Development of Autoencoder Based Models for High Accuracy Nuclear Segmentation in Fluorescent Microscope Systems

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi Pub Date : 2023-09-15 DOI:10.31466/kfbd.1222686

Sümeyye Nur EMİR, Sibel DANIŞMAZ, Hülya DOĞAN, Ramazan Özgür DOĞAN

{"title":"Development of Autoencoder Based Models for High Accuracy Nuclear Segmentation in Fluorescent Microscope Systems","authors":"Sümeyye Nur EMİR, Sibel DANIŞMAZ, Hülya DOĞAN, Ramazan Özgür DOĞAN","doi":"10.31466/kfbd.1222686","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Mikroskobik sistemlerde doku veya hücre numunelerinde nükleer morfoloji veya biyolojik belirteçler gibi bölümleri görselleştirmek için hematoksilen ve eozin (Hematoxylin and eosin - H&E) histolojik boyamalar, immünohistokimyasal (immunohistovhemical - IHC) ve immünofloresan (immunofluorescence - IF) boyama yaklaşımları geliştirilmiştir. H&E veya IHC boyamalar ile karşılaştırıldığında, IF boyamaların sayısala aktarılması uzmanlar için daha zorlu ve zaman alıcı olmaktadır. Fakat, IF boyama yaklaşımlarında daha fazla hücresel veya hücre altı belirteç görüntülenebilmektedir. Floresan mikroskoplardan elde edilmiş nükleer segmentasyonunun yüksek doğrulukla otomatik gerçekleştirilmesi IF boyama yaklaşımlarındaki hücreler hakkında daha fazla bilgi elde edilmesini sağlamaktadır. Literatürde diğer mikroskobik sistemlerden elde edilmiş görüntülerde hücre veya doku segmentasyonu için birçok çalışma geliştirilmiş ve yüksek doğruluklu sonuçlar elde edilmiştir. Fakat diğer alanlarda gerçekleştirilen bu başarı, floresan mikroskoplardan elde edilmiş görüntülerdeki nükleer segmentasyonu için elde edilmemiştir. Bu kapsamda, çalışmada floresan mikroskop sistemlerinde nükleer segmentasyonu için yüksek doğruluklu otomatik kodlayıcı modelleri geliştirilmektedir. Geliştirilen otomatik kodlayıcı modellerinin analizi uzman kişiler tarafından işaretlenmiş, floresan mikroskop görüntülerinden oluşan veri seti kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Çalışmada kullanılan performans değerlendirme prosedürleri açısından, gerçekleştirilen otomatik kodlayıcı modellerinin başarılarının otomatik nükleer segmentasyon için tatmin edici olduğu açıkça görülmektedir.","PeriodicalId":17795,"journal":{"name":"Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi","volume":"42 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-09-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.31466/kfbd.1222686","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Mikroskobik sistemlerde doku veya hücre numunelerinde nükleer morfoloji veya biyolojik belirteçler gibi bölümleri görselleştirmek için hematoksilen ve eozin (Hematoxylin and eosin - H&E) histolojik boyamalar, immünohistokimyasal (immunohistovhemical - IHC) ve immünofloresan (immunofluorescence - IF) boyama yaklaşımları geliştirilmiştir. H&E veya IHC boyamalar ile karşılaştırıldığında, IF boyamaların sayısala aktarılması uzmanlar için daha zorlu ve zaman alıcı olmaktadır. Fakat, IF boyama yaklaşımlarında daha fazla hücresel veya hücre altı belirteç görüntülenebilmektedir. Floresan mikroskoplardan elde edilmiş nükleer segmentasyonunun yüksek doğrulukla otomatik gerçekleştirilmesi IF boyama yaklaşımlarındaki hücreler hakkında daha fazla bilgi elde edilmesini sağlamaktadır. Literatürde diğer mikroskobik sistemlerden elde edilmiş görüntülerde hücre veya doku segmentasyonu için birçok çalışma geliştirilmiş ve yüksek doğruluklu sonuçlar elde edilmiştir. Fakat diğer alanlarda gerçekleştirilen bu başarı, floresan mikroskoplardan elde edilmiş görüntülerdeki nükleer segmentasyonu için elde edilmemiştir. Bu kapsamda, çalışmada floresan mikroskop sistemlerinde nükleer segmentasyonu için yüksek doğruluklu otomatik kodlayıcı modelleri geliştirilmektedir. Geliştirilen otomatik kodlayıcı modellerinin analizi uzman kişiler tarafından işaretlenmiş, floresan mikroskop görüntülerinden oluşan veri seti kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Çalışmada kullanılan performans değerlendirme prosedürleri açısından, gerçekleştirilen otomatik kodlayıcı modellerinin başarılarının otomatik nükleer segmentasyon için tatmin edici olduğu açıkça görülmektedir.

查看原文本刊更多论文

基于自编码器的荧光显微镜系统高精度核分割模型的开发

目前已开发出血红素和伊红（H&E）组织学染色法、免疫组织化学（IHC）染色法和免疫荧光（IF）染色法，用于在显微系统中观察组织或细胞样本中的核形态或生物标记物等切片。与 H&E 或 IHC 染色相比，IF 染色的量化对专家来说更具挑战性，也更耗时。不过，中频荧光染色法可以观察到更多的细胞或亚细胞标记物。荧光显微镜自动核分割的高精确度为 IF 染色法提供了更多的细胞信息。在文献中，许多研究都针对从其他显微系统获取的图像中进行细胞或组织分割，并获得了高精度的结果。然而，在荧光显微镜获取的图像中进行细胞核分割时，还没有在其他领域取得这种成功。在这种情况下，本研究为荧光显微系统中的核分割开发了高精度自动编码器模型。使用专家标记的荧光显微镜图像数据集对所开发的自动编码器模型进行了分析。从研究中使用的性能评估程序来看，自动编码器模型在自动核分割方面的性能令人满意。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi

自引率

0.00%

发文量