Segmentacja i kwantyfikacja kości beleczkowych wspomagana granicami zewnętrznymi za pomocą wtyczki Imagej

Summary

Prezentujemy proces tworzenia segmentacji i kwantyfikacji kości beleczkowych dla obrazów 2D i 3D na podstawie zewnętrznej granicy kości za pomocą wtyczki ImageJ. Podejście to jest bardziej wydajne i dokładne niż obecne podejście do ręcznego ręcznego konturowania i zapewnia kwantyfikację warstwa po warstwie, która nie jest dostępna w obecnym oprogramowaniu komercyjnym.

Abstract

Mikrotomografia komputerowa (mikro-CT) jest rutynowo używana do oceny ilości kości i właściwości mikrostrukturalnych beleczkowych u małych zwierząt w różnych warunkach utraty kości. Jednak standardowym podejściem do analizy beleczkowej obrazów mikro-CT jest półautomatyczne ręczne konturowanie kawałek po plasterku, które jest pracochłonne i podatne na błędy. Opisana poniżej jest skuteczna metoda automatycznej segmentacji kości beleczkowych zgodnie z zewnętrznymi granicami kości, w której kości beleczkowe mogą być identyfikowane i segmentowane automatycznie z dokładnością i mniejszym odchyleniem operatora, gdy ustawione są odpowiednie parametry segmentacji. Aby sprofilować zadowalające parametry segmentacji, wyświetlany jest stos obrazów wyników segmentacji, w którym wszystkie możliwe kombinacje parametrów segmentacji są zmieniane kolejno jeden po drugim, a wyniki segmentacji wraz z powiązanymi parametrami można łatwo sprawdzić wizualnie. Jako funkcja kontroli jakości wtyczki, symulowane standardowe obiekty są określane ilościowo, gdzie zmierzone wielkości można porównać z wartościami teoretycznymi. Kwantyfikacja właściwości beleczkowania i grubości beleczkowania warstwa po warstwie jest raportowana przez taką wtyczkę, a rozkłady takich właściwości w wybranych regionach można łatwo profilować. Chociaż kwantyfikacja warstwa po warstwie pozwala zachować więcej informacji o kościach beleczkowych i ułatwia dalszą analizę statystyczną zmian strukturalnych, takie pomiary są niedostępne w wynikach obecnego oprogramowania komercyjnego, w którym dla każdej próbki podaje się tylko jedną wartość ilościową dla każdego parametru. Dlatego opisane przepływy pracy są lepszymi podejściami do analizy kości beleczkowych z dokładnością i wydajnością.

Introduction

Analiza mikro-CT kości beleczkowych jest standardowym podejściem do śledzenia zmian morfologicznych kości u małych zwierząt w różnych warunkach utraty kości^1,2,3, gdzie raportowanych jest kilka zmiennych związanych ze strukturami kości⁴. Jednak takie parametry nie są równomiernie rozłożone w metaprzynadzie kości długich⁵, a tylko sumaryczna lub uśredniona wartość jest podawana dla każdej zmiennej strukturalnej każdej próbki przez obecne komercyjne mikro-CT^6,7, chociaż po....

Protocol

Procedury z udziałem zwierząt zostały przeprowadzone zgodnie z Przewodnikiem po opiece i użytkowaniu zwierząt laboratoryjnych (publikacja NIH, wydanie 8, 2011) i zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu w Wuhan.

1. Instalacja oprogramowania

1. Zainstaluj oprogramowanie ImageJ. Pobierz wersję oprogramowania ImageJ dla systemu Windows (wersja 1.51p) w pakiecie z 64-bitową wersją oprogramowania Java z https://imagej.nih.gov/ij/. Rozpakuj pobrane oprogramowanie do folderu, który będzie następnie określany jako "Katalog ImageJ".
   UWAGA: Wtyczki do analizy belecz....

Results

Wtyczka do analizy beleczkowej została zaprojektowana do automatycznego segmentowania i ilościowego określania kości beleczkowych z dokładnością. Początkowo wykrywana i wyznaczana jest zewnętrzna granica kości, a następnie przeprowadzana jest operacja wypełniania, w której wypełniane są wszelkie w zewnętrznych powłokach korowych kości. Następnie przeprowadza się operację erozji w celu wykluczenia zewnętrznych kości korowych i uzyskania segmentowanych kości beleczkowych. Na koniec określa .......

Discussion

W tym badaniu opisano wtyczkę ImageJ do analizy kości beleczkowych, która jest automatyczna, wydajna i przyjazna dla użytkownika. Wtyczka może być również używana do ilościowego określania dowolnego obiektu 2D lub 3D w celu pomiaru powierzchni, objętości i grubości warstwa po warstwie. Obecnie tylko jedna zmierzona wartość dla każdego parametru beleczkowego jest podawana dla każdej próbki za pomocą standardowej analizy mikro-CT, która nie może w pełni reprezentować charakterystyki mierzonej jednostki w wybranym obszarze .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
ImageJ	NIH	imagej	Dowolna wersja z
wtyczką do analizy beleczkowej	Bomomics	bomomics	wersja darmowa lub komercyjna
Skaner Micro CT	Scanco	μ-50	micro CT od dowolnego dostawcy
System komputerowy	Lenovo		dowolnej marki
System operacyjny Windows	Microsoft	Windows 7 x64	dowolny 64-bitowy system operacyjny Windows
Oprogramowanie biurowe	Microsoft	Office 2010	dowolne oprogramowanie do arkuszy danych z funkcją wykresu xy