Electron tomography allows for the

Electron tomography allows for the determination of the three-dimensional structures of cells and tissues at resolutions significantly higher than that which is possible with optical microscopy. Electron tomograms contain, in principle, vast amounts of information on the locations and architectures of large numbers of subcellular assemblies and organelles. The development of reliable quantitative approaches for the analysis of features in tomograms is an important problem, and a challenging prospect due to the low signal-to-noise ratios that are inherent to biological electron microscopic images. This is, in part, a consequence of the tremendous complexity of biological specimens. We report on a new method for the automated segmentation of HIV particles and selected cellular compartments in electron tomograms recorded from fixed, plastic-embedded sections derived from HIV-infected human macrophages. Individual features in the tomogram are segmented using a novel robust algorithm that finds their boundaries as global minimal surfaces in a metric space defined by image features. The optimization is carried out in a transformed spherical domain with the center an interior point of the particle of interest, providing a proper setting for the fast and accurate minimization of the segmentation energy. This method provides tools for the semi-automated detection and statistical evaluation of HIV particles at different stages of assembly in the cells and presents opportunities for correlation with biochemical markers of HIV infection. The segmentation algorithm developed here forms the basis of the automated analysis of electron tomograms and will be especially useful given the rapid increases in the rate of data acquisition. It could also enable studies of much larger data sets, such as those which might be obtained from the tomographic analysis of HIV-infected cells from studies of large populations.

Published in:

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อิเล็กตรอนคอมพิวเตอร์สำหรับการกำหนดโครงสร้างสามมิติของเซลล์และเนื้อเยื่อที่ความละเอียดสูงกว่ามากซึ่งเป็นไปได้กับ microscopy แสงได้ Tomograms อิเล็กตรอนประกอบด้วย หลัก ไพศาลข้อมูลเกี่ยวกับที่ตั้งและสถาปัตยกรรมของจำนวนมากของแอสเซมบลี subcellular และ organelles การพัฒนาวิธีการเชิงปริมาณความน่าเชื่อถือสำหรับการวิเคราะห์คุณลักษณะใน tomograms เป็นปัญหาสำคัญ และโอกาสท้าทายเนื่องจากอัตราส่วนสัญญาณเสียงรบกวนต่ำซึ่งเป็นสิ่งที่แฝงให้ภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชีวภาพ อยู่ ส่วนหนึ่ง เป็นผลมาจากความซับซ้อนอย่างมากของไว้เป็นตัวอย่างทางชีวภาพ เรารายงานเกี่ยวกับวิธีการใหม่ในการแบ่งกลุ่มอนุภาคเชื้อเอชไอวีแบบอัตโนมัติ และเลือกช่องโทรศัพท์มือถือใน tomograms อิเล็กตรอนที่บันทึกจากส่วนถาวร ฝังพลาสติกมาบังเอิญมนุษย์ที่ติดเชื้อเอชไอวี Tomogram ในแต่ละคุณลักษณะจะถูกแบ่งเป็นช่วงได้โดยใช้ขั้นตอนวิธีมีประสิทธิภาพนวนิยายที่พบขอบพื้นผิวน้อยที่สุดเป็นสากลในพื้นที่วัดที่กำหนดไว้ โดยคุณลักษณะรูป การเพิ่มประสิทธิภาพดำเนินการในโดเมนแปรรูปทรงกลมมีศูนย์กลางเป็นจุดภายในของอนุภาคน่าสนใจ ให้ตั้งค่าที่เหมาะสมสำหรับการลดอย่างรวดเร็ว และแม่นยำของพลังงานแบ่ง วิธีนี้มีเครื่องมือสำหรับตรวจหากึ่งอัตโนมัติและการประเมินทางสถิติของอนุภาคเชื้อเอชไอวีในระยะต่าง ๆ ของแอสเซมบลีในเซลล์ และนำเสนอโอกาสสำหรับความสัมพันธ์กับเครื่องหมายชีวเคมีของเชื้อเอชไอวี อัลกอริทึมแบ่งการพัฒนานี่เป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์แบบอัตโนมัติของ tomograms อิเล็กตรอน และจะเป็นประโยชน์ให้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตราของข้อมูลการ มันยังสามารถเปิดใช้งานศึกษาของชุดข้อมูลขนาดใหญ่ เช่นผู้ซึ่งอาจได้จากเซลล์ที่ติดเชื้อเอชไอวีจากการศึกษาของประชากรขนาดใหญ่การวิเคราะห์ tomographic

ในการเผยแพร่:

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อิเล็กตรอนเอกซ์เรย์ช่วยให้สำหรับการกำหนดโครงสร้างสามมิติของเซลล์และเนื้อเยื่อที่ความละเอียดสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นไปได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แสง tomograms มีอิเล็กตรอนในหลักการจำนวนมากมายของข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่และสถาปัตยกรรมจำนวนมากประกอบและ subcellular organelles การพัฒนาของวิธีการเชิงปริมาณที่เชื่อถือได้สำหรับการวิเคราะห์คุณสมบัติใน tomograms เป็นปัญหาที่สำคัญและเป็นโอกาสที่ท้าทายเนื่องจากอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงต่ำที่มีการจดทะเบียนอิเล็กตรอนชีวภาพภาพกล้องจุลทรรศน์ นี่คือในส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความซับซ้อนอย่างมากของตัวอย่างทางชีวภาพ เรารายงานเกี่ยวกับวิธีการใหม่สำหรับการแบ่งส่วนอัตโนมัติของอนุภาคเอชไอวีและช่องเซลล์ที่เลือกไว้ใน tomograms อิเล็กตรอนบันทึกจากการแก้ไขส่วนพลาสติกที่ฝังตัวมาจากเอชไอวีที่ติดเชื้อ macrophages มนุษย์ คุณสมบัติในแต่ละ tomogram จะแบ่งการใช้ขั้นตอนวิธีการที่แข็งแกร่งนวนิยายที่พบขอบเขตของพวกเขาเป็นพื้นผิวน้อยที่สุดของโลกในพื้นที่ตัวชี้วัดที่กำหนดโดยคุณสมบัติภาพ การเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินการในโดเมนทรงกลมเปลี่ยนกับศูนย์จุดภายในของอนุภาคที่น่าสนใจให้การตั้งค่าที่เหมาะสมสำหรับการลดอย่างรวดเร็วและถูกต้องของการแบ่งส่วนการใช้พลังงาน วิธีการนี้จะมีเครื่องมือสำหรับการตรวจสอบกึ่งอัตโนมัติและการประเมินผลทางสถิติของอนุภาคเอชไอวีในแต่ละขั้นตอนของการชุมนุมในเซลล์และนำเสนอโอกาสให้กับความสัมพันธ์ที่มีเครื่องหมายทางชีวเคมีของการติดเชื้อเอชไอวี ขั้นตอนวิธีการแบ่งส่วนการพัฒนาที่นี่รูปแบบพื้นฐานของการวิเคราะห์โดยอัตโนมัติของ tomograms อิเล็กตรอนและจะเป็นประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ได้รับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตราการเก็บข้อมูล นอกจากนี้ยังอาจช่วยให้การศึกษาของชุดข้อมูลขนาดใหญ่มากเช่นผู้ที่อาจได้รับจากการวิเคราะห์ tomographic ของเซลล์ที่ติดเชื้อเอดส์จากการศึกษาของประชากรขนาดใหญ่ตีพิมพ์ใน:

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อิเล็กตรอนการถ่ายภาพรังสีช่วยให้ความตั้งใจของโครงสร้างสามมิติของเซลล์และเนื้อเยื่อที่ความละเอียดสูงกว่าที่เป็นไปได้กับแสงกล้องจุลทรรศน์ . tomograms อิเล็กตรอนประกอบด้วยในหลักการ จำนวนมากมายของข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่และรูปแบบของตัวเลขขนาดใหญ่ของแอสเซมบลีตําแหน่งภายในเซลล์และออร์แกเนลล์ .การพัฒนาวิธีการเชิงปริมาณที่เชื่อถือได้สำหรับการวิเคราะห์คุณสมบัติใน tomograms เป็นปัญหาสำคัญ และเป็นโอกาสที่ท้าทายเนื่องจากสัญญาณต่ำอัตราส่วนที่ในทางชีวภาพทางกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนภาพ นี่คือ ส่วนหนึ่ง เป็นผลมาจากความซับซ้อนอย่างมากของตัวอย่างทางชีวภาพเรารายงานเกี่ยวกับวิธีการใหม่สำหรับการแบ่งส่วนของผู้ติดเชื้ออนุภาคแบบอัตโนมัติและเลือกมือถือใส่ในอิเล็กตรอน tomograms บันทึกถาวร พลาสติกส่วนที่ได้จากผู้ติดเชื้อเอชไอวีแบบมนุษย์ macrophages .คุณลักษณะส่วนบุคคลในแบบคอนโวลูชั่น จะแบ่งการใช้อัลกอริทึมที่พบใหม่ที่คงทนของพื้นผิวขอบเขตทั่วโลกน้อยที่สุดในระบบเมตริกพื้นที่ที่กำหนดโดยคุณสมบัติของภาพ การเพิ่มประสิทธิภาพการเปลี่ยนโดเมนในทรงกลมที่มีศูนย์เป็นจุดภายในของอนุภาคของดอกเบี้ยให้ตั้งค่าที่เหมาะสมสำหรับการได้อย่างรวดเร็วและถูกต้องในการใช้พลังงาน วิธีนี้มีเครื่องมือสำหรับการตรวจสอบและการประเมินผลทางสถิติแบบกึ่งอัตโนมัติของอนุภาคที่ระยะต่าง ๆของผู้ชุมนุมในเซลล์ และนำเสนอโอกาสสำหรับความสัมพันธ์กับชีวเคมีเครื่องหมายของการติดเชื้อเอชไอวีการแบ่งส่วนขั้นตอนวิธีการพัฒนาที่นี่เป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์แบบอัตโนมัติ tomograms อิเล็กตรอนและจะเป็นประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งได้รับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตราของการเก็บข้อมูล นอกจากนี้ยังสามารถเปิดใช้งานศึกษาของชุดข้อมูลที่มีขนาดใหญ่มาก เช่น ผู้ซึ่งอาจจะได้จากการวิเคราะห์ tomographic เซลล์ของผู้ติดเชื้อเอดส์ จากการศึกษาของประชากรขนาดใหญ่

ที่ตีพิมพ์ใน :