Extrakce mezibuněčné hmoty z histologických mikroskopických snímků jater pomocí metod strojového učení

Bc. Jan BURIAN

Master's thesis

Extraction of extracellular matrix from histological microscopic images of the liver using machine learning methods

Abstract:

Hlavním tématem této diplomové práce je navržení a následná implementace metody pro extrakci jaterní mezibuněčné hmoty (extracelulárního matrixu) z mikroskopických histologických snímků. Navrženou metodu lze rozdělit do několika na sebe navazujících kroků. Nejprve dojde k segmentaci buněčných jader, následně dojde k jejich filtraci (metoda inpaintingu) s využitím binární masky získané ze segmentace. V závěrečné části se obraz s filtrovanými buněčnými jádry opět segmentuje, tentokrát však již segmentujeme mezibuněčnou hmotu. Pro potřebu zpracování mikroskopických obrazů jsme vyvinuli modul v jazyce Python, který umožňuje dané paměťově náročné obrazy zpracovávat po jednotlivých dlaždicích. V závěru práce jsme porovnali výsledky naší metodu s metodou založenou na generativních neuronových sítích, tzv. GANech a ověřili funkčnost navrženého řešení.

Abstract:

The main aim of this thesis is to design and implement a method for the extraction of extracellular matrix from microscopic histological images, also called whole slide images. The proposed method can be divided into several consecutive steps. First, the cell nuclei are segmented, then they are filtered (inpainting method) using the binary mask already obtained from the segmentation step. In the final part, the image with filtered cell nuclei is segmented again, but this time we segment the extracellular matrix. Because of the high memory requirements of microscopic images, we have developed a Python module that allows the given image to be processed one tile at a time. At the end, we focused on a comparison of the results of our method with a method based on generative neural networks, the so-called GAN and verified the functionality of the proposed method.

Keywords

umělá inteligence, lékařství, mezibuněčná hmota, histologie, filtrace, segmentace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Jiřík, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Kybernetika a řídicí technika / Umělá inteligence a automatizace