先進的医用画像解析のための細胞周期を考慮したセル構造の数理的モデル化

考虑细胞周期的细胞结构数学建模用于高级医学图像分析

• 批准号: 13F03348
• 负责人: 長橋 宏
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03348/
• 关键词: 線虫; 細胞分裂; 時空間解析; オプティカルフロー; テクスチャ解析; 分裂フェーズ分類; 三次元DIC画像; ボリュームレンダリング; 細胞質流; セルサイクル; 顕微鏡画像; テクスチャ情報; マルチフラクタル; 3次元構造

微分干渉顕微鏡による線虫(C.elegans)の3次元細胞画像に対して，コンピュータビジョンの分野で用いられているオプティカルフロー検出法を適用することで，細胞分裂過程で生じる細胞質内での物質の3次元的な移動を表すフローを可視化した．その結果として，細胞分裂過程における物質の流れが，時間／空間の両方において局在化する現象を明らかにすることができた．特に細胞膜近辺での移動が，個々の細胞とも大きくなる現象を観測することが可能となった．さらに，複数の細胞の分裂に対する同様の実験から，個々の細胞が類似する現象を示す性質も明らかにすることができた．作成した可視化システムでは，細胞内の物質の移動量やその移動方向も区別して表示可能である．また，細胞の選択，細胞の可視化方向，細胞の時空間内での位置選択などを制御可能なGUIも実装した．一方，細胞分裂周期解析の応用として，線虫以外の非染色細胞分裂画像についても，細胞内のテクスチャ解析に基づいて個々の細胞のある時刻における分裂フェーズを推定するシステムを構築した．具体的には，Chinese-Hamsterの卵巣細胞の分裂を記録した約12時間に亘る顕微鏡画像のテクスチャ解析を通して，細胞の分裂フェーズを分類するための特徴量について検討した上で，この特徴に基づく分裂フェーズ識別器を機械学習によって構築した．そして，この識別器を用いて細胞の分裂フェーズを分類するシミュレーション実験を行った．その結果，ある細胞に対して任意の時刻で撮影された連続する2フレームの画像から，与えられた細胞がG1期,G2期,M期のいずれのフェーズにあるのかを効率的に判別することが可能となった．

Differential microcosmic microorganisms (C.elegans) show that the three-dimensional cell picture is very simple, and the difference between the three-dimensional cell image of the differential microcosmic worms (Lepidoptera) is different from that of the three-dimensional cell image of the differential microcosmic worms (C.elegans). The method of cell division is based on the migration table of the three-dimensional cells in the cell during the process of cell division. The results show that During the process of cell division, there are many problems in the process of cell mitosis, and the time

项目成果

マルチフラクタルを用いた四次元細胞画像の分割とレンダリング

使用多重分形分割和渲染四维细胞图像

• 发表时间: 2015
• 作者: F. Gimbert;C.-C. Lee;R. Friedlein;A. Fleurence;Y. Yamada-Takamura;and T. Ozaki;増井進太郎，Chamidu ATUPELAGE，青木工太，長橋宏
• 通讯作者: 増井進太郎，Chamidu ATUPELAGE，青木工太，長橋宏

Cytoplasmic Motion Visualization and Analysis of C.elegans Embryo

线虫胚胎的细胞质运动可视化和分析

• 发表时间: 2015
• 作者: C. Atupelage;K.Kyoda;S.Onami;H. Nagahashi
• 通讯作者: H. Nagahashi

3D visualization of cytoplasmic streaming

细胞质流的 3D 可视化

• 发表时间: 2015
• 作者: Chamidu Atupelage;Hiroshi Nagahashi;Koji Kyoda;Shuichi Onami
• 通讯作者: Shuichi Onami

Cell Nuclei Classification in HE-stained Biopsy Images

HE 染色活检图像中的细胞核分类

• 发表时间: 2014
• 作者: J. Ohkanda;M. Tsubamoto;N. Kato;J. Sun;P. Parvatkar;M. Uesugi;Chamidu Atupelage
• 通讯作者: Chamidu Atupelage

顕微鏡画像における細胞テクスチャ解析

显微图像中的细胞纹理分析

• 发表时间: 2016
• 作者: G. Liu;A. F. M. M. Rahman;S. Chaunchaiyakul;T. Kimaura;Y. Kuwahara;and N. Komatsu;青竹峻太郎，チャミド・アトゥペラゲ，張子聡，青木工太，長橋宏，木賀大介
• 通讯作者: 青竹峻太郎，チャミド・アトゥペラゲ，張子聡，青木工太，長橋宏，木賀大介