Processamento de imagens digitais para identificação e contagem de núcleos nas fases da mitose em lâminas de teste de Allium cepa

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Rattmann, Amilton Carlos lattes
Orientador(a): Vasconcelos, Eliane C. de lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Positivo
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Gestão Ambiental
Departamento: Pós-Graduação
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/2512
Resumo: Os ensaios laboratoriais para investigação e monitoramento ambiental têm empregado tanto organismos vegetais quanto animais na avaliação dos efeitos de substâncias contaminantes presentes no ambiente. O emprego do Allium cepa tem sido bem aceito pela comunidade científica nas últimas décadas para avaliação dos efeitos de substâncias nas alterações da estrutura celular e nas alterações genéticas, em virtude da sensibilidade e confiabilidade deste organismo nos ensaios. A proposta deste trabalho foi desenvolver um algoritmo para o processamento das imagens digitais de lâminas de A. cepa, capturadas por câmera de alta resolução acoplada a microscópio de laboratório, que realizasse a identificação e a contagem das células em cada fase do ciclo mitótico, apresentando o resultado do teste de forma automática, sem propor alterações na metodologia atualmente utilizada na preparação das lâminas. As imagens pré-processadas por filtros de domínios espaciais e de frequência espacial, foram submetidas à limiarização global para separação das regiões de núcleo e citoplasma. A decisão ponderada sobre uma base tabelar estatística das propriedades morfológicas dos núcleos celulares foi utilizada para a classificação, viabilizando a contagem das fases nucleares e a determinação do índice mitótico por lâmina. As imagens de cada lâmina foram processadas em torno de 60 segundos, detectando 95% dos núcleos e classificando corretamente em média 63,8% dos núcleos, não apresentando diferenças significativas nos índices mitóticos, ao nível de 5%, entre a contagem manual e a contagem automática. Além dos resultados imediatos, espera-se obter padronização, maior eficiência no uso dos recursos humanos e equipamentos, redução do tempo para obtenção dos resultados, menor custo operacional no processo e maior confiabilidade nos resultados dos testes.
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A proposta deste trabalho foi desenvolver um algoritmo para o processamento das imagens digitais de lâminas de A. cepa, capturadas por câmera de alta resolução acoplada a microscópio de laboratório, que realizasse a identificação e a contagem das células em cada fase do ciclo mitótico, apresentando o resultado do teste de forma automática, sem propor alterações na metodologia atualmente utilizada na preparação das lâminas. As imagens pré-processadas por filtros de domínios espaciais e de frequência espacial, foram submetidas à limiarização global para separação das regiões de núcleo e citoplasma. A decisão ponderada sobre uma base tabelar estatística das propriedades morfológicas dos núcleos celulares foi utilizada para a classificação, viabilizando a contagem das fases nucleares e a determinação do índice mitótico por lâmina. As imagens de cada lâmina foram processadas em torno de 60 segundos, detectando 95% dos núcleos e classificando corretamente em média 63,8% dos núcleos, não apresentando diferenças significativas nos índices mitóticos, ao nível de 5%, entre a contagem manual e a contagem automática. Além dos resultados imediatos, espera-se obter padronização, maior eficiência no uso dos recursos humanos e equipamentos, redução do tempo para obtenção dos resultados, menor custo operacional no processo e maior confiabilidade nos resultados dos testes.Laboratory tests for environmental research and monitoring have employed both plant and animal organisms in assessing the effects of pollutants in the environment. The use of Allium cepa has been well documented by the scientific community in recent decades for the evaluation of the effects of substances on changes in cellular structure and genetic alterations, due to the sensitivity and reliability of this organism in the assays. The purpose of this work was to develop an algorithm for the processing of the digital images of A. cepa slides captured by high resolution camera coupled to laboratory microscope, performing the identification and counting of cells at each stage of the mitotic cycle, without proposing changes to the method currently used in the preparation of the slides. The preprocessed images from space and spatial frequency domain filters were subject to global thresholding to separate the nucleus and cytoplasm regions. The decision weighted on a statistical basis of the morphological properties of the cellular nuclei was used for the classification, allowing counting of nuclear phases and determination of the mitotic index per slide. The images of each slide were processed for about 60 seconds, identifying an average of 95% of the nuclei. and correctly classified on average 63.8% of the nuclei, showing no significant differences in mitotic indexes, at the 5% level, between manual counting and automatic counting. In addition to the immediate results, the technique is expected to promote test standardization, greater efficiency in the use of human resources and equipment, reduction of the time to obtain the results, lower operational cost in the process, and greater reliability in the test results.porUniversidade PositivoPrograma de Pós-Graduação em Gestão AmbientalUPBrasilPós-GraduaçãoCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIAGestão ambientalAlgoritmo computacionalMorfologia - MatemáticaProcessamento de imagens digitaisProcessamento de imagens digitais para identificação e contagem de núcleos nas fases da mitose em lâminas de teste de Allium cepainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisVasconcelos, Eliane C. dehttp://lattes.cnpq.br/9916129631759820http://lattes.cnpq.br/0535981173134970Rattmann, Amilton Carlosinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Cruzeiro do Sulinstname:Universidade Cruzeiro do Sul (UNICSUL)instacron:UNICSULORIGINALAmilton Carlos Rattmann.pdfAmilton Carlos Rattmann.pdfDissertaçãoapplication/pdf3777962http://dev.siteworks.com.br:8080/jspui/bitstream/123456789/2512/1/Amilton%20Carlos%20Rattmann.pdf18e3e82a0e063d4e7910e203513d3a91MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dev.siteworks.com.br:8080/jspui/bitstream/123456789/2512/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/25122021-08-12 10:39:53.244oai:repositorio.cruzeirodosul.edu.br: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Repositório InstitucionalPRIhttps://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/oai/requestmary.pela@unicid.edu.bropendoar:2021-08-12T13:39:53Repositório Institucional da Universidade Cruzeiro do Sul - Universidade Cruzeiro do Sul (UNICSUL)false
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