mmc_logo
samples
download
MMC Сперм: требования к микроскопу, камере и ПК
     
  Анализаторы спермы на основе программного обеспечения, микроскопа и цифровой камеры имеют ряд преимуществ перед автоматическими "коробочными" анализаторами:
  • вы можете подобрать все компоненты аппаратного обеспечения в соответствии с имеющимся бюджетом;
  • можно использовать ваш микроскоп, если он соответствует требованиям для анализатора спермы;
  • микроскоп и камеру можно использовать не только для спермоанализа, но и для решения других задач (см. база данных MultiMedia Catalog);
  • программное обеспечение для анализа спермы имеет гораздо больше функциональных возможностей, чем "коробочный" анализатор (концентрация, подвижность, жизнеспособность, морфология, фрагментация ДНК – всё на одном приборе);
  • можно выбирать уровень использования расходных материалов, увеличивающих себестоимость анализа (многоразовая счетная камера или одноразовые стёкла);
  • полноценное программное обеспечение для анализа изображений подстраивается под работу с более дешёвыми красителями, так, например, вместо дорогих флуоресцентных красителей мы предлагаем настройки под недорогой Eosin Y для жизнеспособности, Diff-Quik для морфологии, более дешёвые наборы для исследования фрагментации ДНК сперматозоидов на основе дисперсии хроматина (Sperm Chromatin Dispersion), работать можно с негативным фазовым контрастом (подвижность) и светлопольными объективами (40х ДНК и жизнеспособность 100х морфология).
 
     
  Однако к аппаратной части предъявляется ряд требований, которые мы раскроем в этой статье с объяснением, чем они обусловлены. Так будет яснее логика подбора оборудования и все связанные с ней детали.  
     
  Микроскоп для спермоанализа  
     
  Требуется тринокулярный микроскоп проходящего света. Тринокулярный микроскоп – это микроскоп с головкой, имеющей отдельный выход на камеру. Это необходимо для удобства работы – можно использовать и бинокуляр и камеру. Камеру, конечно, можно поставить и вместо одного из окуляров на специальном адаптере, но это неудобно - не будет нормального бинокуляра.  
     
  Объектив 10х для подвижности

Для анализа концентрации и подвижности на анализаторе спермы ММС Сперм мы рекомендуем именно 10х объектив. Почему не 20х? У объектива 10х больше глубина резкости. Даже в счётных камерах глубиной 10 микрон, специально предназначенных для расположения сперматозоидов в один слой, они могут оказаться на разных уровнях глубины, и, с точки зрения программы-спермоанализатора, будут иметь разную яркость. Это мешает выделению. У 20х объектива глубина резкости меньше, и он усиливает этот эффект. Поэтому 10х, а не 20х.

1х адаптер C-Mount

Из предыдущего требования вытекает следующее – адаптер C-Mount для установки камеры на тринокуляр микроскопа должен быть однократным, а не уменьшающим, как обычно рекомендуется для увеличения поля зрения. В случае с анализатором подвижности спермы поле на 10х объективе и так будет большим. При использовании уменьшающего адаптера сперматозоиды будут выглядеть слишком мелко, будет неудобно работать. Кроме того, разрешение на объекте, т.е. количество точек, приходящееся на головку каждого сперматозоида, может оказаться недостаточным, и распознавание объектов будет неточным. Для увеличение поля зрения в остальных методиках (жизнеспособность, ДНК, и, особенно, морфология на 100х объективе) можно использовать камеры с более крупным сенсором, с большей диагональю. Если при этом поле зрения на подвижности окажется слишком большим, можно обрезать кадр рамкой (область интереса, ROI).
 
     
  Методы контрастирования для анализа подвижности сперматозоидов  
     
  Анализатор спермы ММС Сперм может работать как с тёмными объектами на светлом фоне (светлое поле), так и со светлыми на тёмном (позитивный или негативный фазовый контраст). Рассмотрим преимущества и недостатки всех методов.  
  Светлое поле

Для работы в светлом поле необходимо немного расфокусировать изображение головок сперматозоидов, чтобы получить равномерно тёмные объекты на светлом фоне. Однако, при работе в светлом поле программа может выделять посторонние объекты, похожие по форме на сперматозоиды, и классифицировать соответствующим образом, что приводит к завышению концентрации неподвижных спермиев. При использовании фазового контраста этот эффект наблюдается в значительно меньшей степени, поэтому, при возможности, лучше использовать именно ФК.
 
     
 
ММС Сперм: анализ подвижности сперматозоидов, светлое поле  
Сперматозоиды, светлое поле Выделение головок Построенные траектории
 
     
  Позитивный фазовый контраст

Позитивный ФК представляет сперматозоиды в виде тёмных объектов со светлым пятном посередине головки. Этот метод позволяет отсечь посторонние объекты, но в связи с тем, что свет не закрывает головку целиком, снижается роль параметра формы головки для распознавания сперматозоидов. Кроме того, при позитивном фазовом контрасте вокруг головок могут образовываться световые ореолы, которые также могут мешать выделению.
 
     
 
ММС Сперм анализ подвижности сперматозоидов, позитивный фазовый контраст ММС Сперм анализ подвижности сперматозоидов, позитивный фазовый контраст, выделение
Сперматозоиды, позитивный фазовый контраст Выделение головок
 
     
  Негативный фазовый контраст

При использовании негативного ФК сперматозоиды отображаются в виде светлых объектов на контрастном тёмном фоне. Свет полностью повторяет форму головки сперматозоида, большинство посторонних объектов не мешают выделению.
 
     
 
ММС Сперм анализ подвижности сперматозоидов, негативный фазовый контраст
Сперматозоиды, негативный
фазовый контраст
Выделение головок Построенные траектории
ММС Сперм анализ подвижности сперматозоидов, негативный фазовый контраст
Негативный фазовый контраст: помогает устранять посторонние объекты, сохраняет форму головки в виде светлого объекта на контрастном тёмном фоне.
 
     
  Остальные методики анализа спермы с точки зрения требований к микроскопу не представляют никакой проблемы: 40х светлое поле для жизнеспособности и фрагментации ДНК, 100х масляная иммерсия для морфологии.  
     
  Для спермоанализа можно рекомендовать следующие микроскопы:
  • у некоторых китайских производителей есть негативный ФК, уточняйте у производителя;
  • для микроскопов ЛОМО серии Микмед-5 есть набор объективов для негативного фазового контраста;
  • Nikon, объектив для негативного ФК: CFI Achromat BM 10X, N.A. 0.25 WD=7.0mm, ставится на микроскопы Nikon E200 (ECLIPSE E200);
  • Zeiss, объектив для негативного ФК: A-Plan 10x/0.25 Ph1- M27 WD=4.2mm ("негативность" контраста обозначается знаком минус после PH), ставится на микроскопы серии Axio Lab.A1 (не на Primo Star!).
 
     
  Светоделитель микроскопа

Необходимо обеспечить максимальный поток света на камеру, чтобы сенсор мог выдавать 60 к/с при минимальной выдержке на объективе 10х в подвижности и качественные изображения с минимальным использованием цифрового усиления на остальных объективах. Поэтому рекомендуется светоделитель 100/0 (переключатель – весь свет на камеру или весь свет в бинокуляр), если у производителя микроскопа таковые отсутствуют, можно попробовать делитель 50/50 и максимально мощный осветитель. Делитель 80/20 (80% света на бинокуляр) не рекомендуется.
 
     
  Осветитель микроскопа

Рекомендуется светодиодный осветитель LED максимальной доступной мощности. Это надёжный долговечный источник света. Если используются галогенные лампы, то их мощность должна быть от 30 Вт и более. На дешёвых микроскопах с плохой стабилизацией блока питания на галогенных лампах может наблюдаться мерцание изображения при частоте кадров выше 50 к/с, что делает невозможной оценку подвижности при 60 к/с. Поэтому, по возможности, заказывайте LED осветитель.
 
     
  Цифровая камера  
     
  Именно методика оценки подвижности определяет требования к цифровым камерам, используемым в составе анализатора спермы ММС Сперм. Для точного анализа траектории движения сперматозоидов необходимо записывать видеоролики с частотой около 60к/с и разрешением от 1.3 Мп. При этом та же самая камера должна обеспечивать съёмку качественных цветных изображений для остальных методик. 60 к/с при разрешении 1,3 Мп – это большой поток данных. Записывать видео с такой скоростью и разрешением удобнее всего непосредственно в оперативную память ПК и там же их анализировать. Кроме того, настройки камеры для анализа подвижности кардинально отличаются от других методик: в подвижности не важен цвет необходимо поддерживать 60 к/с при достаточной общей яркости кадра, а в остальных методиках используются цветные изображения, частота кадров не важна, важно качество изображения, минимум шумов. Поэтому для анализатора спермы рекомендуются цифровые камеры с прямыми драйверами, позволяющими оперативно загружать нужный набор настроек в зависимости от выбранной методики.  
     
  Требования к ПК  
     
  Требования к компьютеру также обусловлены работой в методике подвижность. Процессор, чипсет и оперативная память должны обеспечивать запись ролика с частотой 60 к/с без потери кадров. С этой задачей справляются материнские платы на чипсетах Intel, желательно с маркировкой Z (например, Z270), процессоры, начиная от i5, желательно i7. Процессоры Celeron и i3, как правило, с этой задачей не справляются, идёт потеря кадров, даже при записи в оперативную память, без записи на диск. Рекомендуется оперативная память DDR4 объёмом от 8ми гигабайт. ПК должен управляться операционной системой Windows 10, 64 бита.  
     
     
  В начало  
     
  Запрос демо версии  
     
 
 
© 2018 MMCSoft. All rights reserved.