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Solución de patología digital (WSI) Cytomine: plataforma web de código abierto con enfoque en aprendizaje automático

By admin Jan 30, 2024

Cytomine es una solución de código abierto basada en web que tiene como objetivo potenciar el procesamiento y análisis de imágenes de diapositivas completas con algoritmos de aprendizaje automático. Está diseñado para facilitar la colaboración entre investigadores.

Cytomine está construido por un grupo de investigadores del Instituto Montefiore (Universidad de Lieja, Bélgica) que están desarrollando algoritmos de aprendizaje automático y módulos de software de big data con el objetivo de proporcionar una solución de código abierto para procesar datos de imágenes de gran tamaño.

A diferencia de Orbit, que presentamos en este artículo, Cytomine se considera liviano, está basado en web, es fácil de instalar y no requiere requisitos de hardware pesados ​​como Orbit. Se puede instalar en un servidor web, una computadora portátil o una computadora de escritorio.

Citomina en acción. [src: Cytomine]

En resumen, Cytomin es un visor de imágenes de diapositivas completo autohospedado y basado en la nube, con opciones multiusuario y multiproyectos, potenciado por algoritmos de aprendizaje automático. Por lo tanto, como visor WSI basado en web, mejora el flujo de trabajo de los patólogos, ya que proporciona una herramienta de colaboración lista para usar, acelera el análisis de imágenes, mejora la calidad y reduce los errores.

El proyecto está destinado a biólogos, investigadores biomédicos, informáticos, ingenieros de software y patólogos.

¿Cómo funciona Cytomine?

Antes de profundizar en cómo funciona Cytomine, comencemos hablando de los elementos principales de la patología digital: escáneres de diapositivas completas e imágenes de diapositivas completas, pero ¿qué es la patología digital?

Patología Digital!

Patología Digital es un entorno de información basado en imágenes que transforma los clásicos portaobjetos de vidrio físicos tradicionales o muestras físicas en portaobjetos virtuales utilizando escáneres de imagen completa. Estos escáneres escanean las diapositivas para generar una imagen grande detallada de alta resolución en gigapíxeles.

Imagen de diapositiva completa:

A diferencia de las imágenes que capturamos con nuestros teléfonos o cámaras, el tamaño de las imágenes de diapositiva completa es grande, ya que se utilizan escáneres (escáneres de imágenes de diapositiva completa) que admiten resoluciones de captura de 0,5 micrones/píxel, lo que permite una gran ampliación. Abrir diapositivas virtuales en los programas de visualización de imágenes tradicionales es todo un desafío, ya que no están equipados con archivos grandes y la mayoría de ellos no admiten formatos de imágenes de diapositivas virtuales, metadatos no estándar y la compresión de archivos utilizada por los escáneres de imágenes completas.

  • Caballete (.tif)
  • JPEG 2000 (tipos de compresión 33003 o 33005)
  • Leica (.scn)
  • MIRAX (.mrxs)
  • Sakura (.svslide) [SQL powered]
  • Aperio (.svs, .tif)Ventana (.bif, .tif)
  • Hamamatsu (.vms, .vmu, .ndpi)
  • Philips (.tiff)
  • TIFF en mosaico genérico (.tif)

¿Cómo funciona Cytomine?

Reflejos

  • Funciona en todas partes (basado en Java) (Linux, Windows y macOS)
  • Basado en web
  • Requiere habilidades de desarrollador y codificación
  • Soporte para Linux/macOS con instrucciones de instalación
  • programable
  • Apoyar múltiples proyectos
  • Admite múltiples usuarios/equipos
  • Se puede utilizar en educación, investigación y trabajo clínico.

Características

  • Herramientas de gestión de proyectos
  • Visor de imágenes remoto
  • Visor de imágenes basado en navegador
  • Estilo de navegación de OpenStreetMaps (acercar/alejar, basado en mosaicos piramidales)
  • Administración de almacenamiento
  • Herramientas de anotación
  • Gestión de usuarios
  • Gerente de actividades
  • Visualización sincronizada de múltiples modalidades (dadas imágenes prerregistradas)
  • Herramienta de visualización de UI: muestra muchas imágenes a la vez
  • Admite anotaciones colaborativas
  • ROI (definidos por el usuario)
  • Los ROI admiten clave/valor y basados ​​en texto
  • Generar conjuntos de datos de anotaciones
  • Algoritmos de aprendizaje automático
  • Clasificación de objetos
  • Soporte de transmisión en vivo
  • Módulos de análisis del comportamiento del usuario
  • API fácil de usar para desarrolladores (REST)
  • Soporte para ventana acoplable

Citomina en acción

Cytomine se ha utilizado en varios tipos de investigaciones que muestran cómo se puede usar. También se puede usar para educación (histología, patología). Puede consultar la sección de investigación y publicación en el sitio web de Cytomine. Cytomine tiene investigaciones en curso que demuestran su valor para la comunidad de patología digital de código abierto, estas son algunas de ellas:

  • Técnicas de segmentación de imágenes para la cuantificación de portaobjetos de tejido completo. (Marée et al. ISBI 2014)
  • Clasificación de células: detecta células anormales para un diagnóstico citológico temprano. (Delga et al., Acta Cytologica 2014; Mormont et al., 2016.)
  • Algoritmos de recuento celular (Rubens et al.)
  • Algoritmos de clasificación de imágenes y reconocimiento de objetos. (Marée et al., PRL 2016; ISBI 2016; Jeanray et al., PLOSOne 2015; Mormont et al. CVPRW 2018.)
  • Algoritmos de detección de puntos de referencia anatómicos para mediciones de cambios morfométricos, por ejemplo, en estudios toxicológicos y de desarrollo. (Vandaele et al. Nature Scientific Reports, 2018.)
  • Herramientas para análisis del comportamiento del usuario, por ejemplo, en entornos educativos (Vanhee et al., Journal of Pathology Informatics, 2019).

Bajo el capó

Los desarrolladores de Cytomine utilizaron varias pilas de tecnología para construirlo. Utilizaron tecnologías web para crear el cliente basado en web y hacerlo compatible con los navegadores web modernos como Google Chrome, Mozilla Firefox y Safari. Utilizaron tecnologías Java que lo hacen multiplataforma (Linux, macOS, Windows). Aquí hay una lista de la pila tecnológica utilizada:

  • Java
  • Pitón
  • Griales
  • maravilloso
  • OpenSlide: biblioteca de código abierto para procesar diapositivas virtuales (WSI)
  • OpenLayers: biblioteca JavaScript de código abierto para mostrar datos de mapas en navegadores web como mapas resbaladizos
  • jQuery: biblioteca de manipulación HTML DOM
  • Backbone JS: marco funcional de JavaScript
  • PostGIS: proporciona objetos espaciales para la base de datos PostgreSQL
  • Hibernate ORM: herramienta de mapeo relacional de objetos para Java
  • OpenCV: biblioteca abierta de visión por computadora.
  • MongoDB: base de datos NoSQL
  • …….. mucho mas.

El proyecto tiene instrucciones de instalación detalladas para Linux y macOS. Se puede solicitar una cuenta de demostración a los mantenedores del proyecto. Tiene documentación detallada para desarrolladores y científicos de datos sobre secuencias de comandos, minería de datos, algoritmos disponibles, REST-API y cómo crear y agregar extensiones.

Licencia

Cytomine se lanza como un proyecto de código abierto bajo licencia Apache 2.0

Recursos

Análisis de imágenes de diapositiva completa

Software de análisis y visores de imágenes de diapositivas completas gratuitos y de código abierto

Etiquetas

Patología Código abierto Autohospedado AI Diagnóstico Aprendizaje automático Aprendizaje profundo

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