|
|
Fluorescenční zobrazovací techniky v multimodálním holografickém mikroskopu
Vašíček, David ; Procházková, Jana (oponent) ; Čolláková, Jana (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá registrací obrazů snímků pořízených multimodálním holografickým mikroskopem (MHM). Rešerše je věnována fluorescenční a holografické mikroskopii a multimodálnímu holografickému mikroskopu, který oba tyto typy mikroskopie kombinuje. Aby bylo možné získat novou informaci kombinací obou typů snímků, je nutné každou dvojici snímků sesadit. Je popsán algoritmus pro registraci obrazů metodou fázové korelace a procedura vytvořená v prostředí MATLAB na základě tohoto algoritmu. Je popsán vliv nejdůležitějších parametrů procedury na úspěšnost registrace a jsou komentovány výsledky.
|
|
|
Coherence-gate assisted three-dimensional imaging by holographic microscope
Maršíková, Barbora ; Heintzmann, Rainer (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
This master thesis covers the primary research on the influence of spatially incoherent illumination on the axial localization of small details in a three-dimensional sample. The imaging is done by the coherence-controlled holographic microscope (CCHM). The necessary theory of imaging and scattering is summarized in the theoretical part. The fundamental principle as well as the actual setup of the microscope is described in detail and a mechanical adaptation is designed for the use of condenser optics with high numerical aperture and low aberration. For the experimental part, a model sample has been prepared and measured. The relationship between the spatial incoherence of illumination and the axial localization is demonstrated on simulations and verified experimentally using the model sample. The experiments prove the basic idea of the theory. In the end, some improvements are suggested for the future research on this topic.
|
|
|
Vývoj biofyzikální interpretace dat kvantitativního fázového zobrazování
Křížová, Aneta ; Jákl, Petr (oponent) ; Vomastek, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Doktorská práce se zabývá biofyzikální interpretací dat kvantitativního fázového zobrazování (QPI – quantitative phase imaging) získaného pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu (CCHM – coherence-controlled holographic microscope). V práci jsou nejprve popsány metody vyhodnocující informace z QPI jako analýza tvarových a dynamických cha-rakteristik segmentovaných objektů a také vyhodnocování samotné fázové informace. Dále je navržena metoda dynamických fázových diferencí (DPD – dynamic phase differences), která umožňuje detailněji sledovat přesuny hmoty uvnitř buněk. Všechny uvedené metody jsou pak využity v biologických aplikacích. V rozsáhlé studii různých typů buněčných smrtí jsou informace z QPI porovnány s daty z průtokové cytometrie a s výhodou je využita kombinace QPI a fluorescenční mikroskopie. Metoda DPD je pak využita při studiu přesunů hmoty uvnitř buňky při osmotických jevech. Zjednodušená metoda DPD je aplikována při výzkumu mechanizmu pohybu nádorových buněk v kolagenových gelech.
|
|
|
Novel cancer biomarkers derived from quantitative phase imaging of biopsy cells
Plišková, Diana ; Týč, Matěj (oponent) ; Kolářová, Jana (vedoucí práce)
The main objective of this work is the development of novel cancer biomarkers usable in personalized treatments. To understand why this issue is important, a brief description of cancer, including statistical results over the past years, is provided. The work also describes individual methods of light microscopy that can be used in cell analysis and subsequent image processing consisting of segmentation, tracking, feature extraction and classification. In this work, the main cell features, such as cell motility and shape, are presented. These features can be potential biomarkers in the treatment of cancer.
|
|
|
Analysis of Microscopic Images of Cancer Cells
Vičar, Tomáš ; Matula,, Petr (oponent) ; Sladoje, Natasa (oponent) ; Kolář, Radim (vedoucí práce)
This dissertation focuses on the analysis of various forms of microscopic image data of cancer cells (static 2D images, static 3D stacks, 2D timelapse live cell imaging). The main focus is on data acquired with a~coherence controlled holographic microscope, which is a~relatively new modality capable of contrast imaging of live cells without staining (label-free) and provide quantitative information (Quantitative Phase Imaging - QPI). In this thesis, the basic procedure for the analysis of cell images is described, where new methods for the individual steps are developed and refined. The largest part of the thesis is devoted to cell segmentation, where classical and deep learning-based methods are summarized. New methods suitable specifically for QPI data are also developed. A~part of the thesis is devoted to the segmentation of 3D fluorescence nuclei and the detection of DNA breaks using deep learning. The thesis also deals with further processing in the form of cell tracking, feature extraction and subsequent analysis, where cell death is detected and suitable interpretable features are developed to classify cell death into apoptotic and lytic. Overall, this thesis contributes to the development of different steps of image analysis of cancer cells and reflects current advances in the image analysis field, deep learning approaches in particular, which is also demonstrated in several research applications.
|
|
|
Kritický přehled kultivačních zařízení používaných pro mikroskopická sledování živých buněk
Ukropcová, Iveta ; Štrbková, Lenka (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Koherencí řízený holografický mikroskop (CCHM) nachází své uplatnění především v mikroskopování živých buněk in vitro. Pozorované buňky musí být umístěny v kultivačním zařízení, které umožňuje kvalitní záznam hologramu. Metodou kvantitativního fázového zobrazení (QPI) jsou pozorovány živé buňky. Běžná kultivační zařízení většinou nejsou pro metodu QPI uzpůsobena. V textu jsou specifikovány požadavky na kultivační zařízení pro CCHM. Stěžejní částí práce je kritický přehled komerčně dostupných kultivačních zařízení a zhodnocení, zda tato zařízení specifikované požadavky splňují. Dále se tato práce zabývá problematikou mikrofluidiky a její aplikací v mikroskopickém sledování buněk. V poslední části práce jsou popsány dvě hybridní kultivační zařízení optimalizovaná pro CCHM, která umožňují mikrofluidické buněčné experimenty.
|
|
|
Motilita leukemických buněk analyzovaná nekoherentním holografickým kvantitativním zobrazováním fáze
Smrčková, Zuzana ; Škarková, Aneta (oponent) ; Zicha, Daniel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou analýzy motility leukemických buněk. Kvantitativní analýzou motility buněk v tkáňové kultuře při použití časosběrného záznamu lze získat přesný popis vykonávaného pohybu buňky a detekovat odlišnosti v jejich pohybu za různých experimentálních podmínek. První část této práce popisuje jednotlivé způsoby migrace nádorových buněk. Druhá část je věnována metodám analýzy motility buněk v tkáňové kultuře při použití časosběrného záznamu, které zahrnují pořízení snímků a jejich zpracování. Součástí této kapitoly je popsán koherencí řízený holografický mikroskop, který byl v rámci této práce využíván a pro který byla navržena vložka zajišťující přesnou a stabilní polohu jednotlivých komůrek s buňkami. Poslední část je věnována samotnému výzkumu motility leukemických buněk, která je uzavřena diskusí nad získanými výsledky. V příloze je uvedena publikovaná studie s poděkováním autorce této diplomové práce za spoluúčast ve výzkumu.
|
|
|
Měření lokální fáze metapovrchů pomocí digitální holografické mikroskopie
Weiss, Vlastimil ; Bouchal, Petr (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá rešeršní studií optických metapovrchů, které dokáží modifikovat a ovládat dopadající záření díky změně lokální fáze. Dále pojednává o experimentálních mikroskopických technikách, které dokáží měřit rozložení této fáze. Tato práce prezentuje experimentální výsledky distribuce fáze elektromagnetické vlny dopadající na kovový metapovrch, které jsou získané pomocí kvantitativní jednosvazkové i mimoosé digitální holografické mikroskopie. Jedná se o metapovrchy na principu jak změny geometrické fáze, tak i lokalizované povrchové plazmonové rezonance (LSPR). Naměřené výsledky jsou v souladu s vybudovaným teoretickým základem. K závěru jsou pak prezentována úspěšná měření geometrické fáze od individuálních stavebních bloků a aplikace analytického modelu pro popis fázové odezvy metapovrchů.
|
|
|
Biofyzikální interpretace kvantitativního fázového zobrazení s využitím koherencí řízené holografické mikroskopie
Šuráňová, Markéta ; Rösel,, Daniel (oponent) ; Vomastek, Tomáš (oponent) ; Veselý, Pavel (vedoucí práce)
Dizertační práce pojednává o biofyzikální interpretaci kvantitativního fázového zobrazování (QPI – Quantitative Phase Imaging) získaného pomocí koherencí řízené holografické mikroskopie (CCHM – Coherence-Controlled Holographic Microscopy) v provedení Q-PHASE mikroskop, Telight, Brno). Teoretická část této práce se zabývá charakteristikou kvantitativního fázového zobrazení, které poskytuje neinvazivní metodou informace o aktivitě živých buněk in vitro. Hlavní část práce spočívá ve vytvoření koncepce a ověření nové metody primárního kritického ohodnocení léků pro očekávaný anti-migrační/metastatický potenciál (PAMP – Primary Assessment of Migrastatic Potential). Výsledek této metody je prvním třídícím hodnocením při zvažování konkrétních migrastatických látek pro budoucí komplexní onkologickou léčbu. Hodnotí nejen růst nádorových buněk, rychlost pohybu buněk, ale i odhalení rizika nebezpečných invazivních fenotypů. Dále je navržena metoda korelační mikroskopie mezi Q-PHASE mikroskopem a laserovým skenovacím konfokálním mikroskopem (LSCM) pro účel hodnocení chování buněk a výskytu fokálních adhezí po aplikaci léčiv. Kvantitativní fázové zobrazení získané pomocí Q-PHASE mikroskopu je srovnáno s kvantitativním fázovým zobrazením z HoloMonitoru (PHI AB, Švédsko), na kterém je následně ověřena metody PAMP.
|
|
|
Holografický modul pro světelnou mikroskopii
Škrabalová, Denisa ; Slabý, Tomáš (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Nové uspořádání off-axis holografického modulu s využitím polarizačně aktivní difrakční mřížky dokáže rozdělit referenční a předmětovou vlnu do dvou větví interferometru na základě jejich polarizací. Současný návrh modulu ale nedisponuje možností změny délky optických drah a možností příčného ladění větví, což také vede ke snížené kvalitě interferenční struktury při pozorování biologických vzorků. Pro toto omezení je současný modul vhodný pouze pro technické aplikace. Plánovanou aplikací jsou ale také biologické aplikace, kde je kladen velký důraz právě na možnost ladění větví z důvodu charakteru biologických vzorků. Proto je nově vytvořen počítačově řízený modul, jenž umožní správné vyladění modulu pro biologické aplikace.
|
host ::
RSS.