Desarrollan hardware optimizado para microscopios para la clasificación exacta de imágenes
Por el equipo editorial de LabMedica en español Actualizado el 11 Dec 2019 |

Imagen: Se ha desarrollado un tipo nuevo de microscopio que utiliza un tazón con luces LED de varios colores y esquemas de iluminación producidos por el aprendizaje automático (Fotografía cortesía de la Universidad de Duke)
A pesar de la automatización generalizada habilitada por el nuevo software de posprocesamiento, el diseño físico del microscopio estándar aun ha cambiado relativamente poco, ya que, en su mayor parte, todavía es un instrumento optimizado para que un espectador humano pueda mirar e inspeccionar lo que se coloca debajo.
Se ha desarrollado un microscopio que adapta sus ángulos de iluminación, colores y patrones a la vez que se enseña la configuración óptima necesaria para completar una tarea de diagnóstico determinada. En lugar de difundir luz blanca desde abajo para iluminar uniformemente la lámina, los ingenieros desarrollaron una fuente de luz en forma de tazón con LED integrados en toda su superficie. Esto permite que las muestras se iluminen desde diferentes ángulos hasta casi 90 grados con diferentes colores, lo que esencialmente proyecta sombras y resalta diferentes características de la muestra dependiendo del patrón de los LED utilizados.
Un equipo internacional de bioingenieros que trabaja con la Universidad de Duke (Durham NC, EUA) alimentó al microscopio con cientos de muestras de glóbulos rojos infectados con malaria, preparados como frotis delgados, en los que los cuerpos celulares permanecen enteros y se extienden idealmente en una sola capa en un portaobjetos de microscopio. Usando un tipo de algoritmo de aprendizaje automático llamado red neuronal convolucional, el microscopio aprendió qué características de la muestra eran más importantes para diagnosticar la malaria y la mejor manera de resaltarlas.
El algoritmo finalmente logró un patrón LED en forma de anillo de diferentes colores provenientes de ángulos relativamente altos. Si bien las imágenes resultantes son más ruidosas que una imagen de microscopio normal, resaltan el parásito de la malaria en un punto brillante y se clasifican correctamente aproximadamente el 90% de las veces. Los médicos capacitados y otros algoritmos de aprendizaje automático generalmente funcionan con una precisión de aproximadamente el 75%. El equipo también demostró que el microscopio funciona bien con preparaciones espesas de frotis de sangre, en las que los glóbulos rojos forman un fondo altamente no uniforme y se pueden romper. Para esta preparación, el algoritmo de aprendizaje automático tuvo éxito el 99% de las veces.
Roarke Horstmeyer, PhD, profesor asistente de ingeniería biomédica y autor principal del estudio, dijo: “Un microscopio estándar ilumina una muestra con la misma cantidad de luz proveniente de todas las direcciones, y esa iluminación se ha optimizado para los ojos humanos en cientos de años. Pero las computadoras pueden ver cosas que los humanos no pueden. Por lo tanto, no solo hemos rediseñado el hardware para proporcionar una amplia gama de opciones de iluminación, sino que hemos permitido que el microscopio optimice la iluminación por sí mismo”. El estudio fue publicado en la edición de noviembre de 2019 de la revista Biomedical Optics Express.
Enlace relacionado:
Universidad de Duke
Se ha desarrollado un microscopio que adapta sus ángulos de iluminación, colores y patrones a la vez que se enseña la configuración óptima necesaria para completar una tarea de diagnóstico determinada. En lugar de difundir luz blanca desde abajo para iluminar uniformemente la lámina, los ingenieros desarrollaron una fuente de luz en forma de tazón con LED integrados en toda su superficie. Esto permite que las muestras se iluminen desde diferentes ángulos hasta casi 90 grados con diferentes colores, lo que esencialmente proyecta sombras y resalta diferentes características de la muestra dependiendo del patrón de los LED utilizados.
Un equipo internacional de bioingenieros que trabaja con la Universidad de Duke (Durham NC, EUA) alimentó al microscopio con cientos de muestras de glóbulos rojos infectados con malaria, preparados como frotis delgados, en los que los cuerpos celulares permanecen enteros y se extienden idealmente en una sola capa en un portaobjetos de microscopio. Usando un tipo de algoritmo de aprendizaje automático llamado red neuronal convolucional, el microscopio aprendió qué características de la muestra eran más importantes para diagnosticar la malaria y la mejor manera de resaltarlas.
El algoritmo finalmente logró un patrón LED en forma de anillo de diferentes colores provenientes de ángulos relativamente altos. Si bien las imágenes resultantes son más ruidosas que una imagen de microscopio normal, resaltan el parásito de la malaria en un punto brillante y se clasifican correctamente aproximadamente el 90% de las veces. Los médicos capacitados y otros algoritmos de aprendizaje automático generalmente funcionan con una precisión de aproximadamente el 75%. El equipo también demostró que el microscopio funciona bien con preparaciones espesas de frotis de sangre, en las que los glóbulos rojos forman un fondo altamente no uniforme y se pueden romper. Para esta preparación, el algoritmo de aprendizaje automático tuvo éxito el 99% de las veces.
Roarke Horstmeyer, PhD, profesor asistente de ingeniería biomédica y autor principal del estudio, dijo: “Un microscopio estándar ilumina una muestra con la misma cantidad de luz proveniente de todas las direcciones, y esa iluminación se ha optimizado para los ojos humanos en cientos de años. Pero las computadoras pueden ver cosas que los humanos no pueden. Por lo tanto, no solo hemos rediseñado el hardware para proporcionar una amplia gama de opciones de iluminación, sino que hemos permitido que el microscopio optimice la iluminación por sí mismo”. El estudio fue publicado en la edición de noviembre de 2019 de la revista Biomedical Optics Express.
Enlace relacionado:
Universidad de Duke
Últimas Tecnología noticias
- Tecnología de microchip desechable podría detectar selectivamente VIH en muestras de sangre completa
- Dispositivo microfluídico Dolor en un Chip determina tipos de dolor crónico desde muestras de sangre
- Innovador sensor fluorométrico sin etiquetas permite detección más sensible del ARN viral
- Teléfonos inteligentes podrían diagnosticar enfermedades mediante escáneres infrarrojos
- Nueva tecnología de sensores permite diagnóstico temprano de trastornos metabólicos y cardiovasculares
- Avance en impresión 3D permite desarrollo a gran escala de diminutos dispositivos microfluídicos
- Plataforma de sensores en papel transforma diagnóstico cardíaco
- Estudio explora impacto de pruebas POC en el futuro de los diagnósticos
- Sensor económico de respuesta rápida permite detección temprana y precisa del cáncer de pulmón
- Nanotecnología para diagnósticar cáncer de cuello uterino podría sustituir pruebas de Papanicolaou
- Plataforma de laboratorio en chip agilizar diagnóstico del cáncer
- Plataforma de biosensores detecta simultáneamente vitamina C y SARS-CoV-2
- Nuevo método analiza lágrimas para detectar enfermedades de forma temprana
- Sensores basados en FET abren camino a dispositivos de diagnóstico portátiles para detectar múltiples enfermedades
- Biosensor basado en papel para detectar glucosa mediante sudor revoluciona tratamiento de diabetes
- Análisis de sangre con IA identifica pacientes en etapa más temprana del cáncer de mama
Canales
Química Clínica
ver canal
Herramienta química a nanoescala 'brillantemente luminosa' mejora detección de enfermedades
Miles de moléculas brillantes disponibles comercialmente, conocidas como fluoróforos, se utilizan comúnmente en imágenes médicas, detección de enfermedades, marcado... Más
Prueba de detección portátil económica transforma detección de enfermedades renales
Millones de personas padecen enfermedad renal, que a menudo permanece sin diagnosticar hasta que alcanza una etapa crítica. Esta epidemia silenciosa no solo disminuye la calidad de vida de los afectados,... MásDiagnóstico Molecular
ver canal
Prueba de biomarcadores sanguíneos podría detectar predisposición genética al Alzheimer
Nuevos medicamentos para la enfermedad de Alzheimer, la forma más común de demencia, están ahora disponibles. Estos tratamientos, conocidos como "anticuerpos amiloides",... Más
Se descubre nuevo autoanticuerpo contra DAGLA en cerebelitis
Las ataxias cerebelosas autoinmunes son trastornos muy incapacitantes que se caracterizan por una disminución de la habilidad para coordinar el movimiento muscular. Los autoanticuerpos cerebelosos... MásHematología
ver canal
Nuevo sistema de puntuación predice riesgo de cáncer a partir de un trastorno sanguíneo común
La citopenia clonal de significado incierto (CCSI) es un trastorno sanguíneo común en adultos mayores, caracterizado por mutaciones en las células sanguíneas y un recuento ... Más
Prueba prenatal no invasiva para determinar estado RhD del feto es 100 % precisa
En los Estados Unidos, aproximadamente el 15 % de las embarazadas son RhD negativas. Sin embargo, en aproximadamente el 40 % de estos casos, el feto también es RhD negativo, lo que hace innecesaria la... MásInmunología
ver canal
Prueba de células madre predice resultado del tratamiento en cáncer de ovario resistente al platino
El cáncer de ovario epitelial suele responder inicialmente a la quimioterapia, pero con el tiempo, el tumor desarrolla resistencia a la terapia, lo que provoca su recrecimiento. Esta resistencia... Más
Análisis de sangre con aprendizaje automático predice respuesta a inmunoterapia en pacientes con linfoma
La terapia de células T con receptores de antígenos quiméricos (CAR) se ha convertido en uno de los avances recientes más prometedores en el tratamiento de los cánceres... MásMicrobiología
ver canal
Dispositivo portátil ofrece resultados de tuberculosis económico y rápido
La tuberculosis (TB) sigue siendo la enfermedad infecciosa más mortal a nivel mundial, afectando a aproximadamente 10 millones de personas al año. En 2021, alrededor de 4,2 millones de casos... Más
Método basado en IA mejora diagnóstico de infecciones resistentes a fármacos
Las infecciones resistentes a los medicamentos, en particular las causadas por bacterias mortales como la tuberculosis y el estafilococo, se están convirtiendo rápidamente en una emergencia... MásPatología
ver canal
Nuevo método basado en aprendizaje automático detecta contaminación microbiana en cultivos celulares
La terapia celular tiene un gran potencial en el tratamiento de enfermedades como el cáncer, las enfermedades inflamatorias y los trastornos degenerativos crónicos mediante la manipulación o el reemplazo... Más
Nuevo método con corrección de errores detecta cáncer únicamente en muestras de sangre
La tecnología de biopsia líquida, que se basa en análisis de sangre para la detección temprana del cáncer y el seguimiento de la carga oncológica en los pacientes,... MásIndustria
ver canal
Cepheid y Oxford Nanopore se unen para desarrollar soluciones con secuenciación automatizada
Cepheid (Sunnyvale, CA, EUA), una empresa líder en diagnóstico molecular, y Oxford Nanopore Technologies (Oxford, Reino Unido), la empresa detrás de una nueva generación de... Más