Entwicklung und Implementierung eines Software-tools zur Einzelzellverfolgung. Programm „CellTracker“.

Authors: 
Kunze, Michael
Year: 
2011
Language: 
German
Abstract in English: 
Using time-lapse microscopy (i.e. Live Cell Imaging movies), it is possible to observe cells and ist progeny (offspring) within certain cell cultures. Sophisticated image processing methods admit to highly automate this process of cell observation to track cells for about hundreds of sequential images. But there are situations occuring quite frequently, where the choice of the automated tracking algorithm is not correct or ambiguous. At these points a manual correction step is necessary, as it currently presents the only way to obtain complete genealogical information from real experimental data. The target of this work was to develop a software-tool that allows intuitive and interactive track editing via efficient user interaction, to complement the existing automated cell tracking. So this software has to be able to load and display the underlying image stacks (several thousand images per experiment). Additional metadata (obtained by automated object detection of cells and resulting automatically generated cell slices, i.e. fragments of cell tracks) has to be loaded and presented properly. But the main task of the development of this software was to create a platform for skilled users to add, correct and connect the cell slices obtained by the automated processing in an efficient and user- friendly way. Thus, usablity was the main focus of this work. The developed tool is a fundamental and indispensible component of the analysis- and evaluation-pipeline for time extended movies of cell cultures. By this it contributes to an further understanding the organisation of cell development and cell migration.
Abstract: 
Mittels Zeitrafferaufnahmen ist es möglich, einzelne Zellen und deren Nachkommenschaft innerhalb bestimmter Zellkulturen zu verfolgen. Fortgeschrittene Bilderverarbeitungsmethoden gestatten es, diesen Prozess der Zellverfolgung über Hunderte von aufeinanderfolgenden Bildern weitgehend zu automatisieren und baumartige Zelltrajektorien zu erzeugen. Allerdings kommt es dabei häufig zu Situationen, in denen die entsprechenden Algorithmen zu ungenau werden und ein Benutzereingriff erforderlich ist. Ziel dieser Arbeit war ein entsprechendes Softwaretool zu entwickeln, dass diesen Benutzereingriff gewährleistet und damit die automatische Zellverfolgung komplementiert. Die entsprechende Software ist in der Lage , die zu Grunde liegenden Bildstapel zu laden und als Bildsequenz darzustellen. Darüber hinaus werden zusätzliche Informationen zu den erkannten Zellobjekten und den automatisch generierten Zelltrajektoren (vor-prozessierte Metadaten aus Mathematica) geladen und repräsentiert. Zentrale Aufgabe der Software ist es, eine Plattform zu schaffen, auf der ein geschulter Nutzer die erkannten Trajektorienabschnitte effizient und benutzerfreundlich erkennen und gegebenenfalls miteinander verknüpfen kann. Die entsprechend ergänzten Trajektorien können anschliessend als Metadaten für die weitere Verarbeitung und Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Das Softwaretool stellt einen wichtigen Bestandteil einer Auswertepipline für zeitlich ausgedehnte Videoaufnahmen von Zellkulturen dar und leistet damit einen Beitrag zum Verständnis von Zellorganisation und zellulärer Migration.
AttachmentSize
bachelorarbeit_celltracker_kunze2011.pdf4.23 MB