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Künstliche Intelligenz versus manuelle Quantifizierung der Angiogenese:
Vergleich der Methoden (2022)

Art

Vortrag

Autoren

Alshamy, Z. (WE 1)

Plendl, J. (WE 1)

Kässmeyer, S.

Kongress

40. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für klinische Mikrozirkulation und Hämorheologie

Senftenberg, 20. – 21.05.2022

Quelle

Kontakt

Institut für Veterinär-Anatomie

Koserstr. 20
14195 Berlin
+49 30 838 75784
anatomie@vetmed.fu-berlin.de

Abstract / Zusammenfassung

Einleitung:
Angiogenese ist ein physiologischer Prozess, bei dem neue Blutgefäße aus bereits bestehenden gebildet werden. Morphologische Parameter um Gefäße in vitro zu charakterisieren, können durch verschiedene Methoden quantifiziert werden. Das Ziel dieser Studie was, die konventionelle manuelle Quantifizierung der Angiogenese mit einer neuartigen, auf der Anwendung künstlicher Intelligenz basierenden Methode zu vergleichen.

Material und Methoden:
Ein AI Modul (Segment.ai von Nikon, Düsseldorf, Deutschland) wurde auf eine kleine Anzahl von Mikroskopaufnahmen eingestellt, die alle vorher manuell ausgezählt wurden. Das Ergebnis der Einstellung wurde auf ähnliche Bilder übertragen, um Strukturen, die vorher nur durch manuelle Quantifizierung/ Ermittlung identifizierbar waren, automatisch erkennbar zu machen. Endothelzellen aus der menschlichen Haut wurden gezüchtet und mit dem endothelialen Marker anti-CD31 gekennzeichnet. Die Zellen vermehrten sich und formierten ein dreidimensionales Netzwerk. Die Anzahl und der Durchmesser der kapillarähnlichen Strukturen („endothelial tubes“) sowie ihre Kreuzungspunkte („knots“) wurden sowohl manuell als auch mit Segment.ai. ausgezählt.

Ergebnisse:
Die Quantifizierung der Anzahl und Durchmesser der kapillarähnlichen Strukturen erzielte bei beiden Methoden ähnliche Resultate. Die mittlere Anzahl und der mittlere Durchmesser der kapillarähnlichen Strukturen war jeweils 835.17 ± 52.37 SEM, 9.91 µm ± 0.21 SEM für die manuelle Methode und jeweils and 865 ± 103.58 SEM, 10.02 µm ± 0.80 SEM für die Methode mit AI. Die Anzahl der Kreuzungspunkte war 323 ± 26 für die manuelle und 610 ± 159 für die künstliche Intelligenz. Die Einstellung auf AI dauerte etwa 50 Stunden, die Zeit der Quantifizierung belief sich für jedes Bild auf ungefähr 40 Minuten mit der manuellen und 5 Minuten mit der AI Methode.

Schlussfolgerung:
AI spart Zeit und Mühe, vorausgesetzt der Benutzer kennt sich mit der Methode gut aus. Die Einstellung ist zeitintensiv und die Ergebnisse sind trotzdem durch Artefakte beeinträchtigt.