Preklinik Görüntüleme Modalitelerinin Multimodal Cihazlar Arası ve İşaretleyicisiz Ortak Kaydı
27 Ekim 2023
Patofizyolojinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması için genellikle çoklu görüntüleme modalitelerinin kombinasyonu gereklidir. Bu yaklaşım, iki modalitenin koordinat sistemleri arasında diferansiyel bir dönüşüm oluşturmak için fantomları kullanır ve bu daha sonra ortak kayıt için uygulanır. Bu yöntem, üretim taramalarında referans maddelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Görüntü rekonstrüksiyonu, füzyon, segmentasyon ve niceleme dahil olmak üzere klinik öncesi görüntüleme için yazılım araçları geliştiriyoruz. Yazılımımızın, elde edilen multimodal görüntü verilerinin tekrarlanabilir kantitatif analizini sağlamak için kullanıcı dostu, verimli ve herhangi bir küçük hayvan görüntüleme cihazıyla uyumlu olması amaçlanmıştır. Otomasyon, alanımızda önemli bir konudur, çünkü manuel analiz genellikle çok zaman alıcıdır, hataya açıktır ve neredeyse hiç tekrarlanabilir değildir.
Yazılım tabanlı otomasyon, analizi verimli ve tekrarlanabilir hale getirebilir, ancak zorluk, otomasyonu yeterince sağlam hale getirmektir. Küçük hayvan görüntüleme cihazları, anestezi uygulanmış laboratuvar fareleri ve sıçanlarının hacimsel görüntü verilerini sağlar ve patolojik ve fizyolojik değişikliklerin invaziv olmayan değerlendirmesine izin verir. Entegre multimodal cihazlar, Mikro-CT ve PET gibi çoklu modalitelerin güçlü yönlerini birleştirir.
İki ayrı cihazı birleştirmek de mümkündür. Micro-CT ve FMT gibi özel modalitelerin otomatik füzyonu için yazılım geliştirdik. Ayrıca etkileşimli görüntü füzyonu için verimli bir yazılım sağladık ve veri iyileştirmenin yönlerini göz önünde bulundurarak görüntü verilerini depolamak için yeni bir dosya formatı tanımladık.
Geçen yıl, yüksek verimli ortamlarda retrospektif solunum kapısı için bir yaklaşım yayınladık. Protokolümüz, referans belirteçleri gibi görünür yapıları içeren bir kalibrasyon adımı kullanılarak oluşturulan bir dönüşüm matrisinde bulunur. Ardından, görüntü füzyonu, işaretleyicilere olan ihtiyacı ortadan kaldıran bu dönüştürme matrisi kullanılarak otomatikleştirilebilir.
Genel Bakış
Bu çalışma, multimodal görüntü analizinde otomasyona odaklanan, preklinik görüntüleme için tasarlanmış yazılım araçlarını sunmaktadır. Söz konusu araçlar, küçük hayvan görüntüleme cihazlarından elde edilen volümetrik görüntü verilerinin analizindeki verimliliği ve tekrarlanabilirliği artırmaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Görüntüleme Teknikleri
- Yazılım Geliştirme
Arkaplan
- Preklinik görüntüleme, fizyolojik ve patolojik değişikliklerin anlaşılması için temel öneme sahiptir.
- Görüntüleme verilerinin manuel analizi genellikle zaman alıcıdır ve hataya açıktır.
- Otomasyon, görüntü analizinin verimliliğini ve tekrarlanabilirliğini artırabilir.
- Entegre multimodal cihazlar, çeşitli görüntüleme modalitelerinin güçlü yönlerini birleştirir.
Çalışmanın Amacı
- Otomatik görüntü füzyonu ve analizi için kullanıcı dostu bir yazılım geliştirmek.
- Görüntü kaydılandırmada fidüsyel kullanım ihtiyacını ortadan kaldırmak.
- Multimodal görüntüleme verilerinin tekrarlanabilir kantitatif analizini mümkün kılmak.
Kullanılan Yöntemler
- Görüntüleme verilerinin füzyonu, segmentasyonu ve kantifikasyonu için yazılım araçlarının geliştirilmesi.
- Kalibrasyon adımlarından elde edilen transformasyon matrisleri kullanılarak görüntü füzyonunun otomasyonu.
- Micro CT ve PET gibi cihazlardan gelen görüntüleme verilerinin entegrasyonu.
- Görüntülerin yüklenmesi ve analiz edilmesi için kullanıcı dostu arayüzlerin uygulanması.
Ana Sonuçlar
- Görüntüleme modalitelerinin otomatik füzyonu, fidüsiyeller olmadan başarıyla gerçekleştirilmiştir.
- Yazılım araçları, küçük hayvanlardan elde edilen volümetrik verilerin işlenmesinde verimlilik göstermiştir.
- Daha iyi veri kürasyonu ve depolama için yeni dosya formatları tanımlanmıştır.
- Retrospektif solunum tetiklemesi ve yüksek verimli ayarlar doğrulanmıştır.
Sonuçlar
- Geliştirilen yazılım, multimodal görüntüleme verilerinin analizini iyileştirmektedir.
- Otomasyon, manuel analizle ilişkili zaman kaybını ve hataları önemli ölçüde azaltmaktadır.
- Bu yaklaşım, preklinik araştırmalarda daha doğru değerlendirmeler yapılmasını kolaylaştırabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Uygunluk
Preklinik görüntüleme modalitelerinin işaretleyici gerektirmeyen, sağlam bir şekilde eş-kaydı, multimodal veri setlerinin tekrarlanabilir ve kantitatif entegrasyonuna olanak tanıyarak translasyonel araştırmalardaki kritik bir darboğazı giderir. Bu yetenek, hastalık modellerindeki öngörü güvenini artırır ve keşif hattı boyunca daha güvenilir hedef doğrulama ve mekanistik risk azaltma süreçlerini destekler. Basitleştirilmiş, otomasyona hazır iş akışları, manuel değişkenliği azaltır ve kurumsal Ar-Ge portföyleri için ölçeklenebilir, merkezler arası görüntüleme çalışmalarını kolaylaştırır.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Küçük hayvan modellerindeki biyolojik değişimlerin kantitatif ve non-invaziv değerlendirilmesine olanak tanır.
- Anatomik ve moleküler görüntüleme verilerini entegre ederek fonksiyonel hedef validasyonunu destekler.
- Multimodal sinyallerin hassas uzaysal korelasyonu aracılığıyla mekanistik belirsizliği azaltır.
- Preklinik bulguların öngörü değerini artırarak portföy önceliklendirmesini kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Kuantitatif analizler ve tarama iş akışları için doğrulanmış görüntüleme veri setleri hazırlar.
- Görüntü füzyonunu ve ko-kaydı standartlaştırarak çalışmalar arasındaki tekrarlanabilirliği artırır.
- Yüksek kapasiteli görüntüleme deneyleri için ölçeklenebilir ve otomasyona uygun iş akışları sağlar.
- Hastalıkla ilişkili modellerde bileşik etkilerinin güvenilir şekilde değerlendirilmesini destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Fonksiyonel ve yapısal verileri entegre ederek görüntüleme çıktılarını translasyonel biyobelirteç stratejileriyle hizalar.
- Çapraz modalite veri entegrasyonunu destekleyerek keşif aşamasından preklinik doğrulamaya kadar sürekliliği sağlar.
- Güçlü ve kantitatif görüntüleme son noktaları sağlayarak ilerleme kararlarındaki riskleri azaltır.
- Translasyonel uygunluk için hastalık modeli karakterizasyonunu geliştirir.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu işaretçisiz eşleme iş akışı, birden fazla modalite ve cihazdan gelen görüntüleme verilerinin sorunsuz entegrasyonunu sağlayarak erken keşif, öncü bileşik belirleme ve preklinik doğrulama aşıkları arasında köprü kurar.
- Keşif Biyolojisi: Entegre görüntüleme analizi yoluyla hipotez testlerini ve yolakların açıklığa kavuşturulmasını destekler.
- Tarama: Bileşik değerlendirmesi için tekrarlanabilir, kantitatif görüntüleme çıktıları sunar.
- Analitik: Güçlü istatistiksel karşılaştırmalar için dönüşüm matrisleri ve küratörlüğünü yaptığı dosya formatları sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Görüntüleme platformları arasında biyobelirteç uyumunu ve hastalık modeli doğrulamasını kolaylaştırır.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Ar-Ge merkezlerinde multimodal görüntüleme entegrasyonu için ölçeklenebilir, cihazdan bağımsız bir çözüm sunar.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Preklinik görüntüleme çalışmalarında öngörü güvenini artırır ve biyolojik riski azaltır.
- Operasyonel Değer: Görüntü füzyonunu standartlaştırır ve otomatikleştirerek manuel hataları ve değişkenliği en aza indirir.
- Stratejik Değer: Daha bilinçli devam/durdur kararları verilmesini ve sermaye açısından verimli portföy yönetimini sağlar.
- Portföy Etkisi: Keşif programlarının risk ayarlı önceliklendirilmesini ve ilerletilmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Preklinik görüntüleme ve kantitatif analiz konusunda uzmanlık gerektirir.
- Veri entegrasyonu için uyumlu görüntüleme cihazlarına ve yazılım altyapısına bağlıdır.
- Görüntüleme protokollerinin ve meta veri yönetiminin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Çeşitli görüntüleme modalite kombinasyonlarına ve sahaya özgü iş akışlarına uyarlanabilir.
- İlk kurulum için fantom tabanlı kalibrasyon ve transformasyon matrisi oluşturulması esastır.
Biyofarma SSS
Chapters in this video
0:00
Introduction
2:01
Calculation of the Differential Transformation for Cross‐Device Co‐Registration of Two Preclinical Imaging Modalities
6:10
Application of the Differential Transformation for Cross‐Device Co‐Registration of Two Preclinical Imaging Modalities
