Analiza nelinearnih komponenata s primjenama u kemometriji i patologiji

Povratak na stranicu HRZZ projekti

Naslov projekta: Analiza nelinearnih komponenata s primjenama u kemometriji i patologiji
Voditelj: dr. sc. Ivica Kopriva
Ustanova: Institut Ruđer Bošković
Natječaj: Istraživački projekti

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Dr. sc. Ivica Kopriva, znanstveni savjetnik u Zavodu za laserska i atomska istraživanja i razvoj IRB-a, voditelj je ili suradnik na većem broju domaćih i međunarodnih projekata. Uz projekt HRZZ-a trenutno je na Institutu Ruđer Bošković i voditelj  bilateralnog projekta sa Narodnom Republikom Kinom "Dealinacija tumora pluća nelinearnom dekompozicijom PET/CT slike" te istraživač na FP7-REGPOT-2012-2013-1 projektu InnoMol "Nova Molekularna Rješenja u Istraživanju i Razvoju Inovativnih Lijekova".

Na fotografiji: dr. sc. Ivica Kopriva i projektni tim na početku projekta „Analiza nelinearnih komponenata s primjenama u kemometriji i patologiji“

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 
Glavno istraživačko pitanje projekta  „Analiza nelinearnih komponenata s primjenama u kemometriji i patologiji“ vezano je uz (ne)mogućnost razdvajanja većeg broja koreliranih skrivenih varijabli iz malog broja nelinearnih mjerenja. Uz formulaciju problem razdvajanja u Hilbertovom prostoru te odgovarajuću razinu rijetkosti skrivenih varijabli odgovor je pozitivan.
Algoritmi izdvajanja koreliranih skrivenih varijabli mogu se upotrijebiti u procesu identifikacije biomarkera iz spektara mase i spektara NMR bioloških uzoraka, te na analizu nebojenih histoloških preparata što se može koristiti kao asistiranje patologu u postavljanju dijagnoze.

Različite vrste kemijskih reagensa za bojenje histoloških preparata koriste se već desetljećima s ciljem dobivanja vizualnog kontrasta među različitim tkivnim strukturama koje su prisutne u preparatu što, između ostalog, patolozima omogućuje razlikovanje zdravog tkiva od onog zahvaćenog karcinomom. Te promjene se u slici prikazuju kao različite nijanse iste boje ali uporaba reagensa ima i negativne učinke i može dovesti do različitih kemijskih i morfoloških promjena uzorka.
Ključan rezultat projekta  „Analiza nelinearnih komponenata s primjenama u kemometriji i patologiji“ je inovacija koja se odnosi na segmentaciju mikroskopske slike nebojenog histološkog preparata, te digitalno bojenje segmentiranih tkivnih struktura. Time je omogućena vizualizacija većeg broja tkivnih struktura koristeći samo jedan histološki preparat. To može dovesti do značajnog smanjena uporabe kemijskih reagensa u bojenju histoloških preparata. Metoda se može koristiti za asistiranje patologu u postavljanju dijagnoze. Primjenom na analizu slike višespektralnog mikroskopa postoji mogućnost da se metoda koristi u postavljanju dijagnoze.   
Na projektu je ostvarena suradnja sa dr.sc. Goranom Aralicom sa Zavoda za Patologiju i Citologiju, KB Dubrava. Zbog kliničkog iskustva dr.sc. Aralice ova suradnja je bila ključna za ostvareni izum. To se posebice odnosi na izbor histoloških preparata humane jetre s primarnim i sekundarnim tumorima, te na validaciju rezultata segmentacije slike nebojenog preparata. 

Također, u sklopu projekta, u časopisu Scientific Reports, objavljena je znanstvena publikacija naziva: ''Unsupervised segmentation of low-contrast multichannel images: discrimination of tissue components in microscopic images of unstained specimens“ koja je dostupna putem poveznice: 
http://www.nature.com/srep/2015/150623/srep11576/full/srep11576.html#acknowledgments

Tijekom prve dvije godine na projektu je sudjelovao dr.sc. Marko Filipović, s doktoratom iz primijenjene matematike. Tijekom tri godine na projektu je sudjelovala dipl.ing. Lidija Brkljačić, doktorska studentica na području analitičke kemije. Uz publiciranje radova u vodećem znanstvenom časopisu iz područja kemometrije (primijenjene matematike), oni su kroz sudjelovanje na projektu imali prigodu vidjeti kako apstraktni matematički koncepti, kao što je analiza signala u Hilbertovim prostorima, mogu dovesti do praktično važnih primjena i publikacija u vrhunskim znanstvenim časopisima.