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12.10.2020

02.10.2020

Effizientere Datenauswertung von Mikroskopieaufnahmen



Die kostenlose und frei zugängliche Software Correlia soll Forscher*innen bei der Datenauswertung im Bereich der korrelativen Mikroskopie unterstützen. Sie wurde gemeinsam von einem Masterstudierenden der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) Leipzig sowie von UFZ- und HTWK-Forschern am ProVIS-Zentrum des UFZ entwickelt.

Der Ingenieurwissenschaftler Florens Rohde, der mittlerweile an der Universität Leipzig promoviert, programmierte eine Software, mit der sich verschiedene mikroskopische Modalitäten ein und derselben Probe aufeinander registrieren lassen und die enthaltenen Informationen verknüpft werden können.

So können beispielsweise lichtoptische Bilder der Anatomie der Proben im Lebendzustand, rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Feinstruktur nach Fixierung und Trocknung sowie massenspektrometrische Bilder der chemischen Zusammensetzung aus dem bildgebenden Sekundärionen-Massenspektrometer kombiniert werden. Diese Überlagerung erfordert, dass variierende Bildausschnitte aufeinander ausgerichtet werden müssen. Zudem müssen innerhalb der jeweiligen "Region of Interest" die modalitätsbedingten nichtlinearen Abbildungsfehler und die präparierungsbedingten Verzerrungen der Probe kompensiert und so Bilder verschiedener Modalitäten möglichst exakt in Deckung gebracht werden.

Die dafür notwendigen Programmierarbeiten sowie Tests an realen mikroskopischen Datensätzen führte Florens Rohde im Rahmen seiner Masterarbeit am ProVIS-Zentrum des UFZ durch, wo ihn HTWK-Professor Dr. Ulf-Dietrich Braumann und UFZ-Forscher Dr. Matthias Schmidt gemeinsam betreuten . Matthias Schmidt ist als Physiker am ProVIS-Zentrum zur Visualisierung biochemischer Prozesse auf zellulärer Ebene für die Elektronen- und Helium-Ionen-Rastermikroskopie zuständig und hatte im Vorfeld der gemeinsamen Arbeiten an Correlia bereits eine Software entwickelt, die mikroskopische Bilder verwalten und anhand manuell gesetzter Landmarken linear registrieren kann.

Florens Rohde baute auf diesen Arbeiten auf und entwickelte Correlia zu einer flexiblen und bedienungsfreundlichen Software, welche nunmehr über mehrere, kaskadierbare lineare sowie elastische Registrierungsalgorithmen verfügt. "Der zentrale Vorteil der Correlia-Software ist, dass sie Forschern erlaubt, Mikrographien verschiedener Mikroskophersteller und unterschiedlicher Modalitäten in einem Projekt zu korrelieren und zu verwalten. Wir haben dadurch ein Hilfsmittel für korrelative Mikroskopie-Workflows, wie sie am ProVIS etabliert wurden, geschaffen, von dem wir hoffen, dass es auch an anderen Mikroskopieplattformen weltweit Verwendung finden wird", sagt Schmidt.

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Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)