Platforma internetowa komputerowej analizy obrazów mikroskopowych do wspomagania współczesnej diagnostyki patomorfologicznej

Transkrypt

1 Projekt PBS2: Programu Badań Stosowanych w ścieżce A. Narodowego Centrum Badan i Rozwoju Platforma internetowa komputerowej analizy obrazów mikroskopowych do wspomagania współczesnej diagnostyki patomorfologicznej Konsorcjum: WIM, PW i IBIB im Macieja Nałęcza Kierownik całości: Prof. dr hab. inż. Tomasz Markiewicz Odpowiedzialny ze strony WIM: Prof. dr hab. M.D. Wojciech Kozłowski Odpowiedzialny ze strony PW: Prof. dr hab. inż. Stanisław Osowski Odpowiedzialna ze strony IBIB: dr Anna Korzyńska

2 Projekt BS2 Projekt zajął pierwsze miejsce w II konkursie PBS z oceną 28,3 punków Umowa z NCBR numer: PBS2-A Według wniosku numer: Czas realizacji projektu: od do Wyniki są i będą raportowane w czasie wykonywania projektu w ciągu 5 lat od jego zakończenia, czyli do 2021 roku. Platforma - jako wielofunkcyjny, zintegrowany, modułowy i skalowalny system komputerowy, dostępny internetowo dla lekarzy naukowców i studentów.

3 Merytorycznie: prof. dr hab. Dorota Pijanowska dr Anna Korzyńska mgr inż. Łukasz Roszkowiak mgr inż. Jakub Żak; Pomocniczo: mgr inż. Anna Szcześniak Wesołowska dr Konrad Dudziński dr Marek Dawgul IBIB (do 6 osób)

4 Zobowiązania IBIB PAN Wdrożenie i dostosowanie dotychczas opublikowanych metod analizy ilościowej nuklearnych barwników oraz przygotowanie nowej metody (robocza nazwa: MetinKi67). Analiza zmienności obrazów powstałych z tych samych preparatów przy pomocy różnych urządzeń akwizycji i wczytywanych przez różnych użytkowników: Wielkości piksela (interpolacja) Balans bieli (korygowanie w małym zakresie) Tonacja koloru (standaryzacja koloru korekcje, jeśli istnieje obraz szkiełka kalibracyjnego ) Kontrast globalny i lokalna ostrość obiektów oraz poziom szumu Artefakty, uszkodzenia i zanieczyszczenia (częściowo również PW). Wyznaczenie akceptowalnego poziomu zmienności powyższych cech i sformułowanie wniosków dotyczących standaryzacji procesu akwizycji obrazu. Przygotowania algorytmów interpolacji i standaryzacji obrazów trafiających do systemu i, w przypadku drobnych niezgodności, pozwalających dopasować/przetworzyć abo odrzucić przesłane obrazy do założeń metod i algorytmów zaimplementowanych na platformie.

5 Opracowania, oprogramowanie i publikacje zrealizowane w latach 2013 i 2014 Dokonano zakupu - w formie przetargu nieograniczonego - oprogramowania, kamery i systemu komputerowego (koniec 2013 i do połowy 2014 roku) Zebrano materiały doświadczalne w postaci 6 sekwencji obrazów po 225 obrazów każda, wczytywanych przy różnych ustawieniach balansu bieli (WB), na nastawach w stosunku do balansu bieli światła w mikroskopie Przygotowano opracowania pt.: Słownik do baz danych: bazy obrazów, bazy pacjenta, bazy chorób, itp. Przygotowano oprogramowanie narzędziowe do porównywania obrazów i oceny ich podobieństwa za pomocą: odległości średniokwadratowej, stosunku sygnału do szumu i metody oceny podobieństwa SSIM; Przygotowano publikacje (dwa wystąpienia konferencyjne z posterami i jeden artykuł): Anna Korzynska, Lukasz Roszkowiak, Dorota Pijanowska, Wojciech Kozlowski, Tomasz Markiewicz The influence of the microscope lamp filament colour temperature on the process of digital images of histological slides acquisition standardization, Diagnostics Pathology 9 (Suppl. 1) : S13, DOI: / S1-S13, 2014, (2.41 Impact Factor, lista A ministerstwa 20 punktów). Anna Korzynska, Lukasz Roszkowiak, Dorota Pijanowska, Wojciech Kozłowski, Tomasz Markiewicz The influence of the microscope lamp filament colour temperature on the process of digital images of histological slides acquisition standardization, 12 th ECDP 2014 ECDP Programme & Abstracts; pp.: 87. Anna Korzynska, Lukasz Roszkowiak, Dorota Pijanowska, Wojciech Kozłowski, Tomasz Markiewicz: The rules of acquiring digital images of the IHC stained tissue samples in terms of colour temperature and tint Digital Pathology Congerss 2014, Poster ebook with full abstract.

6 Opracowania, oprogramowanie i publikacje zrealizowane w 2015 roku Wczytanie preparatów będących w posiadaniu Pracowni Systemów Przetwarzania Mikroskopowej Informacji Obrazowej oraz dostarczonych przez WIM na naszym sprzęcie: zmodyfikowany System Monitorowania Komórek i CoolScope skaner slajdów na poziomie zmotoryzowanego mikroskopu oraz na skanerze 3DHistech Wczytanie wybranych preparatów wielokrotnie i przez różne osoby w jednakowych i różnych warunkach oświetleniowych (mikroskopy i mikroskop zmotoryzowany - CoolScope) Dostosowanie i uruchomienie naszych dotychczasowych algorytmów analizy ilościowej preparatów nuklearnych barwionych DAB&Hematoxyline na platformie: Metoda podstawowa z wyciszaniem kolorów (FOXP3 w różnych chłoniakach) Metinus (FOXP3 w chłoniaku u grudkowatym; ang. folikular lymphpma) Metinus Plus (FOXP3 w raku sutka i dla próbek węzłów chłonnych) Nowa metoda w fazie testowana (robocza nazwa: MetinKi67; Ki-67 w przewlekłej białaczce limfatyczna (ang. Chronic lymphocytic leukemia/small lymphocytic lymphoma) - skrót: CLL/SLL ) Porównanie obrazów szkiełka kalibrującego wczytywanych przez różne osoby i te same osoby w rożnych warunkach oświetleniowych i na różnym sprzęcie mikroskop, skaner, CoolScope, skaner 3DHistech (zebrane materiały do publikacji) Opracowanie a pozostałych metod i oprogramowania do standaryzacji obrazu: poziomu szumu i lokalnej ostrości obiektów

7 Opracowania, oprogramowanie i publikacje zrealizowane w 2015 roku Przygotowanie algorytmów interpolacji do manipulowania rozmiarem obrazu: NN - najbliższego sąsiada //najszybsza, ale z oczywistymi wadami Lagrange //wolniejsza, ale może dawać lepsze rezultaty Bilinear Kosinusowa Bicubic //bardzo szybka B-spline Wielomianowa Catmull-Rom Hermita Mitchell-Netravali Wybór najbardziej efektywnego algorytmu interpolacji i standaryzacji obrazów i slajdów wirtualnych wczytanych na platformie: badania porównawcze wciąż trwają (zebrane materiały do publikacji) a Przygotowanie szkiełek kalibracyjnych kolorów wykonano 6 szkiełek, używając szkiełek podstawowych rożnej wielkości Publikacja: Comparison of the Manual, Semiautomatic, and Automatic Selection and Leveling of Hot Spots a in Whole Slide Images for Ki-67 Quantification in Meningiomas; Swiderska, Zaneta; Korzynska, Anna; Markiewicz, Tomasz; Malgorzata Lorent, Jakub Zak, Anna Wesolowska, Lukasz Roszkowiak, Janina Slodkowska, and Bartlomiej Grala, ANALYTICAL CELLULAR PATHOLOGY Pages: 1-15 Article Number: Published: 2015, IF= doi.org/ /2015/498746, Article Number: UNSP DOI: /2015/498746, 2015 {IF= (za 2014) lista A ministerstwa 15 punktów}

8 Badanie ostrości obiektów widocznych na obrazie * * Weisi Lin ; Zhongkang Lu ; Xiaokang Yang ; Susu Yao ; Feng Pan ; Lijun Jiang ; Moschetti, F. in Signal Processing and Its Applications, Proceedings. Seventh International Symposium on (Volume:1 ); vol.1; IEEE; DOI: /ISSPA

9 Przygotowanie szkiełek kalibrujących

10 Macierz korekcji i jej działanie Macierz korekcji:

11

12 LCM 9 (8,9) Współczynnik zgodności Kendalla tau-b LCM 2,9 (3,4)

13 Użytkownicy: Platforma internetowa - jako wielofunkcyjny, zintegrowany, modułowy i skalowalny system komputerowy, dostępny internetowo wykonawcy platformy (4 osób) grupa współpracująca z Hiszpanii (3 osoby) indywidualnie i jako tego jedna grupa robocza pracująca nad wspólnym problemem MetinusPlus (3+3 osoby) Profile urządzeń i barwień: Mikroskop Olympus z kamerą Qikam 40x CoolScope 40x Aperio XT2 20x+interpolacja 3DHistech Mikroskop Olympus z kamerą CoolSnap 40x Obrazy i wirtualne slajdy zarchiwizowane na platformie przez zespół z IBIB: 50 małych obrazów mikroskopowych lub z CoolScopa; 20 fragmentów punchy skanowanych przez skaner Aperio - Algorytmy przygotowane na platformę: Ocena i korekcja balansu bieli Oceny ostrości obrazu Oceny kontrastu obrazu Ocena poziomu szumu w obrazie Akceptacja obrazu Standaryzacja koloru Standaryzacja rozmiaru (interpolacja) Przygotowanie obrazu Metoda podstawowa (ULA) Metoda Metinus Metoda MetinusPlus Metoda roboczo nazwana MetinKi67 w testowaniu

14 Co dalej? W 2016 roku: Testowanie metody MetinKi67 Ocena algorytmów i metod zaimplementowanych na platformie przez porównania rezultatów metod zaimplementowanych na PLATFORMIE z metodami innych autorów Nowe podejście do utworzenia slajdów kalibracyjnych z nadrukiem pozwalającym na ich używanie w skanerach Publikacje: Standaryzacji koloru; Interpolacji; Oceny obrazu przychodzącego na platformę;

15 Oczekiwania realizatorów projektu BS2 w stosunku do IBIB PAN Zorganizowania sesji prezentujących platformę na planowanych w tym roku seminariach MCB (możliwość zaproszenia gości i nawiązania współpracy) Potrzebujemy naprawić urządzenia do automatyzacji śledzenia zmian w osi xy dołączone do mikroskopu jego brak uniemożliwia dalsze wczytywanie obrazów składanych w locie stanowiących obrazy dużych fragmentów wirtualnych slajdów. Dziękuję za uwagę!