Dissertação
Desenvolvimento de um método para segmentação de imagens histológicas da rede vascular óssea
Development of a method for segmentation of histological images of the bone vascular network
Registro en:
Autor
Gondim, Pedro Henrique Campos Cunha
Institución
Resumen
Histology is the area of biology that studies biological tissues. One of the ways to
study these tissues is through images. The researcher extracts a sample of an animal, this
sample is prepared, sectioned and taken under a microscope, which has a coupled camera,
which turns the sample into an image. The analysis of these images is of fundamental
importance for the specialists to study and to diagnose possible diseases, malformation
or other possible anomalies. One of the tissues that are analyzed in histology is the bone
tissue, which is of fundamental importance to protect organs and structure for vertebrate
animals. One of the regions analyzed in the bone tissue are the vascular networks of
bone which contain bone canals, osteocytes, bone matrix and other artifacts. Bone canals
and osteocytes are responsible for the nutrition of the bone tissue. Because of their
importance, the specialists study these artifacts in order to discover any damage to these
regions and, consequently, to the nutrition of the tissue. Even today the analysis of these
artifacts is performed manually by researchers. However, due to the complexity of the
histological images, manual analysis takes a lot of time and money from the institutions,
and it is a task that depends of the subjective jugments of each evaluator. Literature
provides many papers focused on cell nuclei segmentation in histological images, but the
automatic segmentation of bone canals and osteocytes is less explored. Due to the lack of
research and to assist the specialists in the analysis of the bone vascular network, a method
of automatic / semi-automatic segmentation of bone canals and osteocytes is proposed.
The method was applied to three diferent image sets which were evaluated through the
Dice coeicient and diagnostic approach metrics. In addition to being compared with
other automatic methods (neighborhood valley emphasis (NVE), valley emphasis (VE)
and Otsu). Results showed that our approach proved to be more eicient than the others,
being a viable alternative to analyze the bone vascular network. Dissertação (Mestrado) Histologia é a área da biologia que estuda os tecidos biológicos. Uma das maneiras
de se estudar esses tecidos é por meio de imagens. O pesquisador extrai uma amostra de
um animal, esta amostra é preparada, seccionada e levada ao microscópio, o qual possui
uma câmera acoplada, que transforma a amostra em imagem. A análise dessas imagens
é de fundamental importância para os especialistas estudarem e diagnosticarem possíveis
doenças, má formação ou outras possíveis anomalias. Um dos tecidos que são analisados
em histologia é o tecido ósseo, de fundamental importância para proteção de órgãos e dar
estrutura para animais vertebrados. Uma das regiões analisadas no tecido ósseo são as
redes vasculares ósseas as quais contêm canais ósseos, osteócitos, matriz óssea entre outros
artefatos. A nutrição do tecido ósseo é realizada pelos canais ósseos e osteócitos. Por sua
importância os especialistas estudam esses artefatos a Ąm de descobrirem se houve algum
dano a essas regiões e, consequentemente, a nutrição do tecido. Ainda hoje a análise
desses artefatos é feita de maneira manual pelos pesquisadores da área. Porém, devido
a complexidade das imagens histológicas, uma análise manual despende muito tempo
e dinheiro das instituições, além de Ącarem a mercê de julgamentos subjetivos de cada
avaliador. Na literatura já existem muitos trabalhos que segmentam de maneira excelente
os núcleos de células em imagens histológicas, porém a segmentação automática de canais
ósseos e osteócitos é uma área pouco explorada. Devido a escassez de pesquisa e para
auxiliar os especialistas no momento da análise da rede vascular óssea foi desenvolvido
um método de segmentação automático dos canais ósseos e osteócitos. O método foi
avaliado utilizando métricas como o coeĄciente de Dice e abordagem diagnóstica, além
de ter sido comparado com outros métodos de segmentação automáticos (neighborhood
valley emphasis (NVE); Otsu; valley emphasis (VE)). O resultado do método proposto
por este trabalho se mostrou mais eĄciente que os outros, sendo uma alternativa viável
para pesquisadores que desejam analisar a rede vascular óssea.