Bu protokol, derin öğrenme destekli görüntü analizi ve görsel kalite kontrolü kullanarak izole insan ve kemirgen pankreas adacıklarının standart örnekleme, boyama, görüntü alımı ve otomatik web tabanlı nicelendirilmesini açıklar.
Yöntem makalesi
Bu protokol, derin öğrenme destekli görüntü analizi ve görsel kalite kontrolü kullanarak izole insan ve kemirgen pankreas adacıklarının standart örnekleme, boyama, görüntü alımı ve otomatik web tabanlı nicelendirilmesini açıklar.
Bu yayının amacı, örnekleme ve görüntü alımından görsel doğrulamaya, görsel doğrulamaya ve otomatik rapor oluşturmaya kadar izole pankreas adacıklarının otomatik nicelenmesi için web tabanlı bir platform olan IsletNet'in standart kullanımı için yazılı ve canlı eylemli adım adım bir protokol sağlamaktır. Platform, klinik ve deneysel adacığı izolasyon iş akışlarını desteklemek amacıyla izole pankreas adacıqlarının iki boyutlu mikroskobik görüntülerinin standartlaştırılmış ve otomatik değerlendirilmesi için geliştirilmiştir. Derin öğrenme tabanlı görüntü segmentasyonu, görüntü analizi için konturların çıkarıldığı adacıkları ve ekzokrin dokuları tanımlamak için kullanılır. Hesaplamalı algoritmalar daha sonra adacığığı sayımı, hacmini ve saflığını nicelikle ölçülür. Görsel Kalite Kontrol aracı, kullanıcıların geçersiz görüntüleri kabul etmesi, manuel düzeltmesi veya hariç tutmasını sağlayarak otomatik görüntü analizlerinin uzman doğrulanmasını destekler. Klinik Adacık İzolasyonu modülü, saflık fraksiyonu toplu analizini destekler ve kayıt tutmak ve analiz için indirilebilir görüntü ve tablo veri dosyalarıyla birlikte otomatik PDF raporları oluşturur. Basit Karşılaştırma modülü, otomatik tahminleri, yerel olarak elde edilen referans sonuçlarla karşılaştırarak yerel olarak standartlaştırılmış görüntülerin otomatik analiz için uygunluğunu değerlendirir. Protokol ayrıca gerektiğinde yerel olarak oluşturulmuş standartlaştırılmış görüntülerin yeniden eğitim önerilerini de belirtir. Kemirgen ve insan adacığı izolasyonlarından elde edilen temsil eden veriler, zorlu örnekler dahil, uygun eğitimden sonra otomatik analiz performansının arttığını göstermektedir.
İzole pankreas adacığının diyabetik alıcılara nakledilmesi, dış insülin uygulamasına olan ihtiyacı azaltır veya ortadankaldırır 1. Kadavra veya yaşayan bağışçılardan adacığın izolasyonu süreci, verim ve kalitedeki farklılıklarla yansıyan biyolojik ve prosedürel heterojenliğe bağlıdır. Toplam adacığı hacmi, doz belirleme ve nakil uygunluğuna dair klinik karar alma için birincilgirdiyi temsil eder 2. Adacık boyutu histogramı ve adacık indeks numarası, boyuta bağlı etkililikteki farklılıklarıaçıklar 3. Bu nedenle, toplam hacmin yanı sıra bireysel adacıklara da dikkat edilir; bu hacm, şu anda beta hücre içeriği için bir vekil işaretçi olarak hizmet vermektedir. İzole insan adacıqları, kemirgen adalarından daha az yoğundur ve genellikle dış dokudan iyi ayrılmazlar. Bu nedenle, lekelenmedikçe ayırt etmek daha zordur. Ditizon kullanılarak hızlı ve basit bir çinko boyama yöntemi benimsenmiştir; bu yöntemde çinko ile zenginleştirilmiş insülin granüllerinden yoğun kırmızı ışığıyansıtılır 4. Dokunun opaklığı göz önüne alındığında, sadece yüzeyden yansıyan ışık toplanır ve bu da ışık kaynağı ve kamera ile donatılmış basit stereo- veya ters mikroskopik aletlerin kullanılmasına olanak tanır.
Laboratuvarlar arası varyasyonu azaltmak için dijital görüntü analiz araçları 5,6,7,8,9,10,11,12 kullanılmıştır; ancak bu yaklaşımların birkaç sınırlaması vardır. Bu yöntemlerde, adacıkların ve ekzokrin dokunun segmentasyonu ya manuel eşiklendirmeye dayanır ki bu da öznelhataya yatkındır 5,6,7,8,9,10, ya da tam otomatik segmentasyon yaklaşımları 11,12 kullanır. Ayrıca, yerel yazılım kurulumu genellikle 5,6,7,8,9,10,11 olarak gereklidir ve belirli donanım 10,11 ile sınırlı olabilir, bu da genel erişilebilirlik ve standartlaştırmayı sınırlar.
Bu yayının genel amacı, insan uzmanı gözetimiyle web tabanlı derin öğrenme platformu kullanarak izole pankreas adacığının otomatik nicelendirilmesi için standart bir iş akışı sağlamaktır. IsletNet, ada cadı görüntü analizinin hem erişilebilirliği hem de güvenilirliğiyle ilgili sınırlamaları ele alır. Bu makalede, adacığığı greftlerinin örneklenmesi, uygun mikroskobik görüntülerin oluşturulması ve IsletNet araçlarının doğru kullanımı için önerilen yönergeler sunuyoruz. Protokol, otomatik olarak üretilen sonuçların insan denetimi kavramını tanıtır ve potansiyel ve yerleşik kullanıcılar için iş akışlarını sunar (Şekil 1). Basit Karşılaştırma aracı, potansiyel kullanıcıların IsletNet sonuçlarını doğrudan yerel kaynaklı referans yöntemleriyle karşılaştırmasına olanak tanır (Şekil 1A). Yerel olarak üretilen standart görüntüler merkezler arasında önemli ölçüde farklılık gösterebileceğinden, güvenilir analiz yapılabilmek için IsletNet'in yeniden eğitimi gerekebilir (Şekil 1B). Bu süreci kolaylaştırmak için standart boyama ve görüntü alımı önerileri sunulmaktadır. Yerleşik kullanıcılar için, Klinik Adacık İzolasyonu aracı, insan adacığı izolasyonu iş akışını desteklemek üzere tasarlanmıştır (Şekil 1C). İndirilebilir raporlar, IsletNet tarafından oluşturulan ek tablolar ve görselleştirmelerle birlikte Tablo 1'de açıklanırken, temel hesaplanan parametreler Tablo 2'de özetlenmiştir.

Şekil 1: Platformun potansiyel ve yerleşik kullanıcıları için iş akışı. (A) Basit Karşılaştırma modülü kullanılarak yerel doğrulama iş akışı. (B) Yeniden eğitim, yerel olarak standartlaştırılmış görüntüleri temsil eden bir küme gerektirir. (C) Klinik Adacığı İzolasyonu modülü kullanılarak rutin kullanım iş akışı. Temel iş akışı adımları görüntü yükleme, analiz, görsel kalite kontrolü (vQC) ve rapor oluşturma için özetlenir. Ölçek çubukları uygulanamaz. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Platform tarafından oluşturulan indirilebilir sonuç dosyaları. Klinik Adacığı İzolasyonu ve Basit Karşılaştırma araçları tarafından oluşturulan indirilebilir çıktı dosyalarının listesi, dosya formatı ve çıktı kategorisine göre gruplandırılmıştır. Tablo, rapor dosyalarını, segmentli görüntü çıktılarını, görselleştirme dosyalarını ve adacığı sayımı, hacmi, saflığı ve histogram analizleri için elektronik tablo dışnatılarını içerir. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 2: İndirilebilir raporlar ve elektronik tablo çıktılarında yer alan temel parametreler. Klinik Adacığı İzolasyon ve Basit Karşılaştırma araçları tarafından oluşturulan indirilebilir XLSX ve CSV dosyalarında yer alan meta veriler, kullanıcı tanımlı ayarlar ve nicel analiz parametrelerinin ayrıntılı listesi. Parametreler arasında oturum meta verileri, görüntü alım ayarları ve görüntüler ile bireysel adacıklar için adacık nicelendirme metrikleri bulunur. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Hayvan prosedürleri, Avrupa Toplulukları Konseyi Direktifi 86/609/EEC uyarınca Çekya Sağlık Bakanlığı tarafından (Onay no. 49/2023) onaylanmıştır. İnsan adacığı izolasyonu ve kullanım prosedürleri Devlet İlaç Kontrol Enstitüsü tarafından onaylandı (Onay no. sukls111286/2023). Fare ve insan adacığı preparatlarının standartlaştırılmış mikroskobik görüntüleri, Simple Comparison ve Clinical Islet Isolation araçları kullanılarak analiz edilerek otomatik analiz ile manuel sayımla karşılaştırıldı. Standart (kısa) dönüşümtablosu 13 , hem manuel hem de otomatik adacığı eşdeğer hesaplamalar için kullanıldı.
1. İnsan Denetimi

Şekil 2. Parti Sonuçları penceresi. (A) Güncel örnek sonuç özeti. (B) Örnek görüntülerin tekrarlanması için sonuçlar. (C) Sadece kabul edilen görsellerden alınan toplu ortalama değerler. (D, E, F) Grafiksel sonuç önizlemeleri ve bağlantılar. (G) Örnek navigasyon okları. (H, I, J) Değiştirilen, kabul edilen ve hariç tutulan görüntüler. (K) IsletNet üst navigasyon çubuğu. (L, M) Batch Results pencere başlığı ve altbilgisi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3. vQC ve manuel kontur düzeltme için inceleme penceresi. (A) Görüntü yakınlaştırma ekranı. (B) Efsane ve navigasyon ipuçları. (C) Denetim penceresinin üst navigasyon çubuğu. (D–G) Bitişik adacıqlar için manuel bir ayırma hattının inşası ve teslimi yapıldı. (H) Manuel ayırma çizgilerini görüntülemek veya saklamak için anahtar. (I) Manuel ayırma hatlarının kaldırılması. (J) İstatistikten bir görüntüyü hariç tutmak için anahtar. Bu arayüz görünümünde ölçek çubukları gösterilmemiştir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 3: Denetim penceresinde mevcut modları, klavye kısayollarını ve navigasyon kontrollerini görüntüleyin. vQC sırasında sunulan görüntü görselleştirme modları, klavye kısayolları ve navigasyon fonksiyonlarının özeti ve segmentasyonun manuel incelemesi sonuçlar Denetim penceresinde elde edilir. Tablo, Klinik Adacık İzolasyonu ve Basit Karşılaştırma araçlarında kullanılan kontur örtüleri, segmentasyon göstergeleri, histogram görselleştirme ve görüntü navigasyon kontrollerini içerir. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
2. Platformda Gezinme
3. Yerel Görüntülerle Basit Karşılaştırma ve Dış Eğitim

Şekil 4. Basit Karşılaştırma aracı, gösterge paneli ve iş akışı. (A) Üst navigasyon çubuğu. (B) Basit Karşılaştırma Paneli. (C) İpuçları ve talimatları yükleyin. (D, E) form.xlsx şablon indirme ve yüklenen parametre görselleştirmesi. (F) Görseller ve tablolar için sürükle-bırak yükleme alanı. (G) Adacık boyutu hacmine dönüşümünü seçmek. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
4. Örnekleme
NOT: Adacıqları boyut ve şekle göre hızlı ve farklı şekilde tortulur, bu da örnekleme sonuçlarını yanlışlıkla etkileyebilir.
DIKKAT: Tüm adacık kullanımı işlemlerini uygun kişisel koruyucu ekipman takarak laminar akış başlığı içinde gerçekleştirin.
5. Adacık Görüntü Ediniminin Optimize Edilmesi
6. Klinik Adacığı İzolasyon Aracı
NOT: Ana iş akışı adımları Şekil 1C'de özetlenmiştir. Örnekler mevcut oldukça saflık fraksiyonu partilerindeki görüntüleri analiz edin.
Saf Fare Adacığı
İlk deneyde, dört bağımsız görüntüleme oturumunda toplam 249 saflaştırılmış fare adacığını içeren 12 örneği temsil eden 36 görüntü alındı. Görüntüler, halojen ve ışık yayıcı diyot (LED) ışık kaynakları ile farklı kamera ayarları kullanılarak üç standart ama farklı aydınlatma koşullarında stereomikroskop kullanılarak oluşturuldu. IsletNet eğitim uzmanı tarafından üç temsilci görsel için yeraltı gerçeklik (GT) segmentasyonları manuel olarak oluşturuldu.
Görüntüler, Simple Comparison aracının halka açık versiyonu kullanılarak analiz edildiğinde, otomatik olarak oluşturulan konturların hiçbiri görsel kalite kontrolünden geçmedi (vQC, Şekil 5F). Platform daha sonra temsil yerel görüntülerle yeniden eğitildi ve yeniden eğitilen deneysel versiyonun tüm konturları vQC'den geçti (Şekil 5C).
Otomatik ve manuel adacığı hacim tahminlerinin oranı, yeniden eğitimden sonra üç görüntüleme koşullarında tutarlı performans gösterdi; A, B ve C aydınlatma koşulları için medyan değerler sırasıyla 1.03, 0.98 ve 0.94 olarak belirlendi (Şekil 5A). Bu sonuçlar, orijinal eğitim modeline kıyasla önemli bir gelişme anlamına geliyordu (Şekil 5B).
GT segmentasyonlarıyla piksel karşılaştırması, yeniden eğitimden sonra otomatik ve manuel olarak oluşturulan konturlar arasında yakın uyum sağladığını gösterdi (Şekil 5D), bu da temsil eden görüntülerde doğru kontur yerleşimine karşılık geldi (Şekil 5C). Buna karşılık, orijinal eğitim modeli yanlış-negatif piksellerin (Şekil 5G) ve kontur uyumsuzluğunun (Şekil 5F) artan oranını gösterdi; bu da ilgili adacık boyutu histogramlarında daha küçük adacık kategorilerine kaymaya yol açtı (Şekil 5E vs 5H).

Şekil 5. Üç görüntüleme sistemi ve sıçan adacığı hazırlıkları kullanılarak platformun yeniden eğitiminin değerlendirilmesi. (A) Üç görüntüleme sistemi kullanılarak yeniden eğitimden sonra IsletNet ve manuel adacığı eşdeğeri (IEQ) tahminlerinin karşılaştırılması. (B) Orijinal kamu eğitim modeli kullanılarak IsletNet ve manuel IEQ tahminlerinin karşılaştırılması. (C, F) Modeli yeniden eğitmeden sonra ve öncesinde vQC aracı kullanılarak temsil edici kontur yerleştirmesi. Beyaz ok uçları doğru kontur yerleşimini, magenta ok uçları ise yanlış kontur yerleşimini gösterir. (D, G) Yeniden eğitimden sonra ve orijinal eğitim modeliyle birlikte piksel karşılaştırması. Gerçek pozitif, yanlış pozitif, yanlış negatif ve gerçek negatif bölgeler bu efsanede belirtilmiştir. (E, H) Yeniden eğitimden sonra ve orijinal eğitim modeliyle temsil eden adacığı boyutları histogramları, manuel sayma ile karşılaştırıldığında. Görüntüleme kurulumu 1 = LED aydınlatma; görüntüleme kurulumu 2 = halojen aydınlatma; görüntüleme kurulumu 3 = LED karanlık alan aydınlatması. Ölçek çubukları = 100 μm. Kutu grafikleri Tukey konvensiyonuna göre gösterilir; bıyıklar, birinci ve üçüncü çeyrekler arasında 1,5 × arası veri noktalarına kadar uzanır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Klinik İnsan Adacığı Hazırlıkları
İkinci deneyde, platformun halka açık versiyonu kullanılarak tek bir insan adacığı izolasyon prosedürünü temsil eden 17 görüntü, üç saflık-fraksiyon çifti kullanılarak analiz edildi. Bir örnek kayboldu. vQC'den sonra, orta ve düşük saflıkta fraksiyonları temsil eden tüm görüntüler, sahte adacık tespiti nedeniyle (veri gösterilmemiştir) hariç tutulmuştur. Platform daha sonra temsil eden yerel görüntülerle yeniden eğitildi.
Yeniden eğitimden sonra, üç manuel ayırma hattı eklendikten sonra tüm görüntüler vQC üzerinden geçti. Parti bazında manuel sayımla karşılaştırıldığında, toplam adacığığı sayısı ve hacim tahminlerinde genel olarak %≤5 olarak eksik tahmin edildiğini göstermiştir. 2.000 ile 4.000 kat arasında seyreltilmiş örnekler, saflık fraksiyonuna bağlı olarak 80 ila 4 adacık içerirdi. Bireysel saflık fraksiyonlarının nihai hazırlığa göreceli katkısı Şekil 6A'da gösterilmiştir. Yüksek saflıkta olan 1VC2, orta saflıktaki fraksiyon 2SC1'e kıyasla ağırlıklı olarak daha küçük adacıklara katkıda bulundu. Platform tarafından otomatik olarak üretilen toplam adacık boyutu histogramı Şekil 6B'de gösterilmiştir.

Şekil 6. İnsan adacığı izolasyon örneklerinin nicelendirilmesi ve analizi. (A) IsletNet ve manuel sayım yöntemleri kullanılarak adacık sayısı ve adacığı eşdeğer hacim tahminleri, tam greftin saflık fraksiyonları üzerinde kullanılır. (B) IsletNet tarafından toplu ortalama değerleri kullanılarak oluşturulan son adacık boyutu histogramı. (C) 17 bireysel görüntü için IsletNet ve sayı ile hacim için manuel tahminlerin karşılaştırılması. (D) Örnek 3NC1'den temsil görüntü detayı, yeniden eğitilen IsletNet tarafından oluşturulan orijinal görüntü ve kontur yerleşimini gösterir. (E) Elle sayan uzman ile IsletNet eğitim uzmanı (GT1 vs. GT2) tarafından oluşturulan temel gerçekle IsletNet segmentasyonunun piksel bazında karşılaştırılması. Gerçek pozitif, yanlış pozitif, yanlış negatif ve gerçek negatif bölgeler bu efsanede belirtilmiştir. (F) Aynı görüntü için IsletNet ile manuel sonuçları karşılaştıran temsil eden adacığı boyutu histogramı. Magenta ok uçları, kontur ve adacığı boyutu kategorisinin kaymasını gösterir. Ölçek çubukları = 100 μm. Kutu grafikleri Tukey konvensiyonuna göre gösterilir; bıyıklar, birinci ve üçüncü çeyrekler arasında 1,5 × arası veri noktalarına kadar uzanır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tüm bireysel görüntüler için otomatik ve manuel tahminler daha sonra karşılaştırıldı (Şekil 6C). Otomatik ve manuel tahminler arasındaki medyan oranlar adacığığı sayısı için 1,00, adacığığı hacmi için ise 0,93 idi; birkaç istisna değer gözlemlendi. Temsil eden düşük saflıkta bir örneklemde (3NC1), platform manuel sayımda yapılan adacığın sayısına (beş adacık) benzer şekilde tespit edildi ancak adacık hacminin %29 daha düşük olduğunu tahmin etti. Bu veri noktaları, Şekil 6C'deki ok uçlarıyla gösterilmiştir.
Bu temsilci görselden kısmen ekzokrin dokuda hapsolmuş en büyük adacığı Şekil 6D'de gösterilmiştir; orijinal görüntü ve otomatik olarak oluşturulan kontur örtüsü dahildir. İki uzman tarafından bağımsız olarak üretilen GT segmentasyonlarıyla piksel karşılaştırması Şekil 6E'de gösterilmiştir. İlgili adacık boyutu histogramları, manuel ve otomatik segmentasyonlar arasında boyut dağılımında bir değişim göstermiştir (Şekil 6F).
Otomatik Analizin Operasyonel Performansı
Basit Karşılaştırma ve Klinik Adacığı İzolasyonu araçlarının operasyonel performansı, ortalama indirme ve yükleme hızları sırasıyla 50 Mbps ve 30 Mbps olan standart internet koşullarında değerlendirildi. Her biri 12 görüntü içeren beş görüntü partisi, 0,5 MB JPEG dosyalardan 20 MB TIFF dosyalarına kadar değişen görüntü boyutları kullanılarak analiz edildi. Tam ZIP sonuç paketleri için indirme süresi ölçüldü.
Analiz görselleştirme süreleri ve indirme süreleri, her iki araç için görüntü boyutuyla kademeli olarak arttı (Tablo 4). Klinik Adacık İzolasyonu aracı, eşdeğer görüntü setleri için Basit Karşılaştırma aracına göre daha uzun işlem süreleri gerektiriyordu. Bu sonuçlar, rutin işlem sırasında görüntü çözünürlüğü, dosya formatı ve analiz verimliliği arasındaki pratik ilişkiyi göstermektedir.
Tablo 4: Klinik Adacığı İzolasyonu ve Basit Karşılaştırma araçları için analiz görselleştirme süreleri ve indirme süreleri. Farklı dosya boyutları ve formatlarındaki resim grupları kullanılarak sonuç görselleştirme ve dosya indirme için gereken işlem sürelerinin karşılaştırılması. Ölçümler, 12 görüntü içeren partiler kullanılarak alındı ve toplu gönderimden sonuç görselleştirme veya indirme tamamlanmasına kadar geçen süre olarak rapor edildi. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Burada sunulan protokol, platformun iki kritik özelliğine vurgu yaparak, IsletNet'in potansiyel ve yerleşik kullanıcıları için pratik iş akışını tanımlar; platformun iki kritik özelliği olan uzman vQC ve sinir ağı yeniden eğitimi. Temsilci sonuçlar, doğru otomatik niceleme yalnızca görüntü segmentasyon performansına değil, aynı zamanda kullanıcının sonuçları kabul etmeden önce kontur yerleşimi ve görüntü uygunluğunu eleştirel şekilde değerlendirme yeteneğine de bağlı olduğunu göstermektedir. Seçilmiş doğrulama sonuçları oluşturmak için iki ek gelişmiş araç olan Piksel-Piksel Karşılaştırması ve Segmentasyonlar'ım kullanıldı; ancak bu araçlar öncelikle sinir ağı eğitim desteği için tasarlanmıştır ve bu nedenle protokol iş akışına dahil edilmezler.
IsletNet, laboratuvarlar arasında standartlaştırılmış adacık görüntü analizi için iş birliğine dayalı ve geniş erişilebilir bir referans aracı olarak geliştirilmiştir. Sinir ağı, izole insan ve fare adacıqlarının orijinal iki boyutlu mikroskobik görüntülerinin manuel notasyonlu GT segmentasyonları kullanılarak eğitildi ve doğrulandı 14,15,16. Ditizon-boyalı preparatlar için iki ayrı model ve lekelenmemiş fare adacıkları için ek bir araştırma modeli oluşturuldu ve talep üzerine erişim sağlandı. Platform sürümü ve eğitim tarihi kullanıcı arayüzünde gösterilir. IsletNet, adacıkları ve ekzokrin dokuları otomatik olarak segmentlere ayırır ve ardından kullanıcı tanımladığı piksel boyutu ve minimum adacık boyutu eşiği kullanılarak adacık sayısını, hacmini ve saflığını hesaplar. Adacık boyutu eşik seçimi, türlerden ziyade görüntü kalitesine ve analizin amacına (manuel sayım ile yan yana karşılaştırma ile küçük adacıqların incelenmesi) bağlıdır. Geleneksel mikroskopinin çözünürlüğü göz önüne alındığında, anlamlı minimum adacığı boyutu 50 μm 7,8,9,12'dir, ancak uygun bir cihazla elde edilen görüntüler için 10 μm'ye kadar azaltılabilir 10. Adacık hacim tahminleri, standart küre tabanlı dönüşümtablosu 13 ile alternatif dönüşümtabloları 7,18,19 kullanılarak oluşturulur; bunlar arasında uyumlu ellipsyaklaşımları 5,6 ve kontur tabanlı Spinacle ile Sphiraclemodelleri 17 bulunur. Ortaya çıkan değerler adacığı eşdeğerleri ve nanolitre cinsinden raporlanırken, saflık ya doku alanından ya da tahmini doku hacminden hesaplanır. Protokolün kritik bir adımı, otomatik segmentasyona uygun standartlaştırılmış mikroskobik görüntülerin elde edilmesidir. IsletNet, çeşitli tamamlayıcı metal oksit yarı iletken kameralar ve aydınlatma sistemleriyle donatılmış stereo ve ters mikroskoplarla alınan görüntüler kullanılarak eğitildi. Düşük büyütme hedefleri (1–2×) avantajlıdır çünkü tüm örneklemin görüş alanında kalmasını sağlarken, küçük adacıkların güvenilir tespitiyle uyumlu piksel boyutunu korur. Düzenli aydınlatma, istikrarlı beyaz dengesi ve görüntü aşırı pozlamadan kaçınmak güvenilir kontur üretimi için gereklidir. Temsilci sonuçlar, temsilli yerel görüntülerle yeniden eğitimin heterojen görüntüleme koşullarında segmentasyon performansını önemli ölçüde iyileştirebileceğini göstermektedir. Pratik bir rehber olarak, isletNet eğitimi için genellikle adacık ve ekzokrin doku sınırları deneyimli bir gözlemci tarafından açıkça ayırt edilebildiğinde görüntüler uygundur. Kümelenmiş veya yoğun şekilde üst üste binen adacıklar içeren görüntülerden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.
Protokol ayrıca otomatik görüntü analiziyle ilgili çeşitli sınırlamalar ve sorun giderme konularını vurgular. IsletNet, tamamen manuel saymaya kıyasla veri verimliliği, nesnelliği ve tekrarlanabilirliği önemli ölçüde artırsa da, yöntem görüntü kalitesine karşı hassas kalır. Yanlış kontur yerleşimi (sahte adacığığı tespiti ve bitişik adacıqların ayrılma hızının başarısızlığı) zaman zaman meydana gelebilir ve aşağı akış niceliğini etkileyebilir. Otomatik sonuçları kabul etmeden önce rutin bir vQC gereklidir. IsletNet'e anında yerinde uygulama avantajlıdır çünkü uygun olmayan görüntüler ayarlanmış görüntüleme parametreleriyle yeniden alınabilir. Otomatik konturların manuel düzeltmesi, Denetim penceresi içinde mümkün olabilir, eksik adacik veya birden fazla sahte adacık hariç. Ayrıca, otomatik ayırma algoritması kontur geometrisi ve adacığı boyutu dağılım istatistiklerine dayanır ve bu nedenle bireysel bir uzmanın ilk yorumundan farklı olabilir ancak analitik olarak kabul edilebilir kalabilir.
IsletNet'in güvenilirliği, yalnızca türlere göre değil, öncelikle yerel görüntü kalitesi ile eğitim veri seti arasındaki tutarlılıkla belirlenir. Mevcut eğitim seti farklı saflıkta insan adacıkları ve yüksek saflıkta fare adacıkları içerse de, görüntü özellikleri eğitim verileriyle tutarlı kalırsa platform diğer türlere de genişletilebilir. Örneğin, kültürle arındırılmış domuz adacıkları, eğitim veri setinde bulunan gömülü insan adacıqlarına benzeyebilir. Buna karşılık, zayıf dithistan boyası olan yaygın şekilde kültürlenmiş adacıklar eğitim sırasında temsil edilmemiş ve ek eğitim gerektirebilir. Bu nedenle Basit Karşılaştırma aracı, yeni kullanıcılar veya yeni görüntüleme yapılandırmaları için önemli bir doğrulama adımını destekler. Burada sunulan sonuçlar, gömülü adacıkların farklı uzman yorumlarının GT üretimi ve aşağı akış hacim tahminini nasıl etkileyebileceğini vurgulamaktadır. Gelecekteki çok merkezli çalışmalarda geniş uzman uzlususu eksikliğini gidermek için, IsletSwipe uygulaması20, uzlaşma temelli görüntü açıklamasını kolaylaştırmak amacıyla geliştirilmiştir.
Mikroskop altında geleneksel manuel sayma ile karşılaştırıldığında, IsletNet operatöre bağlı değişkenliği azaltırken önemli ölçüde daha yüksek veri verimliliği, kalıcı dijital dokümantasyon ve standartlaştırılmış nicel çıktılar sağlar. Manuel sayım, sınırda vakalarda doku tanımlamasında daha fazla güven sağlayabilir, ancak öznel boyut tahmini, daha düşük ölçeklenebilirlik ve kapsamlı personel eğitim gereksinimleri nedeniyle sınırlıdır. Web tabanlı bir hizmet olarak IsletNet , merkezi ama anonim analizle laboratuvarlar arası karşılaştırılabilirliği sağlar. Analiz hızı, yerel internet bant genişliği, görüntü dosyası boyutu ve görüntü karmaşıklığına bağlıdır. Daha büyük TIFF dosyaları görüntü kalitesini artırabilir ancak sıkıştırılmış JPEG görüntülere kıyasla daha uzun yükleme ve indirme süreleri gerektirir.
Genel olarak, burada sunulan sonuçlar, yerel görüntü alımı tekrarlanabilir ve eğitim setiyle tutarlı kaldığında güvenilir otomatik niceleme elde edilebileceğini göstermektedir. Kullanıcılar, rutinlerine vQC'yi dahil etmeleri ve yerel görüntüleme koşullarında önemli değişiklikler olduğunda yeniden eğitim vermeleri teşvik edilir.
Yazarlar, araştırmanın potansiyel çıkar çatışması olarak değerlendirilebilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişki olmadan yürütüldüğünü belirtmektedir.
IsletNet'in kamuya açık versiyonu Filip Matzner, Jan Belohlavek ve Adam Blazek (Iterait a.s., Prag, Çekya) tarafından geliştirildi ve eğitildi. Deneysel versiyon Jakub Monhart, Petra Curdova ve Jan Kubant (Mild Blue s.r.o., Prag, Çekya) tarafından eğitildi.
Yazarlar, IsletNet ağ eğitimi için kullanılan mikroskobik görüntüleri sağlayan aşağıdaki kişilere ve kurumlara teşekkür eder: Andrew Friberg (İmmünoloji, Genetik ve Patoloji Bölümü, Uppsala Üniversitesi, İsveç); Hanne Scholz (Cerrahi Araştırma Enstitüsü, Oslo Üniversitesi Hastanesi, Norveç); Valéry Gmyr (Diyabette Translasyonel Araştırmalar, Lille Üniversitesi, INSERM, Fransa); Josh Wilhelm (Schulze Diyabet Enstitüsü, Minnesota Üniversitesi, Minneapolis, ABD); Domenico Bosco (Cerrahi Bölümü, Cenevre Üniversitesi ve Cenevre Üniversitesi Hastaneleri, İsviçre); Jason Doppenberg (İç Hastalıkları Bölümü, Leiden Üniversitesi Tıp Merkezi, Hollanda); Karolina Golab (Nakil Enstitüsü, Biyolojik Bilimler, Chicago Üniversitesi, ABD); Minna Honkanen-Scott (Newcastle Üniversitesi, Birleşik Krallık); Hirotake Komatsu (City of Hope, ABD); Rebecca Spiers (Oxford Üniversitesi, Birleşik Krallık); ve Zuzana Berkova, Jan Kriz ve Peter Girman (Klinik ve Deneysel Tıp Enstitüsü [IKEM], Prag, Çekya) tarafından desteklenmiştir.
Yazarlar ayrıca bu çalışmada kullanılan fare adacığı izolasyon prosedürlerinde teknik destek için Zuzana Berkova ve Klara Zacharovová'yı minnettarlıkla takdir etmektedir.
Bu çalışma, Çek Sağlık Bakanlığı tarafından desteklenmiştir (hibe no. NU22-01-00141) ve Ulusal Metabolik ve Kardiyovasküler Hastalıklar Araştırma Enstitüsü projesi (Program EXCELES, proje no. LX22NPO5104), Avrupa Birliği – Yeni Nesil AB tarafından finanse edilmektedir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 35 mm Petri dishes | Sigma-Aldrich | P5481 | Unsterile |
| 200 µL pipette tips, wide-bore | Sigma-Aldrich | AXYT205WBCRS | Staining öncesi adaçayı süspansiyon dağıtımı için |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | GC sınıfı veya hücre kültürü sınıfı |
| Dithizone (DTZ) | Sigma-Aldrich | D5130 | Toz |
| Ethanol, 70% | Yerel tedarikçi | N/A | (v/v) H2O içinde; DTZ hazırlığı için |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | 10270106 | Isı ile inaktive edilmiş, kalifiye |
| Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Fenol kırmızısı ile veya onsuz (teste göre belirtilir) |
| Human albumin | Grifols | 61953-0001-2 | Yüksek konsantrasyonlu çözelti (200 g/L) |
| Infinity 1-3C | Lumenera | 3-1URC | CMOS, 3 MP |
| Infinity Capture | Lumenera | N/A | Standart görüntü alma yazılımı |
| Inverted microscope CKX41 | Olympus | N/A | 1.25x ve 2x objektifler |
| LED-High-Power-Spots (2-arm) | Photonics | 10068 | LED ışık kaynağı; çift gooseneck kılavuzu |
| Light source Highlight 2000 | Olympus | 5-HL2000 | Halojen ışık kaynağı (14.5 V, 90 W); manuel yoğunluk kontrolü; çift gooseneck kılavuzu |
| Laboratory essentials | Çeşitli | N/A | Pipetler, tüpler, iğneler, şırıngalar, laboratuvar zamanlayıcıları, standart KİK |
| MicroCam software | Bresser | N/A | Standart görüntü alma yazılımı |
| MikroCam 3.0M | Bresser | 86000180 | CMOS, 3.1 MP kamera |
| Millex-MP filter unit | MilliporeSigma | SLMP025SS | 0.22 µm gözenek boyutu, PES membran |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | Gibco | 10010023 | pH 7.4 |
| Promicam Pro 3-5 CP | Promicam | E61MPR937 | CMOS, 5 MP, yüksek dinamik aralıklı kamera |
| QuickPHOTO | Promicra | N/A | Standart görüntü alma yazılımı |
| Sodium hydroxide (1 M NaOH) | Yerel tedarikçi | N/A | DTZ hazırlığı sırasında pH ayarlaması ve çözünme için |
| Stage micrometer | Thorlabs | R1L3S1P | 10 mm uzunluğunda; kalibasyon için 50 µm bölmeler |
| Stereo microscope SZH10 | Olympus | N/A | 1x apokromatik objektif |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste