Автоматизований спосіб визначення площ уротелію, колагенових і гладком’язових волокон на екваторіальних поперечних гістологічних зрізах сечового міхура експериментальних тварин

Реферат: Автоматизований спосіб визначення площ уротелію, колагенових і гладком'язових волокон на екваторіальних поперечних гістологічних зрізах сечового міхура експериментальних тварин попердньо забарвленого трихромовим методом за Массоном. Попередньо створюють макрос для програми ImageJ, яким в автоматичному режимі на цифровому зображенні екваторіального поперечного гістологічного зрізу фрагмента стінки сечового міхура попередньо забарвленого трихромовим методом за Массоном, отриманого цифровою фотокамерою ToupCam 5.2M UHCCD C-Mount Sony, виділяють зображення гладких м'язів і колагенових волокон. Обчислюють площу волокон, площу уротелію та встановлюють відсоток площі кожної тканини до загальної площі досліджуваного фрагмента. UA 97270 U (54) АВТОМАТИЗОВАНИЙ СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ПЛОЩ УРОТЕЛІЮ, КОЛАГЕНОВИХ І ГЛАДКОМ'ЯЗОВИХ ВОЛОКОН НА ЕКВАТОРІАЛЬНИХ ПОПЕРЕЧНИХ ГІСТОЛОГІЧНИХ ЗРІЗАХ СЕЧОВОГО МІХУРА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ТВАРИН UA 97270 U UA 97270 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, зокрема до патологічної фізіології, і може бути застосована для об'єктивізації аналізу перебудови основних структурних складових стінки сечового міхура експериментальних тварин при моделюванні різноманітних патологічних станів. Часто при оцінюванні ступеня структурних змін уротелію власної пластинки чи м'язової оболонки сечового міхура використовується такий морфометричний показник як товщина різних шарів стінки сечового міхура [2, 6]. Однак, цей спосіб можна використовувати тільки для визначення загальної товщини стінки даного органу і товщини уротелію, оскільки тільки ці компоненти сечового міхура мають чіткі межі. Інший спосіб оцінки ступеня структурно-функціональних змін тканинних компонентів сечового міхура є більш об'єктивним, оскільки визначає площу кожного компонента. Однак, спосіб визначення площі, яка "вручну" чи автоматично обводиться межовою лінією [1, 7], можливий тільки для визначення площі уротелію, бо він є епітеліальною тканиною, яка побудована з клітин-уротеліоцитів і практично не містить міжклітинної речовини. Отримані в такий спосіб значення площ сполучної тканини і м'язової оболонки сечового міхура викликають значні сумніви, тому що площа цих тканин вираховується разом з основною міжклітинною речовиною, вміст якої значно змінюється при набряку чи обезводненні цих тканин. Вищевказані недоліки відсутні в способі, який включає визначення площ основних складових стінки сечового міхура на цифрових зображеннях гістологічних зрізів забарвлених трихромовим методом за Массоном [3] з подальшим використанням колірної сегментації [4, 5, 6]. Дане забарвлення візуалізує в трьох кольорах (червоному, синьому і рожевому з фіолетовим відтінком) гладком'язові і колагенові волокна та цитоплазму клітин уротелію. При цьому основна міжклітинна речовина не фарбується. Однак і даний спосіб має ряд суттєвих недоліків: 1) необхідно придбати ліцензію на користування відповідних програм (Image Pro 5.0, Image Pro Plus, Axiovision чи інших); 2) виділення кольорів цими програмами здійснюється "вручну", що вносить значну суб'єктивність щодо отриманих даних; 3) при накладанні псевдоколірної маски на зображення уротелію, виділяються також деякі ділянки м'язових волокон які фарбуються в близькій колірній гамі; 4) вимагає значних затрат часу, нервового напруження і неабияких навиків дослідника. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб автоматизованого визначення площ уротелію, колагенових і гладком'язових волокон стінки сечового міхура на екваторіальних поперечних гістологічних зрізах експериментальних тварин. Поставлена задача вирішується тим, що, згідно з корисною моделлю, створюється оригінальний макрос для програми ImageJ з використанням зображень, які отримані за допомогою цифрової фотокамери ToupCam 5.2M UHCCD C-Mount Sony і мікроскопа Micros Austia MC300. Суттєвими відмінностями запропонованої корисної моделі є те, що попередньо створюють макрос для програми ImageJ, яким в автоматичному режимі на цифровому зображенні екваторіального поперечного гістологічного зрізу фрагмента стінки сечового міхура попередньо забарвленого трихромовим методом за Массоном, отриманого цифровою фотокамерою ToupCam 5.2M UHCCD C-Mount Sony, виділяють зображення гладких м'язів і колагенових волокон, обчислюють їх площу, площу уротелію та встановлюють відсоток площі кожної тканини до загальної площі досліджуваного фрагмента. Дані дослідження проведені на кафедрі анатомії людини, оперативної хірургії та топографічної анатомії ДВНЗ "Івано-Франківський національний медичний університет" на цифрових зображеннях екваторіальних поперечних гістологічних зрізах сечового міхура експериментальних тварин, які отримані за допомогою цифрової фотокамери ToupCam 5.2M UHCCD C-Mount Sony і мікроскопа Micros Austia MC300. Автоматизований спосіб визначення площ уротелію, колагенових і гладком'язових волокон на екваторіальних поперечних гістологічних зрізах сечового міхура експериментальних тварин проводять наступним чином. Розроблений нами макрос виділяє з цифрового зображення фрагменту стінки сечового міхура, що забарвлений трихромовим методом за Массоном (Фіг. 1, 2а), червоний і зелений колірні канали (Фіг. 2б-в); за допомогою калькулятора зображень (Image Calculator) виконуються відповідні арифметичні дії між оригіналом зображення та його окремими колірними каналами (Фіг. 2г-е); отримані зображення конвертуються в бінарні зображення (чорно-білі) з наступним застосуванням бінарних морфологічних операторів та зменшення шумів для покращення зображення (Фіг. 2ж-з). У такий спосіб даний макрос виокремлює з початкового зображення фрагменту стінки сечового міхура зображення гладких м'язів і колагенових волокон та визначає їх площу (Фіг. 2ж-з), далі визначає загальну площу фрагменту стінки без врахування площі, яку займає основна міжклітинна речовина (Фіг. 2є) і вираховує площу уротелію, а також встановлює відсоток площі кожної тканини до загальної площі 1 UA 97270 U 5 досліджуваного фрагменту і видає отримані результати в вікні Log (Фіг. 3). Окрім цього отримані зображення на основних кроках, які використовуються для обчислень, компонуються розробленим макросом у фотомонтаж, що дозволяє здобуті результати зберігати для первинної документації, а також візуально оцінити якість проведених операцій. Текст макросу наведено нижче: 2 UA 97270 U 3 UA 97270 U 4 UA 97270 U 5 10 15 20 Таким чином, корисна модель дозволяє автоматизовано визначати площі уротелію, колагенових і гладком'язових волокон сечового міхура на його поперечних гістологічних зрізах, що дозволяє використовувати загальнодоступну програму ImageJ, зменшує затрати часу, які необхідні для визначення площ цих структур в ручному режимі. Джерела інформації: 1. Вітрук Ю.В. Гістологічні зміни в стінці сечового міхура при хронічній затримці сечі, спричиненій доброякісною гіперплазією передміхурової залози / Ю.В. Вітрук, А.М. Романенко // Урологія. - 2008. - № 1-4. - С. 47-49. 2. Гнатюк М.С. Морфометрична оцінка вікових особливостей ремоделювання структур стінки сечового міхура / М.С Гнатюк, С.О. Нестерук, Л.В. Татарчук // Вісник наукових досліджень. 2013. -№ 1. - С. 119-120. 3. Ромейс Б. Микроскопическая техника / Б. Ромейс; [пер. немецкого В.Я. Александрова и З.И. Крюковой]. - М.: Изд. иностранной литературы, 1954. - С. 355-356. 4. Liu G. Temporal diabetes-and diuresis-induced remodeling of the urinary bladder in the rat / G. Liu, F. Daneshgari // Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol. - 2006. - № 291. - P 837-843. 5. Pitre D. A. Time-dependent urinary bladder remodeling in the streptozotocin-induced diabetic rat model / [D. A. Pitre, T. Ma, L. J. Wallace, J. A. Bauer] // Acta Diabetol. - 2002. - № 39. - P. 23-27. 6. Rodrigues A. A, Long term evaluation of functional and morphological bladder alterations on alloxan-induced diabetes and aging. Experimental study in rats / [Rodrigues A. AJr, Suaid H.J, Tucci S.Jr et al] // Acta Cirurgica Brasileira. - 2008. - № 23(Suppl 1). - P. 5-58. 7. The smooth muscle of rat bladder in the early stages of streptozotocin-induced diabetes / [J. Lincoln, A. J. Haven, M. Sawyer, G. Burnstock] // British Journal of Urology. - 1984. - Vol. 56, № 1. P. 24-30. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Автоматизований спосіб визначення площ уротелію, колагенових і гладком'язових волокон на екваторіальних поперечних гістологічних зрізах сечового міхура експериментальних тварин попердньо забарвленого трихромовим методом за Массоном, який характеризується тим, що попередньо створюють макрос для програми ImageJ, яким в автоматичному режимі на цифровому зображенні екваторіального поперечного гістологічного зрізу фрагмента стінки сечового міхура попередньо забарвленого трихромовим методом за Массоном, отриманого цифровою фотокамерою ToupCam 5.2M UHCCD C-Mount Sony, виділяють зображення гладких м'язів і колагенових волокон, обчислюють їх площу, площу уротелію та встановлюють відсоток площі кожної тканини до загальної площі досліджуваного фрагмента. 5 UA 97270 U 6 UA 97270 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7