Дозатор

Пропорционатор метод , — наиболее эффективный несмещенный стереологический используемый для оценки численности популяции в выборках.

Типичным применением является подсчет количества клеток в органе . Пропорционатор связан с методами оптического фракционатора и физического диссектора, которые также оценивают численность населения. Оптические и физические фракционаторы используют метод отбора проб, называемый систематической равномерной случайной выборкой или SURS. В отличие от этих двух методов, пропорционатор вводит выборку с вероятностью, пропорциональной размеру, или PPS. При использовании SURS все места отбора проб являются равными. При использовании PPS сайты не выбираются с одинаковой вероятностью. Причиной использования PPS является повышение эффективности процесса оценки.

Эффективность – это понятие того, сколько можно получить за счет определенного объема работы. Более эффективный метод обеспечивает лучшие результаты при том же объеме работы. Пропорционатор 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 его характеристика постоянна, т.е. одинакова для всех мест отбора проб. Если нет разницы между местами отбора проб, то дозатор ведет себя так же, как оптический фракционатор. При фактическом отборе проб характеристики варьируются в зависимости от исследуемой ткани. Информация о распределении признака используется для уточнения выборки. Чем больше дисперсия характеристики, тем выше эффективность пропорционатора. Для стереолога это означает просто: если вам нужно считать все больше и больше, чтобы получить CE, необходимый для публикации, просто остановитесь и переключитесь на пропорционатор.

Дозатор — это запатентованный процесс, который обычно не доступен. Единственным действующим лицензиатом патента является Visiopharm.

Введение

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

Распространенным заблуждением в стереологической литературе является то, что методологии, основанные на дизайне, требуют, чтобы все интересующие объекты имели одинаковую вероятность быть выбранными. Действительно, принятие такого проектного решения обеспечивает объективный результат, но это не обязательно. Использование неравномерной выборки часто применяется в стереологических работах. Метод перехвата точечной выборки выбирает ячейки с помощью точечного зонда. Результатом является взвешенная по объему оценка размера ячеек. Это не предвзятый результат.

Метод выборки, известный как вероятность, пропорциональная размеру (PPS), выбирает объекты на основе характеристик, которые различаются 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. Секции выбирают объекты по их высоте. Это примеры объектов, выбранных зондами с различной вероятностью. В этих примерах характеристика является функцией самих объектов. Это не обязательно так.

Пропорционатор применяет PPS к счетным ячейкам. PPS используется для повышения эффективности выборки, а не для получения взвешенной оценки, такой как оценка, взвешенная по объему. Оптический фракционатор является более старым стандартом для объективной оценки количества клеток. Оптический фракционатор и другие методы отбора проб имеют некоторую статистическую неопределенность. Эта неопределенность обусловлена дисперсией выборки, даже если результат является несмещенным. Эффективность выборки можно определить с помощью коэффициента ошибки или CE. Это значение описывает дисперсию метода выборки. Часто биологический отбор проб проводится при CE 0,05.

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

Предположим, что каждая выборка всегда давала один и тот же результат. Никакой разницы между образцами не будет. Это означает, что дисперсия в данном случае 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 CE.) Если выборки различаются, то дисперсия положительна, как и CE.

Типичный метод управления CE – дополнительный подсчет. В литературе по оптическому фракционатору рекомендуются методы принятия решения о том, где увеличить рабочую нагрузку: больше срезов или больше оптических диссектора. В соответствии с этой идеей были предприняты некоторые усилия по автоматическому получению и подсчету изображений, чтобы облегчить этот процесс. Пропорционатор обеспечивает превосходный результат, позволяя избежать дополнительного счета.

Бесплотная выборка

Один из первых стереологических методов, в которых использовался PPS, был предложен Вальтером Биттерлихом в 1939 году для повышения эффективности полевых работ в области лесных наук . Биттерлих разработал метод отбора проб, который произвел революцию в лесной науке. До этого времени все еще использовался метод квадратов выборки, предложенный Пондом и Клементсом в 1898 году. Размещение квадратов отбора проб на каждом участке отбора проб иногда было трудным процессом из-за физических препятствий со стороны природы. Помимо физических проблем, это была еще и дорогостоящая процедура. На разметку прямоугольника и измерение деревьев, входящих в квадрат, ушло немало времени. Биттерлих понял, что ППС можно использовать в полевых условиях. Биттерлих предложил использовать угол выборки. Будут подсчитаны все деревья, выбранные под фиксированным углом от точки выборки. Квадрат, или участок, как его часто называли, не требовался.

Оцениваемая исследователями величина представляла собой объем дерева. Первоначальный метод отбора проб заключался в выборе нескольких точек отбора проб. Исследователь посетил каждую точку отбора проб. В каждой точке отбора проб был установлен квадрат прямоугольной формы. Измерения деревьев в квадратах использовались для оценки объема деревьев. Типичным измерением является базальная площадь.

Метод Биттерлиха заключался в выборе нескольких точек отбора проб. Исследователь посещал каждую точку отбора проб так же, как и в методе квадратов . В каждой точке отбора проб исследователь использовал датчик угла , чтобы проверить, имеет ли дерево видимый угол больше, чем датчик. Если да, то дерево считалось. Никаких квадратов и никаких измерений! Просто посчитай и иди. Результатом этой процедуры была 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 с использованием PPS и эти устройства значительно повысили эффективность полевых работ.

Пропорционатор снижает рабочую нагрузку, избегая затрат на увеличение счета. Повышение эффективности достигается за счет использования PPS. Попытки автоматизировать процесс подсчета решают проблему дисперсии на неправильном уровне выборки. Лучшее решение — снизить рабочую нагрузку перед переходом к этапу подсчета. Оптимальная ситуация – когда все образцы дают одинаковые значения. Следующая лучшая ситуация — уменьшить разницу между выборками.

Пропорционатор корректирует схему выборки, чтобы отобрать выборки, которые, скорее всего, дадут оценки с меньшей разницей. Таким образом, дисперсия средства оценки учитывается без изменения рабочей нагрузки. Это приводит к повышению эффективности за счет уменьшения дисперсии при заданных затратах.

Основными этапами отбора проб биологической ткани являются:

Подбор набора животных
Отбор тканей, обычно органов животных на этапе 1.
Отбор проб органов такими способами, как нарезка пластин и вырезание стержней из органов на этапе 2.
Отбор образца ломтиков, полученных из материала на этапе 3.
Выбор мест отбора проб на срезах из шага 4
Отбор проб с помощью оптического диссектора в местах отбора проб, выбранных на этапе 5.

Типичной попыткой повышения эффективности является подсчет, который происходит на этапе 6. Дозатор корректирует отбор проб на этапе 5. Это достигается путем присвоения характеристики каждому месту отбора проб. Поскольку каждое из мест отбора проб просматривается, автоматизированные системы могут произвести визуальную запись этого места. Изображение, собранное на каждом сайте, используется для определения ценности сайта. Значения для сайтов являются характерными. Напомним, что характеристика может, но не обязательно, зависеть от подсчитываемых объектов. Затем из потенциальных мест отбора проб отбираются пробы на основе наблюдаемых характеристик. Площадки выбираются неоднородным, но все же объективным методом. Результат не только несмещен, но и не взвешивается по характеристике. Конечным результатом является уменьшение разницы между образцами. Это уменьшает дисперсию. Таким образом, рабочая нагрузка снижается.

Экспериментальные данные показывают, что дозатор значительно уменьшает разницу между образцами, особенно в ситуациях, когда распределение тканей неоднородно. Это означает, что ситуации, в которых сложнее уменьшить дисперсию или улучшить CE, — это как раз те ситуации, в которых пропорционатор превосходен. Другой взгляд на это заключается в том, что пропорционатор предназначен для того, чтобы вывести проблему снижения CE из рук исследователя.

Предположим, что цель состоит в том, чтобы получить CE 0,05. Если CE больше этого значения, то единственным вариантом, доступным в методе оптического фракционатора, является увеличение количества подсчетов за счет использования большего количества срезов или большего количества мест отбора проб на срезах. Пропорционатор может регулировать отбор проб для уменьшения CE без увеличения подсчета. Фактически, если дозатор способен снизить CE ниже 0,05, то можно уменьшить рабочую нагрузку по подсчету и позволить CE достичь требуемого значения 0,05.

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

Источники

Гарди, Дж. Э., Дж. Р. Ньенгард, Х. Дж. Гундерсен , Использование объективного анализа изображений для улучшения объективных оценок стереологических чисел - пилотное исследование моделирования с использованием гладкого фракционатора, Журнал микроскопии, 2006, Vol. 222, Пт. 3, стр. 242–250.
Гарди, Дж. Э., Дж. Р. Ньенгард, Х. Дж. Гундерсен , Автоматический отбор проб для объективной и эффективной стереологической оценки с использованием пропорционатора в биологических исследованиях, Журнал микроскопии , 2008, Vol. 230, Пт. 1, стр. 108–120.
Грозенбо, Л.Р., Бесплотные оценки древесины - новое, быстрое, простое, Журнал лесного хозяйства , 1952, Vol. 52, стр. 32–37.
Грозенбо, Л.Р., Выгоды от выбора дерева выборки с неравными вероятностями, Журнал лесного хозяйства, 1967, Vol. 65, № 3, стр. 203–206.
Келлер, К.К., Андерсен, И.Т., Андерсен, Дж.Б., Хан, У., Стенгаард-Педерсен, К., Хауге, Э.М., Ниенгаард, Дж.Р., Повышение эффективности в стереологии: исследование с применением пропорционатора и автодиссектора на виртуальных слайдах, Журнал Микроскопии , 2013

Коммерческие продукты

новоеВ исполнении Visiopharm