Improved automated segmentation of human kidney organoids using deep convolutional neural networks

计算机科学 卷积神经网络 类有机物 初始化 分割 人工智能 模式识别(心理学) 工作流程 图像分割 深度学习 计算机视觉 生物 神经科学 数据库 程序设计语言
作者
Michael B. MacDonald,Theron R. Fennel,Asha Singanamalli,Nelly M Cruz,Mohammad Yousefhussein,Yousef Al-Kofahi,Benjamin Freedman
标识
DOI:10.1117/12.2549830
摘要

Organoids are multicellular structures grown in the lab that resemble tissues or organs of the body. We recently generated human kidney organoids compatible with high throughput screening for developmental and disease phenotypes. Accurately segmenting large-scale image collections of organoids remains a challenge. We investigated automated segmentation of these structures using both conventional image processing algorithms and two different deep convolutional neural network architectures. Our dataset consisted of multi-channel images of organoids in 384-well plates, labeling distal tubules, proximal tubules, and podocytes as distinct segments. These images were used either for training and validation, or for testing. Each image was initially subjected to automated segmentation using a customized CellProfiler workflow. Separately, we performed semantic organoid segmentation using a Residual UNet (ResUNet) architecture, and instance organoid segmentation using a Mask R-CNN (MRCNN) architecture. For the latter, we compared model performance after initializing network weights in three different ways: randomly, using ResNet-50 weights pre-trained on the COCO dataset, and using ResUNet weights pre-trained on organoid images. Using ResUNet or randomly initializing MRCNN backbone weights provided improved semantic segmentation compared to using precomputed weights from COCO or ResUNet, or to using the CellProfiler workflow. Conversely, using precomputed weights to initialize MRCNN provided better instance segmentation accuracy and sensitivity than random initialization. Our findings provide a basis for automated segmentation of organoids with convolutional neural networks, to aid in high throughput screening for compounds relevant to renal phenotypes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
单身的淇完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
美丽晓蓝发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
zyy0910发布了新的文献求助10
7秒前
George完成签到,获得积分10
7秒前
11发布了新的文献求助10
8秒前
壮观小懒虫完成签到 ,获得积分10
9秒前
wp完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
好问题发布了新的文献求助10
10秒前
li发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
Yet_S完成签到,获得积分10
11秒前
yn发布了新的文献求助10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
hzauhzau完成签到 ,获得积分10
14秒前
华仔应助万木春采纳,获得10
14秒前
斯文败类应助zyy0910采纳,获得10
16秒前
xxx1234完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
贼拉瘦的美神完成签到,获得积分10
17秒前
顺利毕业完成签到 ,获得积分10
18秒前
21秒前
求学完成签到 ,获得积分10
22秒前
852应助11采纳,获得10
22秒前
ZZ发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
crycat完成签到,获得积分10
24秒前
yn完成签到,获得积分10
25秒前
研友_LpvQlZ完成签到,获得积分10
26秒前
vv完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
29秒前
陈里里完成签到 ,获得积分10
29秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
Alloy Phase Diagrams 500
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5419649
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534895
关于积分的说明 14147178
捐赠科研通 4451527
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441782
邀请新用户注册赠送积分活动 1433376
关于科研通互助平台的介绍 1410617