Dla każdej próbki wybranej w ten sposób określ dawkę fizyczną (w Gy), na którą próbka była narażona, w sąsiednim polu tekstowym. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
    3. Jeśli chcesz, wybierz model selekcji obrazów z listy modeli zawierającej domyślne modele dołączone do oprogramowania oraz modele utworzone ręcznie. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
    4. Wybierz wartość SVM Sigma z rozwijanego menu. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
      UWAGA: Wartość SVM Sigma 1,4 lub 1,5 jest zalecana dla szacowanych dawek > 1 Gy, a wartość 1,0 dla szacunków poniżej 1 Gy (Rycina 2).
    5. Przejrzyj wszystkie poprzednie wybory na ekranie podsumowania i kliknij 'Finish', aby zakończyć działanie kreatora, co spowoduje wyświetlenie wypełnionego okna dialogowego 'Create a curve'.

Schemat zakresu wartości sigma dla SVM z formułami PPV i TPR, wybór optymalnej wartości σ w celu zbalansowania wskaźników.
Rycina 2: Wizualizacja wpływu zmiany wartości sigma SVM z algorytmu na liczbę rzeczywistych trafień dodatnich (TP) i fałszywych trafień dodatnich (FP) w DC, wartość predykcyjną dodatnią (PPV) oraz odsetek rzeczywistych trafień dodatnich (TPR). Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

  1. Utwórz okno dialogowe krzywej.
    1. (Pomiń ten krok, jeśli użyto kreatora) Kliknij Krzywe na pasku menu i wybierz Nowa krzywaWybierz Dopasowanie krzywej do danych zależności dawka-odpowiedź z listy rozwijanej wyświetlonej w oknie dialogowym i kliknij OK.
    2. Określ unikalny identyfikator dla krzywej w Określ unikalny identyfikator dla nowej krzywej pole tekstowe wewnątrz Utwórz krzywą dialog
    3. (Opcjonalnie) Wpisz opis nowej krzywej wewnątrz Dodaj krótki opis krzywej, która ma zostać utworzona pole tekstowe
    4. (Pomiń poniższe kroki, jeśli do utworzenia krzywej kalibracyjnej użyto kreatora krzywych) Ustaw wartości krzywej.
      UWAGA: Kreator kalibracji krzywej opisany w kroku 3.1 automatycznie wypełnia pola w Utwórz krzywą okno dialogowe. Poniższe kroki opisują sposób ręcznego wypełniania tych pól. W przypadku użycia kreatora nadal można wykonać niektóre z poniższych kroków, jeśli istnieje taka potrzeba, aby dodać lub usunąć dodatkowe dane.
      1. Wybierz wartość Sigma dla SVM z opcji w SVM lista rozwijana – zdecydowanie zaleca się, aby wybrana tutaj wartość Sigma była zgodna z wartością Sigma wybraną podczas korzystania z tej krzywej do szacowania dawki.
      2. (Opcjonalnie) określ model wyboru obrazów, klikając w Określ plik przycisk
      3. Kliknij 'Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia.aby dodać nowy pusty wpis do listy odpowiedź-dawka pod nagłówkiemWprowadź dane zależności odpowiedzi od dawki w celu utworzenia krzywej'.
      4. Wprowadź dawkę próbki kalibracyjnej w Gy w nagłówku Dawka.
      5. Wprowadź Odpowiedź (DC/komórka) pobrane z danych wyjściowych próbki w konsoli po zaznaczeniu danej próbki. Należy odnaleźć odpowiednią wartość DC/Cell dla wcześniej wybranej wartości SVM Sigma w konsoli lub w odpowiadającym jej raporcie z próbki (krok 5.1, jeśli jest dostępny) i wprowadzić ją w to pole.
      6. Powtarzaj poprzednie trzy kroki, aż do dodania wszystkich próbek kalibracyjnych.
    5. Naciśnij Walidacja danych Aby upewnić się, że zawartość listy Response-Dose jest sformatowana prawidłowo, należy zweryfikować, czy wszystkie pola w liście Response-Dose są podświetlone na zielono, co wskazuje na poprawne dane.
    6. Naciśnij OK aby sfinalizować tworzenie krzywej. Aby zapisać nową krzywą w Zapisywać krzywą? okno dialogowe, które pojawia się po naciśnięciu OKLub kliknij Zapisz krzywą w pliku krzywej ADCI (wykres równowagi statycznej, ΣFx=0, siły w modelu ciała swobodnego, edukacyjny koncept z fizyki, badanie naukowe) ikona wyróżniona w obrębie Krzywe lista później.

4. Szacowanie dawki

  1. (Zalecany krok opcjonalny) Kreator szacowania dawki
    1. Kliknij Kreatory na pasku menu i wybierz Szacowanie dawki.
    2. Przejdź przez ekran wprowadzający kreatora i wybierz z listy rozwijanej wcześniej utworzoną krzywą kalibracyjną – jej właściwości zostaną wyświetlone poniżej. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
    3. Zaznacz próbki testowe o nieznanym stopniu ekspozycji, aby włączyć je do szacowania dawki. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
    4. Zapoznaj się z opisem i właściwościami modelu wyboru obrazów zastosowanego podczas generowania krzywej kalibracyjnej. Zwróć uwagę, że ten sam model wyboru obrazów jest stosowany wobec wybranych próbek testowych. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
      UWAGA: Poniżej opisu modelu wyboru obrazów ten sam model jest wstępnie wypełniony i zostanie zastosowany do próbek testowych wyboru. Zastosuj ten sam model wyboru obrazów do próbek kalibracyjnych i testowych. Choć istnieje możliwość zastosowania różnych modeli wyboru obrazów poprzez wybranie innego modelu z listy rozwijanej, nie jest to zalecane.
    5. Wybierz wartość SVM Sigma z listy rozwijanej. Przejdź do następnego ekranu kreatora.
      UWAGA: Wartość SVM Sigma używana podczas generowania krzywej kalibracyjnej jest wartością domyślną. Zaleca się, aby nie zmieniać tej wartości.
    6. Przejrzyj poprzednie wybory na ekranie podsumowania i kliknij Zakończ do ukończenia kreatora – wstępnie wypełniony Kalkulator dawkowania pojawi się okno dialogowe.
  2. Kalkulator dawkowania
    1. (Pomiń ten krok, jeśli użyto kreatora) Zaznacz krzywą kalibracyjną z listy krzywych pod nagłówkiem „Curves”, kliknij Krzywe na pasku menu i wybrać Oblicz dawkę aby otworzyć Kalkulator dawek dialog
    2. (Pomiń te kroki, jeśli użyto kreatora) Ustaw wartości dla szacowania dawki.
      UWAGA: Kreator szacowania dawki opisany w kroku 4.1 automatycznie wypełnia pola w Kalkulator dawkowania okno dialogowe. Poniższe kroki opisują sposób ręcznego wypełniania tych pól. W przypadku skorzystania z kreatora, wybrane z poniższych kroków mogą zostać nadal wykonane, jeśli istnieje taka potrzeba, w celu dodania lub usunięcia dodatkowych danych.
      1. Kliknij 'Użyj Próbek w Obszarze Roboczym, aby wypełnić częstotliwości DC' (Równania mechaniki kwantowej; równanie Schrödingera; diagram pola wektorowego; analiza funkcji falowej.) ikona i zaznaczenie próbek testowych w obrębie 'Przetworzone próbki w obszarze roboczym ADCIlista, aby dodać wybrane próbki doCzęstotliwości prądu stałego do szacowania dawkilista.
      2. Wybierz wartość SVM Sigma oraz model selekcji obrazów dla tych próbek z rozwijanych list.
        UWAGA: Do dokładnej oceny dawki wymagana jest wartość Sigma modelu SVM zgodna z wartością Sigma użytą do generowania krzywej kalibracyjnej. Wartość Sigma powiązana z krzywą kalibracyjną znajduje się na dole okna dialogowego „Dose Calculator”.
      3. (opcjonalnie) Dodaj kolejne próbki testowe, powtarzając dwa poprzednie kroki. Alternatywnie dodaj wiele próbek jednocześnie, zaznaczając wiele próbek w Przetworzone próbki w obszarze roboczym lista
      4. (opcjonalnie) Kliknij Wprowadź wartość częstotliwości prądu stałego (Równowaga statyczna, ΣFx=0, schemat ciała; edukacyjna metoda analizy wektorów i sił.) ikona umożliwiająca ręczne wprowadzenie częstotliwości DC niepowiązanej z żadną próbką, jeśli jest to pożądane – nowa częstotliwość DC zostanie dodana do Aberracje DC do szacowania dawki lista
      5. (opcjonalnie) Kliknij dwukrotnie w Nazwa pole ręcznego wprowadzania częstotliwości prądu stałego (DC) w celu zmiany jego nazwy.
      6. (opcjonalnie) Zaznacz odpowiednie próbki i kliknij Usuń składową stałą (Analiza mikroskopowa; przygotowanie do sekwencjonowania DNA; schemat wyników elektroforezy; dane dotyczące ekspresji genów.) ikona służąca do usuwania próbek, które zostały dodane do Aberracje DC do szacowania dawki lista błędów.
    3. Kliknij OK aby zamknąć Kalkulator dawkowania oraz przeprowadzić szacowanie dawki – wyniki są wyświetlane w konsoli.
    4. Ponieważ wyniki szacowania dawki są wyświetlane w konsoli w formacie tabelarycznym dla każdej próbki testowej, należy przeprowadzić obserwację Częstotliwość DC, SVM, Szacowana dawka (zawiera szacowaną dawkę biologiczną próbki badawczej w Gy) oraz Zastosowany model wyboru obrazów dziedziny

5. Raportowanie

UWAGA: Metoda nazywania raportu i wyboru katalogu, w którym zostanie on zapisany, jest wspólna dla wszystkich typów raportów. Należy podać 'Nazwę raportu'. Podczas generowania raportu automatycznie zostanie utworzony katalog zawierający pliki raportu, używając tej nazwy. Katalog ten zostanie umieszczony w 'Folderze raportów'. Domyślnie 'Folder raportów' to katalog o nazwie 'Reports', znajdujący się w katalogu danych określonym podczas instalacji.

  1. Raport z próbek
    1. Kliknij 'Report' w pasku menu i wybierz 'Sample Report', aby otworzyć okno dialogowe 'Generate sample report'.
    2. Wprowadź nazwę raportu w polu tekstowym 'Report Name'. W razie potrzeby kliknij 'Browse', aby zmienić 'Report Folder'.
    3. Wybierz co najmniej jedną przetworzoną próbkę do uwzględnienia w raporcie, zaznaczając odpowiednie próbki na liście 'Select samples'.
    4. Określ zakres wartości SVM Sigma, dla których mają zostać wygenerowane wykresy rozkładu DC, wybierając wartości w rozwijanych polach 'Min' i 'Max' w obszarze 'Distribution of DCs in sample'. Jeśli chcesz, wyklucz wykresy rozkładu DC z raportu, odznaczając pole wyboru 'include' w obszarze 'Distribution of DCs in sample'.
    5. Określ, które wykresy zawierające statystyki filtrowania mają zostać uwzględnione w raporcie, zaznaczając odpowiednie wykresy w obszarze 'Select plots'. Kliknij 'OK', aby wygenerować raport.
  2. Raport z krzywych
    1. Kliknij 'Report' w pasku menu i wybierz 'Curve Report', aby otworzyć okno dialogowe 'Generate curve report'.
    2. Wprowadź nazwę raportu w polu tekstowym 'Report Name'. W razie potrzeby kliknij 'Browse', aby zmienić 'Report Folder'.
    3. Wybierz co najmniej jedną krzywą do uwzględnienia w raporcie, zaznaczając odpowiednie krzywe na liście 'Select curves to be included in the report'. Kliknij 'OK', aby wygenerować raport.
  3. Raport z szacowania dawki
    1. Wykonaj kroki szacowania dawki opisane w sekcji 4.
      UWAGA: Raporty z szacowania dawki są generowane na podstawie wyników wskazanych w obszarach wykresów i konsoli. Zatem w momencie generowania raportu w obszarze wykresów musi znajdować się wykres szacowania dawki.
    2. Kliknij 'Report' w pasku menu i wybierz 'Dose Estimation Report', aby otworzyć okno dialogowe 'Generate dose estimation report'.
    3. Wprowadź nazwę raportu w polu tekstowym 'Report Name'. W razie potrzeby kliknij 'Browse', aby zmienić 'Report Folder'.
    4. Kliknij 'OK', aby wygenerować raport.

6. Możliwości audytu

UWAGA: Oprogramowanie rejestruje wszystkie operacje wykonane podczas sesji w pliku dziennika. Program dostarcza pomocniczą aplikację programową, która umożliwia przeglądanie i przeszukiwanie plików dziennika, ocenę spójności analizy, a w niektórych przypadkach odzyskanie danych próbki z sesji niepełnych lub przedwcześnie przerwanych.

  1. Kliknij 'Help' na pasku menu i wybierz 'View Logs', aby otworzyć pomocnicze oprogramowanie do przeglądania plików dziennika.
  2. Upewnij się, że pliki dziennika są wymienione na pasku bocznym po lewej stronie okna. Jeśli żadne pliki nie są widoczne, kliknij 'File', wybierz 'Select log file directory' i przejdź do katalogu zawierającego pliki dziennika.
  3. Kliknij dwukrotnie nazwę pliku dziennika na pasku bocznym, aby wyświetlić jego zawartość w karcie 'Viewer'.
  4. Wybierz kartę 'Search' i wprowadź terminy wyszukiwania, aby przeszukać jeden lub więcej plików dziennika.
    1. W razie potrzeby wprowadź parametry wyszukiwania w polach 'From', 'To', 'User', 'License', 'Operation' oraz 'Parameters'.
    2. Użyj suwaka, aby wybrać wartość dla 'Max search results for each file'.
      UWAGA: Niektóre parametry wyszukiwania, takie jak nazwa użytkownika, zwrócą wiele wyników w każdym pasującym pliku dziennika. Ten parametr ogranicza liczbę wyników wyszukiwania wyświetlanych dla każdego pliku dziennika.
    3. Zaznacz pole wyboru 'Search only highlighted files' (domyślnie przeszukiwane są wszystkie pliki dziennika) i zaznacz wybrane pliki dziennika na pasku bocznym, aby przeszukać tylko ich podzbiór.
    4. Zaznacz pole wyboru 'Perform integrity check' (włączone domyślnie), aby sprawdzić każdy plik dziennika kwalifikujący się do przeszukiwania pod kątem błędów związanych z nieoczekiwanym zamknięciem oprogramowania.
    5. Kliknij 'Search', aby przeszukać pliki dziennika i wyświetlić wyniki wyszukiwania po prawej stronie okna.
    6. Kliknij przycisk 'View log file' obok wyniku wyszukiwania, aby zaznaczyć i wyświetlić wskazaną linię w karcie 'Viewer'.
  5. Problemy z integralnością plików dziennika
    1. Kliknij kartę 'Integrity', aby wyświetlić błędy znalezione podczas sprawdzania integralności (jeśli sprawdzanie zostało zlecone).
      UWAGA: Aby sprawdzić pliki dziennika pod kątem problemów z integralnością, należy przeprowadzić wyszukiwanie. Aby wykonać sprawdzanie integralności bez wyszukiwania konkretnych terminów, pozostaw wszystkie pola parametrów wyszukiwania w karcie 'Search' puste, upewnij się, że zaznaczono opcję 'Perform integrity check', a następnie kliknij 'Search'. Jeśli zostaną znalezione problemy z integralnością, tło karty 'Integrity' zmieni kolor na czerwony.
    2. W miarę możliwości rozwiąż problemy z integralnością (wyniki są pogrupowane według plików dziennika).
      UWAGA: Aby uzyskać więcej informacji na temat kroków służących do rozwiązania problemów z integralnością, zapoznaj się z dokumentacją online14.

7. Opcje statystyczne dla krzywej i szacowania dawki

  1. Kliknij 'Settings' na pasku menu i wybierz 'Statistics Options', aby otworzyć okno dialogowe 'Statistics Options'.
  2. Wybierz metodę dopasowania krzywej kalibracyjnej (metoda najmniejszych kwadratów lub metoda największej wiarygodności) z rozwijanego menu.
  3. Zaznacz pole 'Display calibration curve 95% CI, if applicable', aby wyświetlać 95% przedziały ufności podczas wykreślania krzywej kalibracyjnej.
  4. Zaznacz pole 'Dose estimation calculates 95% CI due to Poisson', aby obliczyć 95% granice ufności dla szacunków dawki w oparciu o rozkład Poissona dla wydajności DC.
  5. Zaznacz pole 'Dose estimation calculates 95% CI due to the curve, if applicable', aby obliczyć 95% granice ufności dla szacunków dawki w oparciu o niepewność związaną z krzywą kalibracyjną.

Wyniki

Testowanie oprogramowania przeprowadzono z wykorzystaniem danych obrazowych chromosomów w metafazie uzyskanych z HC i CNL. Próbki krwi napromieniowano urządzeniem XRAD-320 (promienie X 250 kV, 12,5 mA, filtracja 2 mm Al, szybkość dawki: 0,92 lub 1,7 Gy/min) skalibrowanym za pomocą komory jonizacyjnej w HC i przetworzonym w obu laboratoriach. Próbki limfocytów krwi obwodowej hodowano, utrwalano i barwiono w każdej placówce zgodnie z uznanymi protokołami3,15. Obrazy metafaz z preparatów barwionych metodą Giemsy były niezależnie rejestrowane przez każde laboratorium przy użyciu zautomatyzowanego systemu mikroskopowego. Eksperci w każdym laboratorium ręcznie oceniali DC w kilku tych próbkach, konstruowali własne krzywe kalibracyjne i szacowali dawki próbek testowych o nieznanym stopniu ekspozycji. Szczegółowy opis tych zbiorów danych przedstawiono w Tabeli 1.

Dawka fizycznaCelPrzygotowanie HCPrzygotowanie CNL
Nazwa powiązanaliczba obrazówNazwa odniesienialiczba obrazów
0 GyKalibracjaHC0Gy731CNL0Gy798
0,1 GyKalibracjaHC01Gy2162NDN/D
0,25 GyKalibracjaHC025Gy1826Brak danychND
0,5 GyKalibracjaHC05Gy1054CNL05Gy1532
0,75 GyKalibracjaHC075Gy1233Brak danychND
1 GyKalibracjaHC1Gy1566CNL1Gy841
2 GyKalibracjaHC2Gy1147CNL2Gy996
3 GyKalibracjaHC3Gy1212CNL3Gy1188
4 GyKalibracjaHC4Gy909CNL4Gy1635
5 GyKalibracjaHC5Gy1019NDBrak danych
3,1 GyTestHCS01540CNLS01500
2,3 GyTestHCS08637CNLS08500
1,4 GyTestHCS10708Brak danychNA
1,8 GyTestHCS04600CNLS04957
2,8 GyTestHCS051136CNLS051527
3,4 GyTestHCS07477CNLS07735

Tabela 1: Źródła danych obrazowych dostarczone przez HC i CNL do ewaluacji oprogramowania.
Przypis: Zmodyfikowano na podstawie Tabela 1 w Rogan i wsp., 20164Wcześniej z CNL dysponowaliśmy jedynie obrazami wybranymi ręcznie. Obecnie dostępne są obrazy niefiltrowane, a liczba obrazów została odpowiednio zaktualizowana. Dodatkowo zaprezentowano tutaj nowo pozyskane próbki HC (0,25 Gy, 0,75 Gy i 5 Gy).

Automatyczny wybór obrazów w próbkach

Jakość obrazu jest kluczowa dla prawidłowej detekcji DC w analizie DC. W konwencjonalnej analizie DC wybór obrazów przez specjalistów cytogenetycznych zazwyczaj odbywa się ręcznie. ADCI wykorzystuje ilościowe kryteria obrazu do automatycznego wyboru obrazów przed obliczeniem częstotliwości DC16. Użytkownicy mogą odfiltrować obrazy na podstawie specyficznej morfologii chromosomów i/lub sortować komórki zgodnie z względnymi proporcjami długości obiektów według znanych długości zdefiniowanych cytogenetycznie grup chromosomów w normalnym ludzkim kariotypie (metoda określana jako group-bin distance). Dostępne filtry morfologiczne wykorzystują progi niezależne od skali, aby odrzucić obrazy komórek z niepełnymi zestawami chromosomów, z wielokrotnymi metafazami, z chromosomami w prometafazie, z wyraźną dysocjacją chromatyd siostrzanych, z silnie zgiętymi i skręconymi chromosomami, z obiektami o gładkich konturach charakterystycznych dla nienaruszonych jąder oraz te, w których rozpoznano zbyt mało obiektów jako chromosomy. Rysunek 3 (a) i (b) przedstawia przykłady wybranych obrazów, natomiast Rysunek 3 (c) i (d) to przykłady obrazów odfiltrowanych przez oprogramowanie. Obrazy te pochodzą z próbki HCS05 (opisanej w Tabeli 1) i zostały wybrane przez predefiniowany model wyboru obrazów, który szereguje wszystkie obrazy według group bin distance, a następnie wybiera 250 najlepszych obrazów. Chromosomy na Rysunku 3 (a), (b) są dobrze odseparowane i wykazują zadowalającą morfologię. Rysunek 3 (c) zawiera nadmierną liczbę nakładających się skupisk chromosomów. Rysunek 3 (d) pokazuje silną separację chromatyd siostrzanych. Chromatydy siostrzane są całkowicie rozdzielone w przypadku co najmniej 8 chromosomów, a przewężenia centromeryczne są niejednoznaczne w większości pozostałych chromosomów.


Kariotypowanie chromosomów; preparat metafazowy, obraz mikroskopowy, analiza cytogenetyczna.
Rycina 3: Przykłady obrazów metafazy w próbce HCS05 (powiększenie: 63X), zarówno niewybrane, jak i wybrane przez model „Group Bin Distance, Top 250 Images”. (A) i (B) wybrane obrazy. (C) i (D) są obrazami, które zostały odrzucone przez model. Obraz (C) wykluczono ze względu na zbyt dużą liczbę nakładających się chromosomów, a obraz (D) ze względu na nadmierną liczbę rozdzielonych chromatyd siostrzanych. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Efekty zastosowania tych modeli selekcji obrazów są widoczne po zbadaniu poziomu ufności detekcji DC w próbce. Występowanie DC w populacji komórek z napromieniowanej próbki odpowiada rozkładowi Poissona. Test chi-kwadrat dobroci dopasowania porównuje obserwowany rozkład częstości DC z oczekiwanym dopasowaniem do rozkładu Poissona. Modele, które prawidłowo filtrują dane z próbki, wykazują częstości DC, które nie różnią się znacząco od wartości wynikających z rozkładu Poissona (zazwyczaj poziom istotności >0,01). Rysunek 4 przedstawia występowanie DC oraz odpowiadające im dopasowania do rozkładów Poissona dla próbki HC4Gy obejmującej wszystkie obrazy w porównaniu z obrazami wybranymi przez model „group bin distance, top 250 images”. Rysunek 4 (b) pokazuje lepsze dopasowanie do rozkładu Poissona. Wartość p (0,36) dla przefiltrowanego zestawu obrazów znacząco przekracza wartość dla niefiltrowanego rozkładu DC na Rysunku 4 (a). Przy poziomie istotności 5% lub 1% niefiltrowana próbka na Rysunku 4 (a) jest mniej wiarygodna, ponieważ zawiera dane DC niższej jakości, a hipoteza zerowa o rozkładzie Poissona dla DC zostaje odrzucona.

Histogram częstotliwości metafaz w stosunku do DC z rozkładem Poissona, wykres analizy statystycznej.
Rycina 4: Zrzuty ekranu z oprogramowania przedstawiające dopasowanie proporcjonalnych częstotliwości DC do rozkładów Poissona dla próbki HC4Gy. (A) Wszystkie obrazy zostały dołączone, (B) Uwzględniono wyłącznie obrazy wybrane przez model (odległość grup binarnych, 250 najlepszych obrazów). Legenda (w prawym górnym rogu) przedstawia statystyki dopasowania do rozkładu Poissona (indeks dyspersji, test Mu oraz Lambda) oraz test chi-kwadrat dla dobroci dopasowania (wartość p). Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Wykrywanie chromosomów dicentrycznych (DC)

Dokładna detekcja centromer dycentrycznych (DC) jest krytycznym warunkiem wstępnym ADCI. Prawidłowo wykryte DC oraz te, które zostały pominięte przez oprogramowanie, definiuje się odpowiednio jako prawdziwie dodatnie (TP) i fałszywie ujemne (FN). Obiekty, które nie są DC, ale zostały błędnie wykryte jako DC, określa się mianem fałszywie dodatnich (FP). Do FP należą chromosomy monocentryczne, fragmenty chromosomów, rozdzielone chromatydy siostrzane, nakładające się skupiska chromosomów oraz obiekty niechromosomowe. Rysunek 5 przedstawia wyniki detekcji DC na dwóch obrazach metafaz. Obiekty 1 i 3 są TP, natomiast obiekt 4 to FP składający się z dwóch odrębnych chromosomów monocentrycznych połączonych w obrębie ich krótkich ramion. Na Rysunku 5 (a) obiekt 2 był pierwotnie FP, ale został następnie skorygowany przez filtry FP w oprogramowaniu. Obiekt 5 i obiekt 6 na Rysunku 5 (b) to prawdopodobnie przykłady FN.

Analiza chromosomów; segmentowane chromosomy w metafazie w widoku przeglądarki, wyniki mikroskopii fluorescencyjnej.
Rysunek 5: Zrzuty ekranu wskazują klasyfikację chromosomów w metafazie potencjalnych komórek DC. (A) Obraz w próbce CNL1Gy (powiększenie: 63X) przedstawiający 1 TP, obiekt „1”, oraz 1 skorygowany FP, obiekt „2”. (B) Obraz w próbce CNL4Gy (powiększenie: 63X) przedstawiający 1 TP, obiekt „3”; 1 FP, obiekt „4” oraz 2 potencjalne FN, obiekty „5” i „6”. TP, skorygowane FP, normalne chromosomy monocentryczne i chromosomy niezaklasyfikowane są odpowiednio obrysowane konturami w kolorze czerwonym, żółtym, zielonym i niebieskim. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.

Szacowanie dawki próbek testowych

Końcowym wynikiem analiz ADCI są szacunki dawek dla próbek wyznaczone na podstawie krzywych kalibracyjnych. Szacunki dawek wykonane przez oprogramowanie dla próbek testowych wymienionych w Tabeli 1 przedstawiono w Tabelach 2 i 3. Dla porównania podano fizyczną dawkę promieniowania emitowaną oraz dawki określone manualnie przez ekspertów z HC dla próbek HCS01, HCS08 i HCS10. Analogicznie, dla próbek CNLS04, CNLS05 i CNLS07 przedstawiono dawki fizyczne i określone manualnie przez ekspertów z CNL.

Rysunek 6 przedstawia krzywe kalibracyjne z szacunkami dawek promieniowania dla próbek z laboratorium biodozymetrii Health Canada: HCS01, HCS08, HCS10, HCS04, HCS05 i HCS07. Krzywa kalibracyjna została wygenerowana przy użyciu próbek HC0Gy, HC1Gy, HC2Gy, HC3Gy i HC4Gy. Do wszystkich próbek zastosowano model wyboru obrazów zawierający 3 filtry oparte na wartości Z-score + „odległość kosza grupy, 250 najlepszych obrazów”. Szacunki dawek wraz z powiązanymi analizami statystycznymi przedstawiono w Tabeli 2.

Wykres równowagi DCS/metafaza względem Gv; schemat z naniesionymi dyskretnymi punktami danych.
Rysunek 6: Zrzut ekranu z szacowania dawki próbek testowych HC. Czarne kwadraty reprezentują próbki kalibracyjne. Obrazy w próbkach testowych i kalibracyjnych są wybierane przez model (3 filtry FP + odległość koszy grup, 250 najlepszych obrazów). Grube linie przerywane reprezentują mapowanie DC/metafaz poprzez krzywą kalibracyjną na szacowaną dawkę. Cienkie linie przerywane oznaczają górną i dolną 95% granicę ufności DC/metafaz. Kody kolorystyczne próbek testowych: jasnoczerwony, HC S01 (dawka fizyczna: 3,1 Gy, dawka wywnioskowana HC: 3,4 Gy, ADCI: 3 Gy); ciemnozielony, HC S04 (dawka fizyczna: 1,8 Gy, ADCI: 1,85 Gy); jasnoniebieski, HC S05 (dawka fizyczna: 2,8 Gy, ADCI: 2,95 Gy); ciemnoniebieski, HC S07 (dawka fizyczna: 3,4 Gy, ADCI: 2,35 Gy); ciemnoczerwony, HC S08 (dawka fizyczna: 2,3 Gy, dawka wywnioskowana HC: 2,5 Gy, ADCI: 2 Gy); jasnozielony, HC S10 (dawka fizyczna: 1,4 Gy, dawka wywnioskowana HC: 1,4 Gy, ADCI: 0,95 Gy). Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

PróbkiDawka fizycznaDawka wnioskowana HCDawka szacowana ADCIDolna granica ufności dawki szacowanej (LCL)Górna granica ufności dawki szacowanej (UCL)Wartość p*
HCS013.13.432.33.80.17
HCS082.32.521.42.70.815
HCS101.41.40.950.51.50.21
HCS041.8NA1.851.252.550.0293
HCS052.8NA2.952.253.750.00354
HCS073.4NA2.351.73.10.002

Tabela 2: Wyniki szacowania dawki dla próbek testowych HC.
Przypis: Zmodyfikowano na podstawie Tabeli 3 w pracy Rogan et al., 20164. Wcześniej raportowane szacunki dawki ADCI opierały się na obrazach niefiltrowanych, a dopasowanie krzywej wykonano metodą najmniejszych kwadratów. Tutaj krzywą kalibracyjna dopasowano metodą największej wiarygodności, a przed szacowaniem dawki zastosowano model wyboru obrazów zawierający 3 filtry FP + „group bin distance, top 250 images”. Szacowane UCL i LCL dawki odnoszą się do górnej i dolnej 95% granicy ufności szacowania dawki na podstawie rozkładu Poissona dla wydajności DC. * Chi kwadrat dopasowania do teoretycznego rozkładu Poissona; NA: Nie podano wyników dawki wyznaczonej ręcznie.

Szacunkowe dawki promieniowania dla próbek z Canadian Nuclear Laboratories CNLS04, CNLS05, CNLS07, CNLS01 i CNLS08 przedstawiono w Rycina 7Krzywa kalibracyjna została wygenerowana przy użyciu próbek CNL0Gy, CNL0.5Gy, CNL1Gy, CNL2Gy, CNL3Gy oraz CNL4Gy. Do wszystkich próbek zastosowano model selekcji obrazów składający się z 6 filtrów FP. Wyniki wraz z analizami statystycznymi przedstawiono w Tabela 3.

Wykres krzywej dawka-odpowiedź z naniesionym zbiorem danych; analiza wpływu promieniowania na fazy cyklu komórkowego.
Rycina 7: Zrzut ekranu z szacowania dawki dla próbek testowych CNL. Czarne kwadraty reprezentują próbki kalibracyjne. Obrazy w próbkach testowych i kalibracyjnych są wybierane przy użyciu 6 filtrów FP. Pogrubione linie przerywane reprezentują mapowanie liczby DC/metafaz poprzez krzywą kalibracyjną na szacowaną dawkę. Cienkie linie przerywane oznaczają górne i dolne 95% granice ufności dla liczby DC/metafaz. Kody kolorystyczne próbek testowych: jasnoczerwony, CNL S04 (dawka fizyczna: 1,8 Gy, dawka wnioskowana CNL: 1,7 Gy, ADCI: 1,95 Gy); ciemnoczerwony, CNL S05 (dawka fizyczna: 2,8 Gy, dawka wnioskowana CNL: 2,7 Gy, ADCI: 3,05 Gy); jasnozielony, CNL S07 (dawka fizyczna: 3,4 Gy, dawka wnioskowana CNL: 3,1 Gy, ADCI: 3,4 Gy); ciemnozielony, CNL S01 (dawka fizyczna: 3,1 Gy, ADCI: 3,75 Gy); niebieski, CNL S08 (dawka fizyczna: 2,3 Gy, ADCI: 2,8 Gy). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

PróbkiDawka fizycznaWywnioskowana dawka CNLSzacowana dawka ADCISzacowana dawka LCLSzacowana dawka UCLwartość p*
CNLS041.81.71.951.252.450.0545
CNLS052.82.73.052.753.350.325
CNLS073.43.13.433.750.473
CNLS013.1ND3.753.35>47,63E-1
CNLS082.3ND2.82.253.30.777

Tabela 3: Wyniki szacowania dawki dla próbek testowych CNL.
Przypisy: Zmodyfikowano na podstawie Tabela 3, Rogan i in., 20164Wcześniej raportowane szacunki dawki ADCI opierały się na obrazach niefiltrowanych (HC) lub selekcjonowanych ręcznie (CNL), a dopasowanie krzywej przeprowadzono metodą najmniejszych kwadratów. W niniejszej pracy krzywą kalibracyjną dopasowano metodą największej wiarygodności, a przed oszacowaniem dawki zastosowano model selekcji obrazów zawierający 3 filtry FP oraz parametr „group bin distance, top 250 images”. Szacowane UCL i LCL dawki odnoszą się odpowiednio do górnej i dolnej 95% granicy ufności dawki szacowanej, opartej na rozkładzie Poissona dla uzysku DC.
* Test chi-kwadrat zgodności z teoretycznym rozkładem Poissona; NA: Wyniki ręcznie wyznaczonej dawki były niedostępne.

Szacowanie dawki promieniowania w zakresie liniowym krzywej kalibracyjnej (<1 Gy) można przeprowadzić za pomocą oprogramowania, jednak zaleca się zastosowanie wartości Sigma wynoszącej 1,0, aby dodatkowo zmniejszyć częstotliwość błędnej klasyfikacji DC (Rysunek 8).


Analiza uszkodzeń chromosomów; dwa wykresy porównujące stosunki DCS/metafaza w zależności od dawki promieniowania (Gy).
Rysunek 8: Zrzuty ekranu dwóch krzywych kalibracyjnych uzyskanych z próbek kalibracyjnych HC przy różnych wartościach sigma. (A) Próbki kalibracyjne HC: 0 Gy, 2 Gy, 3 Gy, 4 Gy oraz 5 Gy przy Sigma = 1,5. (B) Próbki kalibracyjne HC: 0 Gy, 0,25 Gy, 0,5 Gy, 0,75 Gy, 1 Gy, 2 Gy, 3 Gy, 4 Gy i 5 Gy przy użyciu SVM Sigma = 1,0. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Analizy te wskazują, że istnieją niewielkie, lecz dopuszczalne różnice między dawką fizyczną a dawką wnioskowaną biologicznie, interpretowaną przez ekspertów oraz przez oprogramowanie. Różnica między szacowaniem manualnym a programowym względem dawki fizycznej jest określana jako „błąd”. Błąd w dawkach wnioskowanych dla próbek ocenianych manualnie przez HC i CNL wynosi ≤0.3 Gy. Przetwarzanie zautomatyzowane przez oprogramowanie jest mniej dokładne niż ocena ekspertów, lecz zazwyczaj mieści się w granicach triażu określonych przez IAEA, wynoszących ± 0.5 Gy3. Dla większości próbek testowych w Tabelach 2 i 3 oprogramowanie uzyskało poprawne wyniki w obrębie tego progu. Jednakże HCS07 i CNLS01 wykazują słabe dopasowanie do rozkładu Poissona, co sugeruje potencjalne problemy z jakością obrazu i DC w tych próbkach, które nie zostały rozwiązane poprzez zastosowanie modeli selekcji obrazów i FP. Próg istotności wartości p wydaje się być zbyt rygorystyczny w przypadku HCS05, gdzie oprogramowanie dokładnie określiło poprawną dawkę.

Dyskusja

Możliwości i ograniczenia oprogramowania

Protokół opisany w tym artykule przedstawia typową procedurę krokową stosowaną w ADCI do importowania i przetwarzania obrazów metafazy cytogenetycznej, tworzenia krzywych kalibracji promieniowania i szacowania dawki biologicznej u osób lub próbek narażonych na nieznane poziomy promieniowania. Nie jest jednak konieczne sekwencyjne wykonywanie tych instrukcji. Na przykład wiele próbek testowych o nieznanej dawce może być przetwarzanych i analizowanych przy użyciu tej samej wstępnie obliczonej krzywej kalibracyjnej. Co więcej, po zakończeniu przetwarzania wybór obrazu i modele filtrowania DC mogą być iterowane przez użytkownika. Zastosowanie odpowiedniego modelu selekcji obrazu zależy od charakterystyki i jakości danych obrazowych metafazy, które z kolei opierają się zarówno na protokole laboratoryjnym użytym do przygotowania komórek, jak i na kryteriach rygorystyczności stosowanych do selekcji komórek za pomocą automatycznych systemów wychwytywania metafazy. Morfologie chromosomów będą się różnić w zależności od laboratoriów biodozymetrycznych i cytogenetycznych, a zatem modele wyboru obrazów powinny być oceniane przez użytkownika w celu określenia, czy predefiniowane modele wyboru obrazów dostarczone z oprogramowaniem będą odpowiednie do uzyskania dokładnych oszacowań dawki, czy też konieczne jest utworzenie niestandardowych modeli z progami zdefiniowanymi przez użytkownika. Z naszego doświadczenia wynika, że na skuteczność modeli selekcji obrazów ma wpływ źródło i jakość obrazów komórek. Użytkownicy mogą zaprojektować własne kryteria wyboru obrazu, korzystając z różnych kombinacji filtrów, aby wyeliminować fałszywie dodatnie DC i modele wyboru obrazów, a także odpowiednie wartości progowe, aby wybrać żądane obrazy. Istnieje elastyczność w wprowadzaniu krzywych kalibracyjnych i szacowaniu dawki, ponieważ współczynniki krzywej liniowo-kwadratowej i częstotliwości prądu stałego mogą być modyfikowane lub wprowadzane ręcznie.

Chociaż oprogramowanie jest w pełni zautomatyzowane, obrazy można ręcznie przeglądać i wybierać. Ta funkcja jest dostępna w celu dołączania lub usuwania indywidualnie przetworzonych obrazów za pomocą funkcji Microscope Viewer w głównym graficznym interfejsie użytkownika. Niemniej jednak, ze względu na automatyzację, oprogramowanie jest znacznie bardziej wydajne w porównaniu z ręcznym ocenianiem obrazów metafazowych i liczeniem DC. Próbka składająca się z 1000 obrazów może zostać przetworzona w ciągu 20 (tiff) do 40 (jpg) min na wielordzeniowej stacji roboczej. Oprogramowanie to będzie szczególnie przydatne w sytuacjach krytycznych czasowo lub pracochłonnych, takich jak zdarzenia, w których wiele osób było narażonych lub podejrzewano, że były narażone na promieniowanie, lub gdy kluczowe znaczenie mają wrażliwe na czas diagnozy i decyzje dotyczące leczenia.

Precyzyjna i dokładna detekcja prądów stałych o wysokiej przepustowości, jak również szacowanie dawki są niezbędne do oceny promieniowania bezobsługowego. Inne dostępne alternatywy dla oprogramowania nie spełniają obu tych wymagań. Wspomagany przez użytkownika, oparty na obrazie system analizy cytogenetycznej (DCScore, Metasystems17) wymaga ręcznej weryfikacji potencjalnych DC ze względu na wysoki poziom błędów, który można przypisać nieskorygowanemu nakładaniu się chromosomów, a system nie określa dawki promieniowania. DCScore nie byłby tak skuteczny jak ADCI w przypadku wystąpienia promieniowania obejmującego dużą liczbę potencjalnie narażonych osób. Systemy mikroskopów o dużej aperturze mogą zbierać obrazy wielu komórek metafazowych18, jednak ich nie analizują. Oprogramowanie "CABAS"19 i "Oszacowanie dawki"20 może generować krzywe kalibracyjne i szacować dawkę, ale nie ocenia DC. Inne testy biodozymetryczne, które nie są oparte na analizie DC, obejmują fluorescencję H2AX, fluorescencyjną hybrydyzację in situ z sondami DNA ukierunkowanymi na określone chromosomy, ekspresję genów, test mikrojądrowy oraz biomarkery moczu i układu oddechowego. Metody te są mniej specyficzne i mniej czułe na promieniowanie jonizujące, mogą być bardziej kosztowne, w niektórych przypadkach są bardziej czasochłonne i generalnie nie zostały ustandaryzowane w wielu laboratoriach referencyjnych. Większość z tych technik nie wykrywa stabilnych reakcji na promieniowanie, więc nie można ich stosować do długoterminowej oceny (>7 dni po ekspozycji) dawki promieniowania. Z drugiej strony, może oceniać osoby do 90 dni po ekspozycji i może przetwarzać dane z dowolnego systemu obrazowania mikroskopem laboratoryjnym cytogenetyki. Jeśli jednak próbka zostanie pobrana >4 tygodnie po ekspozycji, czułość jest zmniejszona z powodu zaniku aberracji dicentrycznych 1,2,3, a oprogramowanie obecnie nie koryguje częstotliwości prądu stałego pod kątem opóźnień w pobieraniu próbek narażonych osób.

To oprogramowanie ma pewne ograniczenia. Istniejące modele wyboru obrazów wybierają w większości akceptowalne obrazy metafazowe, ale w niektórych przypadkach nie eliminują niezadowalających obrazów, co może zmniejszyć dokładność wykrywania DC. Wciąż otwartym pozostaje pytanie, jak zaprojektować zadowalający model selekcji obrazów, który wyeliminuje wszystkie nieodpowiednie komórki metafazowe. Oprogramowanie zapewnia dokładne oszacowania dla próbek narażonych na wyższe dawki promieniowania (≥ 2 Gy). Pomimo znacznego postępu w zmniejszaniu liczby fałszywie dodatnichDC16, obiekty te nie zostały wyeliminowane. Ogniwa metafazowe o niższej jakości przy niskiej dawce promieniowania (zwłaszcza < 1 Gy) są bardziej podatne na fałszywie dodatnie wykrywanie DC. W związku z tym próbki o niskiej dawce nie zostały uwzględnione podczas generowania krzywej kalibracyjnej stosowanej do szacowania dawki próbek badanych HC. Jeśli jednak pożądana jest krzywa zawierająca próbki o niskiej dawce, niższa wartość SVM Sigma zmniejsza liczbę wyników fałszywie dodatnich w próbkach o niskiej dawce, ale może skutkować niższą wydajnością DC w próbkach o wysokiej dawce. Rysunek 8 porównuje krzywą HC używaną do szacowania dawki (Sigma = 1,5) z dopasowaniem krzywej kalibracyjnej z dodatkowymi próbkami o niskiej dawce przy niższej wartości SVM sigma (1,0). W próbkach z niewystarczającą liczbą komórek metafazowych i/lub obrazami metafazy o niskiej jakości może nie być możliwe precyzyjne oszacowanie narażenia biologicznego przy niskiej dawce, co może prowadzić do odchyleń od dawki fizycznej przekraczających 0,5 Gy.

Oprogramowanie może nie oceniać dokładnie typów promieniowania, jeśli ich krzywe dawka-odpowiedź najlepiej pasują do modelu liniowego lub prawie liniowego. Do tej pory testowano go tylko na próbkach wystawionych na działanie promieni X i Gamma. Jeśli badane jest inne źródło promieniowania, użytkownicy muszą upewnić się, że zarówno kalibracja, jak i próbki testowe są narażone na ten sam rodzaj promieniowania. Oprogramowanie wykorzystuje maksymalne prawdopodobieństwo lub dopasowanie metodą najmniejszych kwadratów do skonstruowania krzywej dawka-odpowiedź przy użyciu modelu liniowo-kwadratowego. Obecnie nie ma możliwości narzucenia ścisłego dopasowania krzywej liniowej, odpowiedniego dla ekspozycji na cząstki o wysokiej energii, jednak taka funkcja będzie dostępna w przyszłości.

Przyszły rozwój

Nasze nieustanne wysiłki koncentrują się na ulepszaniu modeli selekcji obrazów i dokładnym pomiarze dawek, w szczególności próbek narażonych na niskie dawki promieniowania. Kolejne wersje oprogramowania zapewnią pomiary błędu standardowego przy szacowaniu dawki i przedziały ufności na krzywych kalibracyjnych. Ponadto trwają prace nad wysokowydajną wersją oprogramowania obliczeniowego dla superkomputera Blue Gene (BG/Q, IBM) w celu szybkiej oceny osób narażonych na promieniowanie w wyniku masowych ofiar. Niektóre komponenty oprogramowania zostały już przetestowane i wdrożone na tej platformie11.

Oświadczenia

PKR i JHMK są współzałożycielami firmy CytoGnomix, która komercjalizuje ADCI i posiada powiązane patenty. YL i BCS są pracownikami firmy CytoGnomix. ADCI jest chroniony prawami autorskimi, a metoda lokalizacji centromerów w ADCI jest opatentowana (US Pat. No. 8,605,981; Niemiecki Pat. Nr 112011103687).

Podziękowania

Jesteśmy wdzięczni dr Ruth Wilkins, Wydziałowi Radiobiologii i Ochrony w Health Canada, oraz Farrah Flegal, Kanadyjskim Laboratoriom Jądrowym i ich personelowi laboratoryjnemu za dostęp do danych obrazowych metafazy z ich laboratoriów biodozymetrii cytogenetycznej. Artykuł ten został wsparty umową z Build in Canada Innovation Program dla CytoGnomix (nr seryjny. EN579-172270/001/SC). Pierwotna wersja ADCI i rozwój algorytmów były wspierane przez Western Innovation Fund; Kanadyjska Rada ds. Badań Przyrodniczych i Inżynieryjnych (NSERC Discovery Grant 371758-2009); Publiczna służba zdrowia Stanów Zjednoczonych (DART-DOSE CMCR, 5U01AI091173-0); Kanadyjska Fundacja na rzecz Innowacji; Kanadyjskie Katedry Badawcze oraz CytoGnomix Inc.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Automatyczny dicentryczny identyfikator chromosomów i estymator dawki (ADCI)Oprogramowanie CytoGnomixNAADCI jest wydawane w binarnym pliku pakietu instalacyjnego dla systemu Microsoft Windows 7, 8, 8.1 i 10; do typowej instalacji wymagane jest 235 MB miejsca na dysku. Oprogramowanie zostało przetestowane z procesorami Intel lub AMD x86-64; zalecane jest co najmniej 1 GB pamięci RAM. Analizy zostały przeprowadzone na komputerze wyposażonym w procesor Intel I7 i 16 GB pamięci RAM. Działanie ADCI wymaga aktywnej licencji i sprzętowego klucza sprzętowego opartego na USB, który musi pozostać podłączony podczas uruchamiania oprogramowania. Klucz sprzętowy koduje datę wygaśnięcia oprogramowania. Za każdym razem, gdy oprogramowanie jest uruchamiane, ta data jest odczytywana. Oprogramowanie umożliwi dostęp do programu, jeśli bieżąca data i godzina poprzedza znacznik czasu wygaśnięcia. Przedłużenie wygasłej licencji na oprogramowanie można osiągnąć, uzyskując nowy klucz sprzętowy lub odnawiając licencję ze zaktualizowanym kluczem podczas uruchamiania.
Cyfrowe obrazy jąder komórkowych metafazyPrzykłady: Metasystemy, Leica MicrosystemsM-Search (Metasystems), oprogramowanie Cytovision (Leica)Format TIFF o wysokiej rozdzielczości; zwykle >250 obrazów cyfrowych generowanych za pomocą systemu obrazowania mikroskopowego (obiektyw o minimalnym powiększeniu 63x, okular o powiększeniu 10x).
MSI Leopard Pro (zalecane, opcjonalne)Wielordzeniowa stacja roboczaMicro-Star InternationalMSI GP62 6QF 480CA Leopard Pro
.

Bibliografia

  1. Brewen, J. G., Preston, R. J., Littlefield, L. G. Radiation-Induced Human Chromosome Aberration Yields Following an Accidental Whole-Body Exposure to60 Co γ-Rays. Radiat Res. 49 (3), 647-656 (1972).
  2. Bender, M. A., Gooch, P. C. Persistent Chromosome Aberrations in Irradiated Human Subjects. Radiat Res. 16 (1), 44-53 (1962).
  3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY. Cytogenetic Dosimetry: Applications in Preparedness for and Response to Radiation Emergencies. , IAEA: Vienna. (2011).
  4. Rogan, P. K., Li, Y., Wilkins, R. C., Flegal, F. N., Knoll, J. H. M. Radiation Dose Estimation by Automated Cytogenetic Biodosimetry. Radiat Prot Dosimetry. 172 (1-3), 207-217 (2016).
  5. Arachchige, A. S., Samarabandu, J., Knoll, J., Khan, W., Rogan, P. An image processing algorithm for accurate extraction of the centerline from human metaphase chromosomes. 2010 IEEE International Conference on Image Processing. , 3613-3616 (2010).
  6. Arachchige, A. S., Samarabandu, J., Knoll, J., Khan, W., Rogan, P. An Accurate Image Processing Algorithm for Detecting FISH Probe Locations Relative to Chromosome Landmarks on DAPI Stained Metaphase Chromosome Images. 2010 Canadian Conference on Computer and Robot Vision. , 223-230 (2010).
  7. Arachchige, A. S., Samarabandu, J., Rogan, P. K., Knoll, J. H. M. Intensity integrated Laplacian algorithm for human metaphase chromosome centromere detection. 2012 25th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE). , 1-4 (2012).
  8. Li, Y., et al. Towards large scale automated interpretation of cytogenetic biodosimetry data. 2012 IEEE 6th International Conference on Information and Automation for Sustainability. , 30-35 (2012).
  9. Ranjan, R., Arachchige, A. S., Samarabandu, J., Knoll, J. H. M., Rogan, P. K. Automatic Detection of Pale Path and Overlaps in Chromosome Images using Adaptive Search Technique and Re-thresholding. International Conference on Computer Vision Theory and Applications. , 462-466 (2017).
  10. Arachchige, A. S., Samarabandu, J., Knoll, J. H. M., Rogan, P. K. Intensity Integrated Laplacian-Based Thickness Measurement for Detecting Human Metaphase Chromosome Centromere Location. IEEE Trans Biomed Eng. 60 (7), 2005-2013 (2013).
  11. Rogan, P. K., et al. Automating dicentric chromosome detection from cytogenetic biodosimetry data. Radiat Prot Dosimetry. 159 (1-4), 95-104 (2014).
  12. Li, Y., Knoll, J. H., Wilkins, R. C., Flegal, F. N., Rogan, P. K. Automated discrimination of dicentric and monocentric chromosomes by machine learning-based image processing. Microsc Res Tech. 79 (5), 393-402 (2016).
  13. Subasinghe, A., et al. Centromere detection of human metaphase chromosome images using a candidate based method. F1000Res. 5, 1565(2016).
  14. Shirley, B. C., Li, Y., Knoll, J. H. M., Rogan, P. K. Online manual for the Automated Dicentric Chromosome Identifier and Dose Estimator, Version 1.2. , Available from: http://adciwiki.cytognomix.com (2017).
  15. Wilkins, R. C., et al. Evaluation of the annual Canadian biodosimetry network intercomparisons. Int J Radiat Biol. 91 (5), 443-451 (2015).
  16. Liu, J., Li, Y., Wilkins, R., Flegal, F., Knoll, J. H. M., Rogan, P. K. Accurate Cytogenetic Biodosimetry Through Automation Of Dicentric Chromosome Curation And Metaphase Cell Selection. F1000Research. 6, 1396(2017).
  17. Schunck, C., Johannes, T., Varga, D., Lörch, T., Plesch, A. New developments in automated cytogenetic imaging: unattended scoring of dicentric chromosomes, micronuclei, single cell gel electrophoresis, and fluorescence signals. Cytogenet Genome Res. 104 (1-4), 383-389 (2004).
  18. Ramakumar, A., Subramanian, U., Prasanna, P. G. S. High-throughput sample processing and sample management; the functional evolution of classical cytogenetic assay towards automation. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2015, 132-141 (2015).
  19. Deperas, J., et al. CABAS: a freely available PC program for fitting calibration curves in chromosome aberration dosimetry. Radiat Prot Dosimetry. 124 (2), 115-123 (2007).
  20. Ainsbury, E. A., Lloyd, D. C. Dose estimation software for radiation biodosimetry. Health Phys. 98 (2), 290-295 (2010).

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

Zautomatyzowane przetwarzanie obrazówanaliza uczenia maszynowegogenerowanie krzywej kalibracyjnejfiltrowanie obrazów metafazywartość sigma SVMmodel selekcji obrazówgenerowanie raportów
Przyspieszona biodozymetria promieniowania dzięki automatycznej identyfikacji chromosomów dicentrycznych (ADCI) i oszacowaniu dawki
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.