Abstract
By their rapid and periodic actions, the cilia of the human respiratory tract play an important role in clearing inhaled noxious particles. Based on the automated image-processing technique, we studied the method analyzing ciliary beat frequency (CBF) objectively and quantitatively. Microscopic ciliary images were transformed into digitized gray ones through an image-grabber, and from these we extracted signals for CBF. By means of a FFT, maximum peak frequencies were detected as CBFs in each partitioned block for the entire digitized field. With these CBFs, we composed distribution maps visually showing the spatial distribution of CBFs. Through distribution maps of CBF, the whole aspects of CBF changes for cells and the difference of CBF of neighboring cells can be easily measured and detected. Histogram statistics calculated from the user-defined polygonal window can show the local dominant frequency presumed to be the CBF of a cell or a crust the region includes.
인체의 기도 내 섬모 세포는 세포간의 동기화된 고 속의 움직임을 통하여 호흡기를 통하여 들어오는 유해한 물질을 제거하는 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 자동화된 영상처리 기법을 기반으로 CBF를 객관적이고 정량적인 방법으로 측정할 수 있는 방법을 연구하였다. 광학 현미경의 세포 영상은 영상 수집 보드를 통하여 연속적으로 디지털화 된다. 이러한 디지털 영상으로부터 분석에 필요한 신호가 추출되고 분석된다. 획득된 영상을 현미경의 배율을 고려하여 적당한 크기의 사각형 블록으로 나눈 다음 각각에 대하여 FFT 방법에 의해 파워 스펙트럼을 구한다. 파워 스펙트럼의 최고치 주파수가 CBF로 간주되고 이 주파수들을 이용하여 영상 필드 내의 CBF분포를 시각적으로 보여주는 CBF 분포도가 구성된다. 스펙트럼의 최고치 주파수가 CBFD로 간주되고 이 주파수들을 이용하여 영상 필드 내의 CBF 분포를 시각적으로 보여주는 CBF분포도가 구성된다. CBF분포도는 세포간의 CBF차이를 쉽게 구분할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 CBF분포의 전체적인 변화 양상을 파악하기 쉽게 해준다. 관찰자가 지정하는 다각형의 윈도우 내의 CBF히스토그램 분포를 통하여 세포 또는 세포 크러스트의 특정 부분의 CBF를 측정할 수 있다.
