Inicio / Informe técnico¿Cómo el Navegador de muestra inteligente del microscopio APX100 mejora la eficiencia de la distribución de trabajo en la observación preliminar?

¿Cómo el Navegador de muestra inteligente del microscopio APX100 mejora la eficiencia de la distribución de trabajo en la observación preliminar?

Introducción

El microscopio es una herramienta importante en las ciencias de la vida y la investigación médica. Los microscopios pueden usarse para observar áreas microscópicas bajo alta resolución; sin embargo, el campo visual que poseen es estrecho, lo que dificulta la identificación de la parte que está siendo observada. Para comenzar con la observación de una muestra en un microscopio dotado de oculares, el primer paso es alinear la muestra de forma visual con la trayectoria óptica de enfoque del microscopio. Después, el usuario debe ver a través de los oculares para ejecutar una búsqueda minuciosa que permita determinar la posición de observación. A esta serie de pasos se le denomina preparación de la observación preliminar. Si el usuario no está familiarizado con el funcionamiento del microscopio empleado, puede que se enfrente a un proceso iterativo y lento.

El navegador de muestra inteligente del microscopio de fluorescencia de mesa APEXVIEW™ APX100 ejecuta las siguientes tareas de forma automática y permite preparar la observación preliminar de una manera más rápida:

Adquiere una imagen de nivel macro para obtener la figura completa de la muestra.
Alinea las muestras para una observación inmediata.
Inicia la determinación de la posición de enfoque en función del recipiente.

APX100

Figura 1

Figura 1. La distribución del trabajo del APX100 es más eficiente que un microscopio convencional.

Imágenes de nivel macro

Las imágenes de nivel macro (o macroimágenes), que capturan la figura total de la muestra, son útiles para determinar la posición de la observación. Los exclusivos dispositivos ópticos de nivel macro y campo amplio del sistema APX100 permiten adquirir con rapidez macroimágenes sinópticas desde que inicia el procesamiento de imágenes.

Con frecuencia, los dispositivos ópticos de nivel macro, dedicados a adquirir imágenes de campo amplio, no son telecéntricos. Esto significa que en una macroimagen de una placa de pocillos, la forma del pocillo alrededor del campo visual se percibe distorsionada. De forma específica, la superficie de pared se refleja en la macroimagen, lo que dificulta la distinción de la superficie inferior del pocillo. Para prevenir la distorsión de los pocillos en el campo visual, es posible usar un campo visual más estrecho. Sin embargo, esto requiere adquirir muchas imágenes a partir de cada pocillo y unirlas a fin de crear la imagen final de nivel macro.

Para superar estas limitaciones, el sistema APX100 usa una lente de gran abertura para el sistema óptico de nivel macro (Figura 2), que habilita una buena telecentricidad y un amplio campo visual. La magnificación de los dispositivos ópticos de nivel macro es de casi 0.07X, y una macroimagen proveniente de una muestra ubicada en el soporte puede ser adquirida en sólo dos capturas.

Figura 2

Figura 2. Descripción general de la óptica de nivel macro del sistema APX100.

Reconocimiento de muestra

El navegador de muestra inteligente usa el reconocimiento basado en la inteligencia artificial (aprendizaje profundo o deep learning) para localizar de forma automática la muestra en la macroimagen cuando se emplea el portamuestras en el caso de los portaobjetos de vidrio. A continuación, la platina del sistema se mueve con la finalidad de que la muestra se encuentre en la trayectoria microóptica; asimismo, ajusta la altura de los objetivos, lo que habilita el inicio inmediato de una observación detallada.

Analizar la muestra con la inteligencia artificial se divide en dos fases: el aprendizaje y la inferencia (o deducción). Para realizar inferencias, la inteligencia artificial debe formarse primero por medio de un conjunto de imágenes de aprendizaje. Por suerte, la función de reconocimiento de muestra del Navegador de muestra inteligente ya viene equipada con una red neuronal que ha sido formada previamente a partir de varios tipos de muestras. La clase de identificación, además de las muestras de tejidos teñidos con hematoxilina-eosina, comprende muestras de tejidos acromáticos, como seccionamientos tisulares del cerebro de ratones de laboratorio teñidos con colorantes fluorescentes, y cubreobjetos.

La inferencia se lleva a cabo cuando la macroimagen capturada es aportada a la red formada por inteligencia artificial (Figura 3) a fin de detectar los tejidos y los cubreobjetos en los portaobjetos observados. El sistema proyecta los resultados de reconocimiento de muestra en una tabla verde para asistir al usuario en el reconocimiento durante los experimentos de procesamiento de imágenes (Figura 3).

Figura 3

Figura 3. Red de inteligencia artificial para el reconocimiento y resultados de reconocimiento de muestras del sistema APX100

Asistencia en la observación

El navegador de muestra inteligente permite que las observaciones sean más provechosas a través de las siguientes funciones:

Determina la posición de observación en la macroimagen proyectada y ejecuta el desplazamiento a dicha posición de observación (Figura 4).
Adquiere imágenes sinópticas de alta resolución gracias a los resultados de reconocimiento de muestra (Figura 5).
Identifica áreas en las que puede haber contacto con los portamuestras durante la observación (Figura 6).

Figura 4

Figura 4. Software de interfaz del usuario cellSens APEX

Figura 5

Figura 5. Determinación del rango de adquisición en la imagen sinóptica por medio de los resultados de reconocimiento

Figura 6.

Figura 6. Software mostrando las áreas que están en riesgo de entrar en contacto con el portamuestras

Resumen

El navegador de muestra inteligente del sistema APX100 mejora la distribución de trabajo en la observación preliminar de los microscopios convencionales. En lugar de tener que desplazar manualmente la platina para hallar la muestra de interés, ajustar la altura de los objetivos, y explorar para identificar la posición de observación antes de observar una muestra, el navegador de muestra inteligente automatiza este proceso y mejora en gran medida la eficiencia.

Con tan sólo un clic, el navegador de muestra inteligente halla la muestra de interés, la desplaza hacia la trayectoria microóptica de observación, y ajusta la altura de los objetivos. En toda la secuencia transcurren cerca de diez segundos. La macroimagen adquirida permite verificar inmediatamente la posición de interés para la observación, desplaza la platina a la posición de observación e inicia la observación.