Анализ изображения клеточных и тканевых структур
Интерпретация гистологических срезов: К одним из наиболее сложных и трудоёмких навыков в гистологии относится умение интерпретировать получаемые на тех или иных срезах двухмерные (2D) изображения и создание на их основе представлений о трёхмерной (3D) структуре изучаемого объекта. Полную картину может дать суммирование и сопоставление многих (последовательных, или серийных) срезов объекта.
Ещё более затруднительной бывает интерпретация и анализ срезов не отдельной структуры, а органа, системы органов или целого организма (например, при исследованиях головного мозга, в биологии развития и т.п.). В связи с этим используют общепринятые направления срезов, или сечений (рис. 1-3):
Медиальное сечение — вертикальный срез, который проходит продольно через весь объект (например, тело эмбриона). Медиальное сечение делит тело на левую и правую половины. Термины латеральный и медиальный относятся к структурам, которые расположены соответственно дальше или ближе к плоскости медиального сечения.
Сагиттальный срез — любое вертикальное сечение, проходящее через тело и параллельное медиальному сечению. Своё название срезы получили по сагиттальному (стреловидному) шву черепа, которому эти срезы параллельны.
Поперечный (горизонтальный) срез — любой срез, проходящий под прямым углом как к медиальному, так и к фронтальному сечениям.
К
оронарный
(фронтальный) срез — любой вертикальный
срез, который пересекает плоскость
медиального сечения под прямым углом
и разделяет объект на вентральную
(anterior) и дорсальную (posterior) части. Своё
название срезы (сечения) получили по
коронарному (венечному) шву черепа,
которому они параллельны.
Рис. 1.8 Направления сечений: А, Б — вид спереди (вентральная сторона); В — вид сбоку (латеральная сторона)
Полученные изображения микрообъектов в микроскопе, на экране дисплея, на электронных микрофотографиях могут подвергаться специальному анализу - выявлению морфометрических, денситометрических параметров и их статистической обработке. Анализ гистологических препаратов производится в соответствии с целью исследования. При оценке состояния внутренних органов рыб. рассматриваемых в экотоксикологии с точки зрении индикации качества водной среды, необходимо провести правильную диагностику и установить причину наблюдаемых патоморфологических изменений, выявить характер и степень выраженности изменений уже на ранних стадиях патологического процесса Изучение сразу нескольких органов-мишеней позволяет получить детальную информацию для комплексном оценки процессов, протекающих во всем организме.
Морфометрические методы позволяют определять с помощью специальных сеток (Е. Вейбеля, А. А. Глаголева, С. Б. Стефанова) число любых структур, площади их сечений, диаметры и др. В частности в клетках могут быть измерены площади ядер, цитоплазмы, их диаметры, ядерно-цитоплазматические отношения и др. Существуют ручная морфометрия и автоматизированная морфометрия, при которой все параметры измеряются и регистрируются в приборе автоматически.
Все большее распространение получают автоматизированные системы обработки изображений (АСОИз), позволяющие наиболее эффективно реализовать перечисленные выше количественные методы для изучения клеток и тканей. При этом аналитические возможности количественной микроскопии дополняются методами анализа и распознавания образцов, основанными на обработке с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ) информации, извлекаемой из изображений клеток и тканей. По существу можно говорить об устройствах, не только усиливающих оптические возможности зрительного анализатора человека, но и многократно расширяющих его аналитические возможности. Это позволяет получать новую информацию о не выявляемых ранее процессах, моделировать и прогнозировать их развитие в клетках и тканях.
Вместе с тем участие в эксперименте ЭВМ требует от исследователя нового подхода к его проведению, владения навыками составления алгоритмов процесса исследования, точности рассуждений и в конечном итоге повышения научно-методического уровня исследования.