DATA ACQUISITION AND ANALYSIS FOR FLUORESCENCE TARGETED BIOPSY AKWIZYCJA I ANALIZA DANYCH DLA CELÓW BIOPSJI Z WYKORZYSTANIEM OBRAZÓW FOTODYNAMICZNYCH

Podobne dokumenty
DUAL SIMILARITY OF VOLTAGE TO CURRENT AND CURRENT TO VOLTAGE TRANSFER FUNCTION OF HYBRID ACTIVE TWO- PORTS WITH CONVERSION

Knovel Math: Jakość produktu

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS OF FINGERPRINT BIOMETRIC TEMPLATES

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

Installation of EuroCert software for qualified electronic signature

Tychy, plan miasta: Skala 1: (Polish Edition)

Revenue Maximization. Sept. 25, 2018

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urządzenia systemu ETCS

Wykaz linii kolejowych, które są wyposażone w urzadzenia systemu ETCS

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture11. Random Projections & Canonical Correlation Analysis

Instrukcja obsługi User s manual

SSW1.1, HFW Fry #20, Zeno #25 Benchmark: Qtr.1. Fry #65, Zeno #67. like

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

X11R5. .Xresources. Pliki konfiguracyjne X-Windows. Zasada działania X11. .xinitrc. X protocol X server. X client. X library

Sargent Opens Sonairte Farmers' Market

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

Network Services for Spatial Data in European Geo-Portals and their Compliance with ISO and OGC Standards

Zakopane, plan miasta: Skala ok. 1: = City map (Polish Edition)

Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

Camspot 4.4 Camspot 4.5

ERASMUS + : Trail of extinct and active volcanoes, earthquakes through Europe. SURVEY TO STUDENTS.

Stargard Szczecinski i okolice (Polish Edition)

Extraclass. Football Men. Season 2009/10 - Autumn round

DM-ML, DM-FL. Auxiliary Equipment and Accessories. Damper Drives. Dimensions. Descritpion

General Certificate of Education Ordinary Level ADDITIONAL MATHEMATICS 4037/12


Pomoc do programu konfiguracyjnego RFID-CS27-Reader User Guide of setup software RFID-CS27-Reader

OpenPoland.net API Documentation

Karpacz, plan miasta 1:10 000: Panorama Karkonoszy, mapa szlakow turystycznych (Polish Edition)

SWPS Uniwersytet Humanistycznospołeczny. Wydział Zamiejscowy we Wrocławiu. Karolina Horodyska

Hard-Margin Support Vector Machines

Helena Boguta, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Strona główna > Produkty > Systemy regulacji > System regulacji EASYLAB - LABCONTROL > Program konfiguracyjny > Typ EasyConnect.

Katowice, plan miasta: Skala 1: = City map = Stadtplan (Polish Edition)

Admission to the first and only in the swietokrzyskie province Bilingual High School and European high School for the school year 2019/2020

Updated Action Plan received from the competent authority on 4 May 2017

Raport bieżący: 44/2018 Data: g. 21:03 Skrócona nazwa emitenta: SERINUS ENERGY plc

deep learning for NLP (5 lectures)

Metodyki projektowania i modelowania systemów Cyganek & Kasperek & Rajda 2013 Katedra Elektroniki AGH

Weronika Mysliwiec, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Testy jednostkowe - zastosowanie oprogramowania JUNIT 4.0 Zofia Kruczkiewicz

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Charakterystyka kliniczna chorych na raka jelita grubego

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 11. Spectral Embedding + Clustering

Radiologiczna ocena progresji zmian próchnicowych po zastosowaniu infiltracji. żywicą o niskiej lepkości (Icon). Badania in vivo.

Compatible cameras for NVR-5000 series Main Stream Sub stream Support Firmware ver. 0,2-1Mbit yes yes yes n/d

Classic Clad / Thermo Clad / ThermoPlus Clad option selection for projects with Pine / Fir wood

User s manual for icarwash

MM210. Instrukcja obsługi User s Manual

Hippo Boombox MM209N CD. Instrukcja obsługi User s Manual

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

How to share data from SQL database table to the OPC Server? Jak udostępnić dane z tabeli bazy SQL do serwera OPC? samouczek ANT.

MaPlan Sp. z O.O. Click here if your download doesn"t start automatically

Uniwersytet Medyczny w Łodzi. Wydział Lekarski. Jarosław Woźniak. Rozprawa doktorska

Lek. Ewelina Anna Dziedzic. Wpływ niedoboru witaminy D3 na stopień zaawansowania miażdżycy tętnic wieńcowych.

Warsztaty Ocena wiarygodności badania z randomizacją

DO MONTAŻU POTRZEBNE SĄ DWIE OSOBY! INSTALLATION REQUIRES TWO PEOPLE!

HAPPY ANIMALS L01 HAPPY ANIMALS L03 HAPPY ANIMALS L05 HAPPY ANIMALS L07

OSTC GLOBAL TRADING CHALLENGE MANUAL

SG-MICRO... SPRĘŻYNY GAZOWE P.103

Formularz recenzji magazynu. Journal of Corporate Responsibility and Leadership Review Form

HAPPY ANIMALS L02 HAPPY ANIMALS L04 HAPPY ANIMALS L06 HAPPY ANIMALS L08

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

TTIC 31210: Advanced Natural Language Processing. Kevin Gimpel Spring Lecture 8: Structured PredicCon 2

POLITYKA PRYWATNOŚCI / PRIVACY POLICY

Polski Krok Po Kroku: Tablice Gramatyczne (Polish Edition) By Anna Stelmach

Wprowadzenie do programu RapidMiner, część 5 Michał Bereta

Formularz dla osób planujących ubiegać się o przyjęcie na studia undergraduate (I stopnia) w USA na rok akademicki

UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU WYDZIAŁ MEDYCYNY WETERYNARYJEJ

P R A C A D Y P L O M O W A

Urbanek J., Jabłoński A., Barszcz T ssswedfsdfurbanek J., Jabłoński A., Barszcz T., Wykonanie pomiarów

HAPPY K04 INSTRUKCJA MONTAŻU ASSEMBLY INSTRUCTIONS DO MONTAŻU POTRZEBNE SĄ DWIE OSOBY! INSTALLATION REQUIRES TWO PEOPLE! W5 W6 G1 T2 U1 U2 TZ1

Latent Dirichlet Allocation Models and their Evaluation IT for Practice 2016

Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

OPTYMALIZACJA PUBLICZNEGO TRANSPORTU ZBIOROWEGO W GMINIE ŚRODA WIELKOPOLSKA

Komputerowe przetwarzanie obrazu Laboratorium 5

Wojewodztwo Koszalinskie: Obiekty i walory krajoznawcze (Inwentaryzacja krajoznawcza Polski) (Polish Edition)

Karpacz, plan miasta 1:10 000: Panorama Karkonoszy, mapa szlakow turystycznych (Polish Edition)

Projekty Marie Curie Actions w praktyce: EGALITE (IAPP) i ArSInformatiCa (IOF)


WYDZIAŁ BIOLOGII I OCHRONY ŚRODOWISKA

USB firmware changing guide. Zmiana oprogramowania za przy użyciu połączenia USB. Changelog / Lista Zmian

Emilka szuka swojej gwiazdy / Emily Climbs (Emily, #2)

Podstawa prawna: Art. 70 pkt 1 Ustawy o ofercie - nabycie lub zbycie znacznego pakietu akcji

DEFINING REGIONS THAT CONTAIN COMPLEX ASTRONOMICAL STRUCTURES

BOGFRAN home.

Cracow University of Economics Poland. Overview. Sources of Real GDP per Capita Growth: Polish Regional-Macroeconomic Dimensions

Checklist for the verification of the principles of competitiveness refers to Polish beneficiaries only

DO MONTAŻU POTRZEBNE SĄ DWIE OSOBY! INSTALLATION REQUIRES TWO PEOPLE!

An evaluation of GoldAnchor intraprostatic fiducial marker stability during the treatment planning

Patients price acceptance SELECTED FINDINGS

Magdalena Drabek (Politechnika Łódzka) Żaneta Mucha (ESN SGGW) Joanna Jóźwik (FRSE) Warszawa, 27 listopada 2015 r.

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

EDYTA KATARZYNA GŁAŻEWSKA METALOPROTEINAZY ORAZ ICH TKANKOWE INHIBITORY W OSOCZU OSÓB CHORYCH NA ŁUSZCZYCĘ LECZONYCH METODĄ FOTOTERAPII UVB.

miniature, low-voltage lighting system MIKRUS S

MS Visual Studio 2005 Team Suite - Performance Tool

BOGFRAN home _BOGFRANHOME_UZUPELNIENIE.indd :21:39

Pro-tumoral immune cell alterations in wild type and Shbdeficient mice in response to 4T1 breast carcinomas

Transkrypt:

STUDIA INFORMATICA 2010 Volume 31 Number 2A (89) Jakub MURAWSKI, Dominik SPINCZYK Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki DATA ACQUISITION AND ANALYSIS FOR FLUORESCENCE TARGETED BIOPSY Summary. Biopsy is the main criterion for cancer diagnosis, especially in early histopatological stage. The success of such examination strongly depends on a proper choice of the tissue acquisition. In this paper a semi-automated method of the ROI extraction in photodynamical images is presented. Keywords: cancer diagnosis, photodynamic images AKWIZYCJA I ANALIZA DANYCH DLA CELÓW BIOPSJI Z WYKORZYSTANIEM OBRAZÓW FOTODYNAMICZNYCH Streszczenie. Biopsja jest głównym kryterium w początkowym stadium w diagnostyce raka. Skuteczność zależy od poprawnego wyboru miejsca akwizycji tkanki. Artykuł prezentuje proces akwizycji i analizy danych, której celem jest półautomatyczne wyznaczenie potencjalnego obszaru biopsji. Słowa kluczowe: wczesna diagnostyka raka, obrazy fotodynamiczne 1. Introduction Laser induced fluorescence (LIFE) is a fast and non invasive method of diagnostics of precancerous and cancerous diseases [1,2]. It is based on differences in optical properties between healthy and neoplasmatic tissues. Autofluorescence imaging system (Xillix Onco LIFE CCD Camera) shows groups of neoplasmatic tissues as shades of the red colour on the red colour scale and healthy tissues are visible as shades of green on green colour scale. The fluorescence of endogenic fluorophores is excited by the broadband blue light. Most of the falling light is reflected. The rest of the light penetrates the tissue and is dispersed. The nonabsorbed light passes the tissue. The energy dose of the absorbed light is re-emitted as

314 J. Murawski, D. Spinczyk fluorescence. The Xillix camera acquires two images: one of the green autofluorescence and the second one of the dispersed red light, reflected from the tissue. The image of the dispersed red light changes very little between healthy and pathological tissues while the green autofluorescence intensity decreases significantly. When a combined image is built, the colour changes in the pathological region [2, 3] (Fig. 2). 2. Methodology In this study a semi-automated analysis of photodynamic images is presented. The input data consist of the series of autofluorescence and fluorescence images, which have been acquired from Xillix Onco Life Systems. The aim of this programme is to analyse photodynamic images, captured and saved during patient examination, and mark the ROI. The advantages of the Onco LIFE system are of particular importance. They are real-time high resolution images in white and fluorescence modes of imaging, possibility of shifting from the white light imaging to fluorescence imaging with one button, ability of picture-inpicture viewing which enables simultaneous display of white light and fluorescence images. At the very beginning quantification of colour value is performed. Numerical Colour Value (NCV) is defined as the ratio of red to green colour components in each pixel [8]. Histogram [5] of the NCV matrix is displayed and can be used by a clinician to adjust the threshold value which allows to extract regions of interest. In the separate image a set of points corresponding to the selected regions is superimposed on the original image. Within the ROI the greatest value of the NCV is found and marked in the image. It shows the point of the probably highest histological stage to be confirmed by the histological procedure. The set of images is loaded from the database located on the local disk or on a remote server [4]. All images from this set are displayed and presented to the user, who can pick one of them for a detailed analysis. Such an analysis consists of following steps: Image loading, and initial calculations such as: calculating the NCV for each image pixel, finding the maximum of the NCV values within the whole image. After this step the NCV value of any image pixel in obtained by pointing it with the cursor on the Original Image tab (Fig 1). Calculating the grayscale representation of the image, which allows to adjust the threshold used for the background removal. This is done with a commonly used formula: Y = 0,3 R + 0,59 G + 0, 11 B (1) where: R, G, B are colour components of the saturated image [9].

Data Acquisition and Analysis For Fluorescence Targeted Biopsy 315 Background removal, performed using a simple threshold segmentation. Pixels for which the grayscale level is greater than a specified level are removed from the image. The background has to be removed because it is characterised by a high red to green ratio. The selection of the threshold is done manually by picking the intensity from a pixel selected on the boundary of the camera view. The result of this segmentation is presented on the separate tab in the application window. Extracting points in which the NCV value exceeds the value defined by a clinician according to case-dependent rules. The assumed level depends on the tissue and the disease, being called the critical value. A proper selection of this value may be confirmed by the classical biopsy examination. When using the programme a user can observe all four stages on the tab control placed in the main window of the application. In the first tab the original photodynamic image is presented where the NCV value and the pixel position can be tracked. Fig. 1. Application main window Rys. 1. Okno główne aplikacji The second tab presents the grayscale representation of the image. In this picture the value of the grayscale levels of separate pixels may be read. This representation is used only for the background removal. On the basis of this image a user can adjust the threshold value. The third and fourth tabs contain the original image with its background removed and the map of excessive the NCV values, drawn on the original image respectively. On this map five colours from dark blue to red mark the increase of the NCV value by 20% of the assumed

316 J. Murawski, D. Spinczyk critical value. If this threshold is set properly (according to the tissue and the disease), the colour map refers to the pathological region (Fig. 3, Fig. 4). Fig. 2. Photodynamical image of the tongue Rys. 2. Obraz fotodynamiczny języka Fig. 3. Excessive NCV map Rys. 3. Mapa obszaru o przekroczonym NCV

Data Acquisition and Analysis For Fluorescence Targeted Biopsy 317 Fig. 4. Results of increasing the NCV threshold Rys. 4. Efekt zwiększenia progu NCV 3. Results An application for fluorescence (photodynamic) images analysis was prepared. It was written using.net framework environment and C# programming language. This choice was made to ensure the portability of the application [6, 7]. It can be run without any dedicated computational or image processing application. Over twenty clinical cases have been analysed. The results of our analysis are shown in the following table. Table 1 Test results No. of images 50 True positives 43 True negatives 3 False positives 0 False negatives 4 These images reflect different diseases e. g. oral lesions like oral leukoplakia, oral cancer or bronchus cancer. For each case the processed image has been compared with the biopsy results. In every case examined the biopsy confirmed the presence of cancer in the selected ROI.

318 J. Murawski, D. Spinczyk 4. Conclusions In our study we have shown a new approach to lesion location applied to the autofluorescence diagnostics. The analysis of red to green ratio allows changes with the highest fluorescence intensity and histological stage to be detected. The biopsy specimen always should be taken from places with the highest the NCV. Results of our study will be confirmed on a bigger group of patients. BIBLIOGRAPHY 1. Kwiatek S., Krawczyk-Krupka A., Latos W. et al.: Spektroskopia fluorescencyjna w diagnostyce raka podstawnokomórkowego oraz leukoplakii jamy ustnej. Acta Bio- Optica et Informatica Medica, 4/2008, Vol. 14. 2. Lipiński M.: Własne doświadczenia w stosowaniu diagnostyki fotodynamicznej w rozpoznawaniu powierzchownych nowotworów pęcherza moczowego. Urologia Polska, 2004/57/3. 3. Waśkowska J., Krawczyk-Krupka A., Koszowski R., et al.: Znaczenie badania autofluorescencji i diagnostyki fotodynamicznej (PDD) w rozpoznawaniu schorzeń błony śluzowej jamy ustnej. VIII. Międzynarodowa Konferencja Naukowa: Inżynieria Stomatologiczna Biomateriały, Ustroń, 2007. 4. Spinczyk D., Murawski J., Piętka E. et al.: E-Atlas of Phodynamical Images. CARS 2009. 5. Gonzalez, Woods, Eddins.: Image Processing Using MATLAB, 2nd Edition. Gatesmark Publishing, 2009. 6. Petzold C.: Programowanie Windows. Microsoft Press, 1999. 7. Perry S.C.: C# i.net. Helion, 2006. 8. Sieroń A., Gibiński P., Pustelny T. et al.: Optical biopsy using spectral camera in BCC and oral leukoplakia. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 2008. 9. Pratt W. K.: Digital Image Processing. John Wiley & Sons, New York, 1991. Recenzent: Dr inż. Adam Świtoński Wpłynęło do Redakcji 2 stycznia 2009 r.

Data Acquisition and Analysis For Fluorescence Targeted Biopsy 319 Omówienie Biopsja jest głównym kryterium w początkowym stadium w diagnostyce raka. Skuteczność zależy od poprawnego wyboru miejsca akwizycji tkanki. Artykuł prezentuje proces akwizycji i analizy danych, której celem jest półautomatyczne wyznaczenie potencjalnego obszaru biopsji. Opisywana metoda bazuje na zjawisku fluorescencji i autofluorescencji. Podczas badania, wykonywanego techniką endoskopową, z wykorzystaniem systemu Xilinx Onco Life, uzyskuje się dwa obrazy na których można zaobserwować różnice pomiędzy tkanką patologiczną a zdrową. Opis zmian patologicznych odbywa się z wykorzystaniem współczynnika Numerical Color Value (NCV) wg równania (1). Poprawne wartości współczynnika NCV pozwalają na segmentację zmian patologicznych. Zaprojektowane oprogramowanie pozwala wykonać poszczególne kroki przetwarzania obrazów w sposób automatyczny. Addresses Jakub MURAWSKI: Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice, Polska, jmurawski@polsl.pl. Dominik SPINCZYK: Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice, Polska, dspinczyk@polsl.pl.