Задача автоматического отслеживания движения биологических частиц, таких как вирусы, клеточные везикулы или клеточные рецепторы, имеет ключевое значение в биомедицинских приложениях для количественного анализа внутриклеточных динамических процессов. Ручной анализ микроскопических изображений с временным разрешением сотен или тысяч движущихся объектов невозможен.
Поэтому в последние годы все большее внимание уделяется разработке методов автоматического анализа изображений для отслеживания частиц. Эти методы основаны на компьютере и определяют положение частиц во времени. Для объективного сравнения эффективности этих методов в 2012 году впервые был организован международный конкурс.В «Задаче отслеживания частиц» участвовали в общей сложности 14 исследовательских групп, в том числе доктор Уильям Дж.
Годинес и доцент доктор Карл Рор из Гейдельбергского университета и Немецкого центра исследования рака (DKFZ). В соревновании различные методы анализа изображений применялись к широкому спектру данных двух- и трехмерных изображений, и их эффективность оценивалась количественно с использованием различных критериев. Для каждой категории данных были определены три лучших метода. Ученые из Гейдельберга, получив 150 «Топ-3 рейтингов», достигли наилучшего общего результата.
Метод отслеживания частиц, разработанный доктором Годинезом и доктором Рором, основан на математически обоснованном методе теории вероятностей, который учитывает неопределенности в данных изображения, например из-за шума и использует знание предметной области. «По сравнению с детерминированными методами наш вероятностный подход обеспечивает высокую точность, особенно для сложных данных изображения с большим количеством объектов, высокой плотностью объектов и высоким уровнем шума», — говорит д-р Рор. Метод позволяет определять траектории движения объектов и количественно оценивать соответствующие параметры, такие как скорость, длина пути, тип движения или размер объекта.
Кроме того, автоматически обнаруживаются важные динамические события, такие как слияние вируса и клетки.