Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Кількісна гістологія — це розділ гістології, що вивчає закономірності розвитку та функціонування тканин, використовуючи при цьому кількісні параметри та строгі методи перевірки гіпотез. Кількісну гістологію більш коректно розглядати не як окрему наукову дисципліну, а як перехідний стан власне гістології, на шляху її розвитку від описової до точної науки.
Загальний опис
Біологічна наука гістологія вивчає тканини — складні мозаїки з клітин та міжклітинної речовини, наявність яких характерна для багатоклітинних організмів. Патологічні процеси у тканинах організму людини цікавлять також медицину, в цьому випадку до назви дисципліни додають префікс «пато» (патогістологія).
Традиційно гістологію вважають описовою наукою, однак останнім часом вона все ширше застосовує методи кількісного аналізу. Це дозволяє ефективніше знаходити залежності між структурою та функцією тканин та/або клітин, зменшувати вплив суб'єктивного фактору на результати гістологічного аналізу, а також автоматизувати процедури дослідження та діагностики .
Очевидним є той факт, що у своєму розвитку гістологія відтворює шлях, раніше вже пройдений, наприклад фізикою. На першому етапі свого існування вона накопичувала інформацію про об'єкти, що вивчала. Потім ця інформація була класифікована, а між об'єктами емпіричним шляхом були встановлені відповідні зв'язки. Далі дослідники, у своїх спробах пояснити різні гістологічні феномени, почали створювати математичні моделі. Відповідність результатів випробувань математичних моделей показникам, визначеним у реальних тканинах, буде свідчити про набуття гістологією статусу точної науки.
Історія виникнення та розвитку
Фундамент кількісної гістології почав закладатись ще на світанку мікроскопічних досліджень. Вважають, що перші спроби вимірювання клітин були зроблені наприкінці XVII століття голландцем Антоні ван Левенгуком (Antoni van Leeuwenhoek), котрий оцінював розміри еритроцитів, порівнюючи їх з піщинками. З часом для подібних вимірювань почали застосовувати спеціальні оптико-механічні пристрої, наприклад окуляр-мікрометр, у якому вимірювальна шкала або візири, що рухаються, проекуються у фокальну площину мікроскопа. У мікроскопію окуляр-мікрометр попав з астрономії, де він був вперше застосований [en] [Vazquez, Vaquero, 2009].
Ще один вимірювальний прилад — гемоцитометр — почали використовувати у другій половині XIX віку. Це товсте скло з прямокутним заглибленням, яке заповнюють суспензією клітин. Клітини у цьому заглибленні підраховували під звичайним світловим мікроскопом. Іноді цей прилад застосовують і тепер. Як цікаву деталь можна додати, що Вільям С.Госсет (William S.Gosset), автор статистичного тесту Ст'юдента, в свій час використовував гемоцитометр для підрахунку клітин пивних дріжджів [Gosset, 1907].
Застосування математичних методів у гістології можна проілюструвати прикладом кількісного аналізу структур на гістологічних зрізах. У більшості ситуацій такі виміри проводять на випадкових перерізах структур, тому коректна інтерпретація отриманих даних можлива лише за умови дотримання принципів стохастичної геометрії. На цих принципах базуються так звані стереологічні методи, які на практиці часто зводяться до суміщення зображень тканин та/або клітин з зображеннями масивів тестових точок або ліній та підрахунку перетинів між зображеннями двох типів. Стереологічні рішення окремих проблем морфометрії відомі ще з початку ХХ віку [Wicksell, 1925]. Сучасні стереологічні методи дозволяють отримувати точні оцінки кількості, об'єму, площі або довжини мікроскопічних структур та інше [Howard, Reed, 1998].
Якщо головним інструментом гістології є мікроскоп, то у кількісній гістології цю роль відіграє система аналізу зображень, яку спрощено можна уявити собі як мікроскоп, з'єднаний з комп'ютером. Програмна частина таких систем включає десятки алгоритмів, націлених на аналіз різноманітних параметрів тканин та/або клітин. Деякі системи аналізу зображень навіть спроможні приймати діагностичні рішення, що відносить їх до категорії так званих експертних систем [Bourzac, 2013].
Застосування математичних моделей вказує на набуття природничою науковою дисципліною стану зрілості. Як ілюстрацію тут доречно згадати діяльність англійського дослідника [en]. У 1960 році, ще коли він був студентом, Деніс Нобл запропонував математичну модель кардіоміоциту. Випробування цієї моделі показали, що зміна електричного потенціалу у окремій клітині дозволяє відтворити ритм серцевих скорочень. Пізніше дослідник ускладнив завдання, перейшовши до моделювання тканини серця, а у 1990-х роках його моделі почали враховувати деталі анатомічної будови органу Noble, 2002. Зараз їх використовують для тестування ефектів антиаритмічних препаратів.
Прикладом іншої математичної моделі, яка описує розвиток тканини у просторі і часі, може бути інтерактивна модель органогенезу підшлункової залози. Вона використовує інтерфейс анімації, який дозволяє візуально спостерігати за процесом моделювання, а також впливати на нього. Клітини залози імітуються як автономні агенти, що сприймають сигнали навколишнього середовища та відповідним чином реагують на них. Інтерфейс базується на рушії 3D GameStudio — комерційному програмному продукті, який використовують при розробці комп'ютерних ігор та програм віртуальної реальності [Setty et al., 2008].
Сучасні застосування
Сучасні застосування кількісної гістології спрямовані на:
![image]()
Приклад застосування кластерного аналізу до класифікації клітин папілярної карциноми щитоподібної залози за критерієм розміру ядра. Мікрофотографія клітин (А). Ієрархічна дендрограма ілюструє групування клітин за обраним критерієм.
- Розробку нових методів, що дозволяють позбутися високої варіабельності оцінок, отриманих різними дослідниками.
- Знаходження нових критеріїв оцінки функції тканин, а також маркерів патологічних процесів.
- Автоматизацію роботи систем, які здійснюють діагностичний скринінг препаратів, що дозволяє прискорювати отримання відповідних даних та призначення цільової допомоги пацієнтам.
- Розробку алгоритмів для комп'ютеризованих систем, спроможних допомогти лікарю у постановці діагнозу. Програмна частина таких систем може включати елементи штучного інтелекту.
Публікації та видання
Матеріали, що присвячені тематиці кількісної гістології, можна знайти у наукових монографіях Glaser et al., 2007; Никоненко, 2013 [ 21 квітня 2017 у Wayback Machine.] та періодичних виданнях широкого наукового профілю. Однак, існують і спеціалізовані журнали, такі як Analytical and Quantitative Cytology and Histology [ 11 березня 2022 у Wayback Machine.]. Це офіційне видання Міжнародного Цитологічного Товариства (International Academy of Cytology) та Італійського Товариства Уропатологів (Italian Society of Urologic Pathology). Журнал Image Analysis & Stereology [ 5 лютого 2017 у Wayback Machine.] є офіційним виданням Міжнародного Стереологічного Товариства. На його сторінках можна знайти матеріали, присвячені морфометрії, стереології, обробці та аналізу зображень, математичній морфології, стохастичній геометрії та іншим питанням.
Журнал Diagnostic Pathology [ 13 січня 2016 у Wayback Machine.] являє собою видання відкритого доступу, яке існує виключно у електронній формі та публікує дані досліджень у галузі медичної діагностики. Журнал приділяє увагу молекулярно-біологічним, морфометричним (стереології, аналізу ДНК, синтактичному структурному аналізу) та комунікаційним (телемедицині, віртуальній мікроскопії та іншому) аспектам діагностики. Матеріали, що мають відношення до кількісної гістології, можна також знайти на сторінках наукових журналів Microscopy Research and Technique [ 10 грудня 2014 у Wayback Machine.], Journal of Microscopy [ 18 листопада 2014 у Wayback Machine.], Cytometry Part A [ 1 грудня 2014 у Wayback Machine.], Cytometry Part B: Clinical Cytometry [ 20 грудня 2014 у Wayback Machine.] та інших.
Примітки
- Никоненко, 2013 [ 21 квітня 2017 у Wayback Machine.]
Література
- Никоненко А. Г. Введение в количественную гистологию. [ 21 квітня 2017 у Wayback Machine.] Киев, Книга-Плюс, 2013, 256 с.
- Bourzac K. Software: The computer will see you now. Nature, 2013, 502(7473): S92-S94.
- Glaser J., Greene G., Hendricks S. Stereology for biological research with a focus on neuroscience. Williston: MBF Press, 2007, 104 p.
- Gosset W.S. On the error of counting with haemocytometer. Biometrika, 1907, 5(3): 351—360.
- Howard C.V., Reed M.G. Unbiased stereology. Three-dimensional measurement in microscopy. Oxford: Bios Scientific Publishers, 1998, 239 p.
- Noble D. Modeling the heart — from genes to cells to the whole organ. Science, 2002, 295(5560): 1678—1682.
- Setty Y., Cohen I.R., Dor Y., Harel D. Four-dimensional realistic modeling of pancreatic organogenesis. PNAS, 2008, 105(51): 20374-20379.
- Vazquez M., Vaquero J.M. The sun recorded through history. Springer, 2009, 382 p.
- Wicksell S.D. The corpuscle problem I. Biometrika, 1925, 17: 84-99.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kilkisna gistologiya ce rozdil gistologiyi sho vivchaye zakonomirnosti rozvitku ta funkcionuvannya tkanin vikoristovuyuchi pri comu kilkisni parametri ta strogi metodi perevirki gipotez Kilkisnu gistologiyu bilsh korektno rozglyadati ne yak okremu naukovu disciplinu a yak perehidnij stan vlasne gistologiyi na shlyahu yiyi rozvitku vid opisovoyi do tochnoyi nauki Zagalnij opisBiologichna nauka gistologiya vivchaye tkanini skladni mozayiki z klitin ta mizhklitinnoyi rechovini nayavnist yakih harakterna dlya bagatoklitinnih organizmiv Patologichni procesi u tkaninah organizmu lyudini cikavlyat takozh medicinu v comu vipadku do nazvi disciplini dodayut prefiks pato patogistologiya Tradicijno gistologiyu vvazhayut opisovoyu naukoyu odnak ostannim chasom vona vse shirshe zastosovuye metodi kilkisnogo analizu Ce dozvolyaye efektivnishe znahoditi zalezhnosti mizh strukturoyu ta funkciyeyu tkanin ta abo klitin zmenshuvati vpliv sub yektivnogo faktoru na rezultati gistologichnogo analizu a takozh avtomatizuvati proceduri doslidzhennya ta diagnostiki Mikrofotografiya NeuN pozitivnih nejroniv somatosensornoyi kori golovnogo mozku mishi A Mozaika Voronogo sho pobudovana na masivi centroyidiv cih nejroniv B Poligon Voronogo vidpovidaye zoni vplivu ob yekta Yak svidchit analiz konkretnoyi mozaiki nejroni rozpodileni u prostori nerivnomirno Ochevidnim ye toj fakt sho u svoyemu rozvitku gistologiya vidtvoryuye shlyah ranishe vzhe projdenij napriklad fizikoyu Na pershomu etapi svogo isnuvannya vona nakopichuvala informaciyu pro ob yekti sho vivchala Potim cya informaciya bula klasifikovana a mizh ob yektami empirichnim shlyahom buli vstanovleni vidpovidni zv yazki Dali doslidniki u svoyih sprobah poyasniti rizni gistologichni fenomeni pochali stvoryuvati matematichni modeli Vidpovidnist rezultativ viprobuvan matematichnih modelej pokaznikam viznachenim u realnih tkaninah bude svidchiti pro nabuttya gistologiyeyu statusu tochnoyi nauki Istoriya viniknennya ta rozvitkuFundament kilkisnoyi gistologiyi pochav zakladatis she na svitanku mikroskopichnih doslidzhen Vvazhayut sho pershi sprobi vimiryuvannya klitin buli zrobleni naprikinci XVII stolittya gollandcem Antoni van Levengukom Antoni van Leeuwenhoek kotrij ocinyuvav rozmiri eritrocitiv porivnyuyuchi yih z pishinkami Z chasom dlya podibnih vimiryuvan pochali zastosovuvati specialni optiko mehanichni pristroyi napriklad okulyar mikrometr u yakomu vimiryuvalna shkala abo viziri sho ruhayutsya proekuyutsya u fokalnu ploshinu mikroskopa U mikroskopiyu okulyar mikrometr popav z astronomiyi de vin buv vpershe zastosovanij en Vazquez Vaquero 2009 She odin vimiryuvalnij prilad gemocitometr pochali vikoristovuvati u drugij polovini XIX viku Ce tovste sklo z pryamokutnim zagliblennyam yake zapovnyuyut suspenziyeyu klitin Klitini u comu zagliblenni pidrahovuvali pid zvichajnim svitlovim mikroskopom Inodi cej prilad zastosovuyut i teper Yak cikavu detal mozhna dodati sho Vilyam S Gosset William S Gosset avtor statistichnogo testu St yudenta v svij chas vikoristovuvav gemocitometr dlya pidrahunku klitin pivnih drizhdzhiv Gosset 1907 Zastosuvannya matematichnih metodiv u gistologiyi mozhna proilyustruvati prikladom kilkisnogo analizu struktur na gistologichnih zrizah U bilshosti situacij taki vimiri provodyat na vipadkovih pererizah struktur tomu korektna interpretaciya otrimanih danih mozhliva lishe za umovi dotrimannya principiv stohastichnoyi geometriyi Na cih principah bazuyutsya tak zvani stereologichni metodi yaki na praktici chasto zvodyatsya do sumishennya zobrazhen tkanin ta abo klitin z zobrazhennyami masiviv testovih tochok abo linij ta pidrahunku peretiniv mizh zobrazhennyami dvoh tipiv Stereologichni rishennya okremih problem morfometriyi vidomi she z pochatku HH viku Wicksell 1925 Suchasni stereologichni metodi dozvolyayut otrimuvati tochni ocinki kilkosti ob yemu ploshi abo dovzhini mikroskopichnih struktur ta inshe Howard Reed 1998 Yaksho golovnim instrumentom gistologiyi ye mikroskop to u kilkisnij gistologiyi cyu rol vidigraye sistema analizu zobrazhen yaku sprosheno mozhna uyaviti sobi yak mikroskop z yednanij z komp yuterom Programna chastina takih sistem vklyuchaye desyatki algoritmiv nacilenih na analiz riznomanitnih parametriv tkanin ta abo klitin Deyaki sistemi analizu zobrazhen navit spromozhni prijmati diagnostichni rishennya sho vidnosit yih do kategoriyi tak zvanih ekspertnih sistem Bourzac 2013 Zastosuvannya matematichnih modelej vkazuye na nabuttya prirodnichoyu naukovoyu disciplinoyu stanu zrilosti Yak ilyustraciyu tut dorechno zgadati diyalnist anglijskogo doslidnika en U 1960 roci she koli vin buv studentom Denis Nobl zaproponuvav matematichnu model kardiomiocitu Viprobuvannya ciyeyi modeli pokazali sho zmina elektrichnogo potencialu u okremij klitini dozvolyaye vidtvoriti ritm sercevih skorochen Piznishe doslidnik uskladniv zavdannya perejshovshi do modelyuvannya tkanini sercya a u 1990 h rokah jogo modeli pochali vrahovuvati detali anatomichnoyi budovi organu Noble 2002 Zaraz yih vikoristovuyut dlya testuvannya efektiv antiaritmichnih preparativ Prikladom inshoyi matematichnoyi modeli yaka opisuye rozvitok tkanini u prostori i chasi mozhe buti interaktivna model organogenezu pidshlunkovoyi zalozi Vona vikoristovuye interfejs animaciyi yakij dozvolyaye vizualno sposterigati za procesom modelyuvannya a takozh vplivati na nogo Klitini zalozi imituyutsya yak avtonomni agenti sho sprijmayut signali navkolishnogo seredovisha ta vidpovidnim chinom reaguyut na nih Interfejs bazuyetsya na rushiyi 3D GameStudio komercijnomu programnomu produkti yakij vikoristovuyut pri rozrobci komp yuternih igor ta program virtualnoyi realnosti Setty et al 2008 Suchasni zastosuvannyaSuchasni zastosuvannya kilkisnoyi gistologiyi spryamovani na Priklad zastosuvannya klasternogo analizu do klasifikaciyi klitin papilyarnoyi karcinomi shitopodibnoyi zalozi za kriteriyem rozmiru yadra Mikrofotografiya klitin A Iyerarhichna dendrograma ilyustruye grupuvannya klitin za obranim kriteriyem Rozrobku novih metodiv sho dozvolyayut pozbutisya visokoyi variabelnosti ocinok otrimanih riznimi doslidnikami Znahodzhennya novih kriteriyiv ocinki funkciyi tkanin a takozh markeriv patologichnih procesiv Avtomatizaciyu roboti sistem yaki zdijsnyuyut diagnostichnij skrining preparativ sho dozvolyaye priskoryuvati otrimannya vidpovidnih danih ta priznachennya cilovoyi dopomogi paciyentam Rozrobku algoritmiv dlya komp yuterizovanih sistem spromozhnih dopomogti likaryu u postanovci diagnozu Programna chastina takih sistem mozhe vklyuchati elementi shtuchnogo intelektu Publikaciyi ta vidannyaMateriali sho prisvyacheni tematici kilkisnoyi gistologiyi mozhna znajti u naukovih monografiyah Glaser et al 2007 Nikonenko 2013 21 kvitnya 2017 u Wayback Machine ta periodichnih vidannyah shirokogo naukovogo profilyu Odnak isnuyut i specializovani zhurnali taki yak Analytical and Quantitative Cytology and Histology 11 bereznya 2022 u Wayback Machine Ce oficijne vidannya Mizhnarodnogo Citologichnogo Tovaristva International Academy of Cytology ta Italijskogo Tovaristva Uropatologiv Italian Society of Urologic Pathology Zhurnal Image Analysis amp Stereology 5 lyutogo 2017 u Wayback Machine ye oficijnim vidannyam Mizhnarodnogo Stereologichnogo Tovaristva Na jogo storinkah mozhna znajti materiali prisvyacheni morfometriyi stereologiyi obrobci ta analizu zobrazhen matematichnij morfologiyi stohastichnij geometriyi ta inshim pitannyam Zhurnal Diagnostic Pathology 13 sichnya 2016 u Wayback Machine yavlyaye soboyu vidannya vidkritogo dostupu yake isnuye viklyuchno u elektronnij formi ta publikuye dani doslidzhen u galuzi medichnoyi diagnostiki Zhurnal pridilyaye uvagu molekulyarno biologichnim morfometrichnim stereologiyi analizu DNK sintaktichnomu strukturnomu analizu ta komunikacijnim telemedicini virtualnij mikroskopiyi ta inshomu aspektam diagnostiki Materiali sho mayut vidnoshennya do kilkisnoyi gistologiyi mozhna takozh znajti na storinkah naukovih zhurnaliv Microscopy Research and Technique 10 grudnya 2014 u Wayback Machine Journal of Microscopy 18 listopada 2014 u Wayback Machine Cytometry Part A 1 grudnya 2014 u Wayback Machine Cytometry Part B Clinical Cytometry 20 grudnya 2014 u Wayback Machine ta inshih PrimitkiNikonenko 2013 21 kvitnya 2017 u Wayback Machine LiteraturaNikonenko A G Vvedenie v kolichestvennuyu gistologiyu 21 kvitnya 2017 u Wayback Machine Kiev Kniga Plyus 2013 256 s Bourzac K Software The computer will see you now Nature 2013 502 7473 S92 S94 Glaser J Greene G Hendricks S Stereology for biological research with a focus on neuroscience Williston MBF Press 2007 104 p Gosset W S On the error of counting with haemocytometer Biometrika 1907 5 3 351 360 Howard C V Reed M G Unbiased stereology Three dimensional measurement in microscopy Oxford Bios Scientific Publishers 1998 239 p Noble D Modeling the heart from genes to cells to the whole organ Science 2002 295 5560 1678 1682 Setty Y Cohen I R Dor Y Harel D Four dimensional realistic modeling of pancreatic organogenesis PNAS 2008 105 51 20374 20379 Vazquez M Vaquero J M The sun recorded through history Springer 2009 382 p Wicksell S D The corpuscle problem I Biometrika 1925 17 84 99