Ανάλυση ψηφιακών εικόνων από την διαίρεση κυττάρων από εξωσωματική γονιμοποίηση

Abstract

Ο όρος Εξωσωματική Γονιμοποίηση περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα τεχνικών που έχουν σκοπό τη βοήθεια υπογόνιμων ζευγαριών στο ν' αποκτήσουν παιδί. Από τη γέννηση της LouiseBrown το 1978 - το πρώτο παιδί Εξωσωματικής Γονιμοποίησης στο BournHall της Αγγλίας - μέχρι σήμερα χιλιάδες ζευγάρια τα έχουν καταφύγει στην τεχνητή γονιμοποίηση . Με τη μέθοδο αυτή δίνεται λύση σε προβλήματα υπογονιμότητας τόσο της γυναίκας (π.χ. αποφραγμένες σάλπιγγες) όσο και του άντρα (π.χ. ολιγοσπερμίες). Το ποσοστό επιτυχίας ανά κύκλο προσπάθειας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως π.χ. η ηλικία της γυναίκας και το αίτιο της υπογονιμότητας. Συνήθως το αθροιστικό ποσοστό επιτυχίας μπορεί να φθάσει 60 - 65% μετά από 3 - 4 προσπάθειες. Η δημιουργία υπεράριθμων εμβρύων κατά τη διάρκεια ενός κύκλου εξωσωματικής γονιμοποίησης οδήγησαν στην ανάπτυξη συστημάτων μορφολογικής αξιολόγησης, με σκοπό την επιλογή των ποιοτικά καλύτερων εμβρύων. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνεται η επιλογή αυτών με τις περισσότερες δυνατότητες εμφύτευσης, ενώ συγχρόνως ελαττώνεται ο αριθμός των εμβρύων που μεταφέρονται στην μήτρα, χωρίς να επηρεαστούν τα ποσοστά εγκυμοσύνης και εμφύτευσης. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος ποιοτικής αποτίμησης στηρίζεται στην παρατήρηση της μορφολογίας του εμβρύου και περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, χαρακτηριστικά όπως τον αριθμό και τη θέση των προπυρήνων, τον ρυθμό ανάπτυξης και την παρουσία θραυσμάτων. Η επιλογή του ποιοτικά και γενετικά καλύτερου εμβρύου για εμβρυομεταφορά είναι καλό να γίνεται με βάση τον συνδυασμό των μορφολογικών χαρακτηριστικών που παρατηρήθηκαν καθ’ όλη τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης και μέχρι την ημέρα της εμβρυομεταφοράς. Η εργασία αυτή αφορά τον εντοπισμό σε ψηφιακές εικόνες των βλαστομερών δηλαδή των κυττάρων κατά την δεύτερη μέρα ανάπτυξης του εμβρύου που προέκυψε από εξωσωματική γονιμοποίηση. Τα κύτταρα προσεγγίζονται με κύκλους. Στόχος είναι η συμβολή στην ανάπτυξη αυτοματοποιημένων διαδικασιών με υπολογιστή προκειμένου να καθοριστεί η καταλληλόλητα τους για την θεραπεία της εξωσωματικής γονιμοποίησης. Η τεχνική που υλοποιείται βασίζεται στην χρήση του μετασχηματισμού του Houghγια την ανίχνευση κύκλων σε δυαδικές ψηφιακές εικόνες. Πρέπει να αναφερθεί ότι το αρχικό υλικό που διαθέτουμε είναι ψηφιακά βίντεο από κάμερα υψηλής ευκρίνειας που έχει τοποθετηθεί στον κλίβανο ανάπτυξης του εμβρύου. Από τα βίντεο αυτά λαμβάνουμε ψηφιακά καρέ (εικόνες) αποχρώσεων του γκρι. Πριν την εφαρμογή του μετασχηματισμού προηγούνται σημαντικά στάδια προ επεξεργασίας όπως η αποθορυβοποίηση της εικόνας, ο εντοπισμός του εμβρύου με χρήση μετρικών υφής, η εύρεση των ακμών στην περιοχή του εμβρύου και η εκτίμηση του διαστήματος τιμών της ακτίνας των κύκλων που θα εντοπίσουν-αντιπροσωπεύσουν τα κύτταρα. Για την υλοποίησή της εργασίας χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα MATLAB. Το MATLAB (matrixlaboratory) είναι ένα περιβάλλον αριθμητικής υπολογιστικής και μια προγραμματιστική γλώσσα τέταρτης γενιάς. Αποθηκεύει και κάνει τις πράξεις με βάση την άλγεβρα μητρών. Η έκδοσή που χρησιμοποιήθηκε είναι η R2015a η οποία κυκλοφόρησε τον Μάρτιο του 2015.