Publicação: BioWebVis: ambiente web para citomorfometria utilizando imagens 3D
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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Orientador
Coorientador
Souza, Jefferson Rodrigo
Resumo
Os softwares de bioimagens são utilizados para a análise de imagens microscópicas e
auxiliam os usuários em suas tomadas de decisões. Grande parte dos softwares de bioimagens
são disponibilizados como ferramentas locais, necessitando de instalação. A presente
dissertação visa apresentar o desenvolvimento de um software de bioimagem na nuvem,
denominado BioWebVis. O BioWebVis pode ser acessado em um navegador web utilizando
a internet. Pretende-se com esse software auxiliar patologistas, biólogos e outros
especialistas na tomada de decisão, minimizando a subjetividade de suas avaliações. No
desenvolvimento foram realizados estudos nos softwares de bioimagens livres (gratuitos),
o qual foram identificadas as características positivas e negativas, permitindo a escolha
das tecnologias apropriadas para desenvolver o ambiente. O trabalho proveu um software
de bioimagem na nuvem para análise citomorfométrica usando imagens tridimensionais.
Para validar o ambiente foram realizados dois estudos de casos. Em cada estudo de caso,
técnicas diferentes foram utilizadas para a validação das funcionalidades do ambiente. O
primeiro, utilizou a citomorfometria para classificação da localização de padrões subcelulares
em células HeLa. Esse estudo de caso forneceu resultados relevantes, pois utilizando o
classificador Análise Discriminante Quadrática (Quadratic Discriminant Analysis) (QDA)
com 5 atributos morfológicos atingiu-se a acurácia de 97,59% na classificação de padrões
subcelulares. O segundo estudo de caso, utilizou a citomorfometria para a análise das
alterações no padrão de heterocromatina nos cérebros de tartarugas da Amazônia. Utilizando
o algoritmo K-means obteve-se o V-measure igual a 1, indicando um agrupamento
perfeito. Estudos preliminares indicam que as células de heterocromatina sofreram uma
diminuição de tamanho sobre dosagens maiores de herbicidas. O ambiente proposto foi
capaz fornecer dados quantitativos para a análise citomorfométrica e também auxiliou na
descoberta de padrões celulares.
Abstract
Bioimaging software is used to analyze microscopic images and assist users in their
decision making. Most bioimaging software is available as local tools, requiring installation
and, in some cases, configuration. The present dissertation aims to present the
development of bioimaging software in the cloud, called BioWebVis. BioWebVis can be
accessed in a web browser using the internet. This software is intended to assist pathologists,
biologists and other specialists in decision making, minimizing the subjectivity of
their evaluations. In the development, studies were carried out on free bioimaging software,
which identified the positive and negative characteristics, allowing the selection of
appropriate technologies to develop the environment. The work provided a bioimaging
software in the cloud for cytomorphometric analysis using three-dimensional images.
Two case studies were carried out to validate the environment. In each case study,
different techniques were used to validate the environmental functionalities. The first one
used cytomorphometry to classify the location of subcellular patterns in HeLa cells. This
case study provided relevant results, because using the Quadratic Discriminant Analysis
(QDA) classifier with 5 morphological attributes made possible to reach an accuracy of
97.59% in the classification of subcellular patterns. The second case study used cytomorphometry
to analyze changes in the heterochromatin pattern in Amazonian turtle
brains. Using the K-means algorithm the V-measure was equal to 1, indicating a perfect
grouping. Preliminary studies indicate that heterochromatin cells have suffered a decrease
in size with larger dosages of herbicides. The proposed environment was able to provide
quantitative data for cytomorphometric analysis and also aided in the discovery of cellular
patterns.
Palavras-chave
Citomorfometria, Software de bioimagem, Visualização científica, Cytomorphometry, Bioimaging software, Scientific visualization, Computação, Desenvolvimento de software, Análise - Software, Armazenamento de dados
Citação
SILVA, Eduardo Henrique. BioWebVis: ambiente web para citomorfometria utilizando imagens 3D. 2017. 95 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.481