Moja praca dyplomowa nosi tytuł "Śledzenie i analiza ruchu komórek na podstawie sekwencji obrazów", została napisana na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej (gdzie zdobyła wyróżnienie Dziekana). Stanowi próbę wspomagania nauk biologicznych poprzez informatykę. Głównym zastosowaniem metod użytych w pracy jest automatyzacja badania zachowania komórek nowotworowych pod kątem ruchliwości i intensywności podziałów, potencjalnie pozwalająca na znaczące przyspieszenie prac nad nowymi lekami.
Niniejsza praca stanowi jedyne (znane mi) polskie opracowanie poruszające temat śledzenia ruchu komórek, jest więc cenna również z uwagi na tłumaczenie terminologii z języka angielskiego. Teoretyczne rozważania uzupełnione są działającym, opracowanym w środowisku MATLAB oprogramowaniem. Poniżej zamieszczam całość, ku chwale nauki, proszę tylko o uszanowanie praw autorskich.
Pliki
Grzegorz Pietrzak, Śledzenie i analiza ruchu komórek na podstawie sekwencji obrazów.pdf
Implementacja w MATLAB.zip
Wstęp
Poniżej znajduje się wstęp do pracy, pozwalający lepiej zrozumieć jej cel i zakres:
"Poczynione w ostatnich latach postępy w dziedzinie mikroskopii fluorescencyjnej rzuciły nowe światło na problem badania właściwości komórek. Sekwencje obrazów wykonane w technologii GFP (ang. Green Fluorescent Protein) stanowią niezwykle ważne narzędzie, pozwalające zrozumieć mechanizmy biologiczne chorób nowotworowych. Efektywna analiza tych sekwencji, obejmująca śledzenie ruchu, podziały i obumieranie komórek, jest niewątpliwie kluczem do przyspieszenia prac, a nawet przełomu w dziedzinie onkologii.
Z uwagi na konieczność przeglądania ogromnych zbiorów danych, wykonywaną dotychczas manualną obserwację obiektów na obrazie zastępuje się metodami automatycznymi. Dla przeciętnego człowieka uzyskanie jakiegokolwiek wyniku bez udziału komputera oznaczałoby wielogodzinne, żmudne analizowanie kolejnych klatek sekwencji. Automatyzacja poprawia jakość i szybkość przetwarzania, niestety technologia fluorescencyjna, jako stosunkowo nowy twór, posiada bardzo niewiele dedykowanych algorytmów śledzenia komórek. Niniejsza praca stanowi próbę opracowania i implementacji jednego z nich.
Wykorzystywane w pracy sekwencje przedstawiają linię komórkową HeLa, zapoczątkowaną w latach 50. poprzez pobranie komórek raka szyjki macicy od Henrietty Lacks z Baltimore. Komórki HeLa uważane są za nieśmiertelne, ponieważ są zdolne do nieskończenie wielu podziałów mitotycznych (co więcej, podziały te następują z niezwykle dużą szybkością). Powyższe cechy sprawiają, ze linii HeLa używa się w laboratoriach na całym świecie jako modelowego przykładu nowotworu.
Celem niniejszej pracy jest opisanie, a następnie implementacja algorytmu przeprowadzającego segmentację oraz śledzenie komórek. Danymi wejściowymi są tu sekwencje obrazów wykonane metodą poklatkową (ang. time-lapse), pobrane z mikroskopu w technologiach: fluorescencyjnej oraz fazowo-kontrastowej. Wyniki algorytmu powinny zostać przekazane do części analitycznej, odpowiedzialnej za określenie właściwości ruchu i wygenerowanie statystyk dotyczących migracji komórek oraz zanotowanych zjawisk biologicznych (m.in. podziałów). Użyte metody muszą sprostać wymaganiom narzuconym przez przetwarzanie sekwencji w czasie rzeczywistym, przy zachowaniu maksymalnej możliwej jakości działania"