Дозатор - Proportionator

В дозатор самый эффективный беспристрастный стереологический метод, используемый для оценки численность населения в образцах.

Типичное приложение - подсчет количества клетки в орган. Дозатор относится к оптическому фракционатор и методы физического диссектора, которые также оценивают численность населения. Оптические и физические фракционаторы используют метод отбора проб, называемый систематическим равномерным. случайная выборка, или SURS. В отличие от этих двух методов, дозатор вводит выборку с вероятностью, пропорциональной размеру, или PPS. В SURS все места отбора проб равны. С PPS сайты не выбираются с одинаковой вероятностью. Причина использования PPS - повысить эффективность процесса оценки.

Эффективность - это понятие того, сколько можно получить за определенный объем работы. Более эффективный метод обеспечивает лучшие результаты при том же объеме работы. Дозатор обеспечивает лучшую оценку, то есть более точную оценку, чем любой из этих двух методов: оптический фракционатор и физический диссектор. PPS реализуется путем присвоения значения месту отбора проб. Это значение является характеристикой места отбора проб. Дозатор становится оптическим фракционатором, если характеристика постоянна, то есть одинакова для всех участков отбора проб. Если нет разницы между точками отбора проб, то дозатор ведет себя так же, как оптический фракционатор. При фактическом отборе образцов характеристика варьируется в зависимости от исследуемой ткани. Информация о распределении характеристики используется для уточнения выборки. Чем больше разброс характеристики, тем выше эффективность дозатора. Для стереолога это означает просто: если вам нужно считать все больше и больше, чтобы получить CE, необходимый для публикации, просто остановитесь и переключитесь на дозатор.

Дозатор - это запатентованный процесс, который обычно недоступен. Единственным действующим лицензиатом этого патента является Visiopharm.

Вступление

Дозатор - это де-факто стандартный метод, используемый для подсчета ячеек в крупных проектах. Повышенная эффективность дозатора делает более трудоемкие методы, такие как оптический фракционатор, менее привлекательными, за исключением небольших проектов.

Распространенное заблуждение в стереологической литературе состоит в том, что методологии проектирования требуют, чтобы все представляющие интерес объекты имели одинаковую вероятность быть выбранными. Верно, что принятие такого дизайнерского решения дает объективный результат, но это не обязательно. Использование неоднородный отбор проб часто используется в стереологической работе. Метод точечного перехвата выбирает ячейки с помощью точечного зонда. Результатом является взвешенная по объему оценка размера ячеек. Это не предвзятый результат.

Метод отбора проб, известный как вероятность пропорциональна размеру, или PPS, выбирает объекты на основе характеристик, различающихся между объектами. Отличным примером этого является выбор деревьев по их диаметру или выбор ячейки по объему. PSI выбирает ячейки с точками. Оценщики ДеВриса выбирают деревья с линиями. Разделы выбирают объекты по их высоте. Это примеры объектов, выбираемых зондами с различной вероятностью. В этих примерах характеристика является функцией самих объектов. Это не обязательно.

Дозатор применяет PPS для подсчета клеток. PPS используется для повышения эффективности выборки, а не для получения взвешенной оценки, такой как оценка, взвешенная по объему. Оптический фракционатор - это старый стандарт для беспристрастной оценки количества ячеек. Оптический фракционатор и другие методы отбора проб имеют некоторую статистическую погрешность. Эта неопределенность возникает из-за дисперсии выборки, даже если результат несмещен. Эффективность выборки может быть определена с помощью коэффициента ошибки или CE. Это значение описывает вариацию метода выборки. Часто биологический отбор образцов проводится при CE = 0,05.

Эффективность метода отбора проб - это объем работы, необходимый для получения желаемого КЭ. Более эффективный метод - это тот, который требует меньше усилий для получения желаемого CE. Метод менее эффективен, если тот же объем работы приводит к большему CE.

Предположим, что каждый образец всегда давал один и тот же результат. Между образцами не было бы разницы. Это означает, что в данном случае дисперсия равна 0. Для получения хорошего результата потребуется не более 1 образца. (Поймите, что это может быть неэффективно, если выборка требует большой работы и нет необходимости в таком низком значении CE.) Если образцы различаются, то дисперсия положительна, как и CE.

Типичный метод контроля CE - это больше подсчетов. В литературе по оптическому фракционирующему устройству рекомендуются методы решения, где увеличить рабочую нагрузку: больше срезов или больше оптических диссекторов. В соответствии с этим представлением были предприняты определенные усилия для выполнения автоматического получения изображений и их подсчета, чтобы облегчить этот процесс. Дозатор обеспечивает превосходный результат, избегая лишнего счета.

Бессюжетный отбор проб

Один из первых стереологических методов, в которых использовался PPS, был представлен Вальтер Биттерлих в 1939 г. для повышения эффективности полевых работ в лесные науки. Биттерлих разработал метод отбора проб, который произвел революцию в лесных науках. До этого времени все еще использовался метод квадрата выборки, предложенный Пондом и Клементсом в 1898 году. Размещение квадратов для отбора проб на каждом участке отбора проб временами было трудным процессом из-за физических препятствий в мире природы. Помимо физических проблем, это была еще и дорогостоящая процедура. На то, чтобы разложить прямоугольник и измерить деревья, входящие в квадрат, потребовалось значительное время. Биттерлих понял, что PPS можно использовать в полевых условиях. Биттерлих предложил использовать угол отбора проб. Будут подсчитаны все деревья, выбранные под фиксированным углом от точки отбора проб. Квадрат, или сюжет, как его часто называли, не требовался.

Исследователи оценили количество дерева. Первоначальный метод отбора проб заключался в выборе ряда точек отбора проб. Исследователь выезжал на каждую точку отбора проб. В каждой точке отбора пробы располагалась квадратная прямоугольная область отбора проб. Измерения деревьев в квадратах использовались для оценки объема дерева. Типичное измерение - базальная площадь.

Метод Биттерлиха заключался в выборе ряда точек отбора проб. Исследователь ездил к каждой точке отбора проб, как и в квадрат метод. В каждой точке отбора проб исследователь использовал измеритель угла чтобы увидеть, есть ли у дерева больший видимый угол, чем датчик. Если так, то дерево было засчитано. Никаких квадратов и никаких замеров! Просто посчитай и уходи. Результатом этой процедуры стала оценка объема дерева.

Лу Грозенбо осознал важность работы Биттерлиха и написал ряд статей, описывающих этот метод. Вскоре было разработано множество устройств, от углового датчика до реласкопа и призмы для отбора проб. Метод Биттерлиха, использующий PPS, и эти устройства значительно повысили эффективность полевых работ.

Дозатор снижает рабочую нагрузку, избегая затрат на увеличенный счет. Повышение эффективности достигается за счет использования PPS. Усилия по автоматизации процесса подсчета решают проблему дисперсии на неправильном уровне выборки. Лучшее решение - уменьшить рабочую нагрузку перед переходом к этапу подсчета. Оптимальная ситуация состоит в том, чтобы все образцы давали одинаковые результаты. Следующая лучшая ситуация - уменьшить разницу между образцами.

Дозатор регулирует схему выборки, чтобы выбрать образцы, которые могут дать оценки с меньшей разницей. Таким образом, дисперсия оценщика устраняется без изменения рабочей нагрузки. Это приводит к повышению эффективности за счет уменьшения дисперсии при заданной стоимости.

Основные этапы отбора биологических тканей:

  1. Подборка набора животных
  2. Отбор тканей, обычно органов животных на шаге 1
  3. Взятие образцов органов с помощью таких средств, как нанесение слябов, вырезание брусков из органов на этапе 2
  4. Выбор образца ломтиков, полученных из материала на шаге 3
  5. Выбор участков отбора проб на срезах из шага 4
  6. Отбор проб в оптическом диссекторе в местах отбора проб, выбранных на шаге 5

Типичной попыткой повышения эффективности является подсчет, который происходит на этапе 6. Дозатор регулирует отбор проб на этапе 5. Это достигается путем присвоения характеристики каждому участку отбора проб. Поскольку каждый из участков отбора проб просматривается, автоматизированные системы могут сделать визуальную запись участка. Изображение, собранное на каждом сайте, используется для определения ценности сайта. Значения для сайтов являются характеристиками. Напомним, что характеристика может, но не должна зависеть от подсчитываемых объектов. Затем отбираются образцы из потенциальных мест отбора проб на основе наблюдаемых характеристик. Сайты выбираются неравномерно, но все же беспристрастно. Не только результат объективен, но и результат не взвешивается характеристикой. В конечном итоге разница между образцами уменьшается. Это уменьшает дисперсию. Таким образом снижается рабочая нагрузка.

Экспериментальные данные показывают, что дозатор значительно снижает отклонение между образцами, особенно в ситуациях, когда распределение тканей неоднородно. Это означает, что ситуации, когда сложнее уменьшить дисперсию или улучшить CE, - это как раз ситуации, когда дозатор лучше. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что дозатор предназначен для того, чтобы избавить исследователя от проблемы снижения ХЭ.

Предположим, что ваша цель - получить CE равный 0,05. Если CE больше, чем это значение, то единственный вариант, доступный в методе оптического фракционатора, - это увеличить счет путем использования большего количества срезов или большего количества участков отбора проб на срезах. Дозатор может регулировать выборку для уменьшения CE без увеличения счета. Фактически, если дозатор может снизить CE ниже 0,05, то можно уменьшить рабочую нагрузку по счету и позволить CE подойти к требованию 0,05.

PPS произвел революцию в лесной науке. Применение PPS для подсчета клеток делает возможными более масштабные исследовательские проекты, экономя время и сокращая расходы.

Источники

  • Гарди, Дж. Э., Дж. Р. Ньенгард, H.J.G. Гундерсен, Использование объективного анализа изображений для улучшения объективных стереологических оценок числа - экспериментальное моделирование с использованием гладкого фракционатора, Journal of Microscopy, 2006, Vol. 222, Pt. 3. С. 242–250.
  • Гарди, Дж. Э., Дж. Р. Ньенгард, H.J.G. Гундерсен, Автоматический отбор образцов для объективной и эффективной стереологической оценки с использованием дозатора в биологических исследованиях, Журнал микроскопии, 2008, Т. 230, Pt. 1. С. 108–120.
  • Грозенбо, Л.Р., Бессюжетные оценки древесины - новое, быстрое, легкое, Журнал лесного хозяйства, 1952, т. 52, стр. 32–37
  • Грозенбо, Л.Р., Выгоды от выбора дерева выборки с неравными вероятностями, Лесной журнал, 1967, т. 65, № 3, стр. 203–206
  • Келлер, К.К., Андерсен, И.Т., Андерсен, Дж. Б., Хан, У., Стенгаард-Педерсен, К., Хауге, Э. М., Ньенгаард, Дж. Р., Повышение эффективности в стереологии: исследование применения пропорционального устройства и автодискателя на виртуальных слайдах. Журнал микроскопии, 2013

Коммерческие продукты