Color-based segmentation vs. stereology: a simple comparison between two semi-automated methods of image analysis for the quantification of collagen / Segmentación basada en colores vs. estereología: una comparación simple entre dos métodos semiautomáticos de análisis de imágenes para la cuantificación del colágeno

ABSTRACT

Image processing techniques are being widely developed for helping specialists in analysis of histological images and its application is especially useful in obtaining numerical data for the realization of the subsequent statistical analysis. The use of these methods makes the histological analysis of experts more objective and less time-consuming. In this paper we evaluate how well the quantitative methods - color-based image segmentation and stereology - agree on average, and how well they agree for the individuals when they are used to quantify type I and III collagen. Digital images of sections of Salmo salar jaws (5 µm, SiriusRed staining) were analyzed. Collagen quantification was performed by two methods in the same group of images i) Color Based-Segmentation (K-means algorithm; pixel cluster; ImageJ32 v1.51p) and ii) Stereology (VV; M36; STEPanizer Stereological Tools). They were evaluated 200 images per group. The difference between groups and concordance was analyzed using t-Student (p<0.05) and Blant Altman Comparison Method, respectively. The data analysis of average and individual assessments showed that there is concordance between two methods. In conclusion, stereology and color-based image segmentation are powerful tools which quantify collagen in histological sections.

RESUMEN

Las técnicas de procesamiento de imágenes han sido ampliamente desarrolladas para ayudar a los especialistas en el análisis de imágenes histológicas y su aplicación es especialmente útil para obtener datos numéricos para la realización del posterior análisis estadístico. El uso de estos métodos hace que el análisis histológico realizado por expertos sea más objetivo. En este estudio evaluamos qué tan bien coinciden o concuerdan en promedio y entre evaluaciones individuales los métodos cuantitativos "segmentación basada en color" y la "estereología" cuando son utilizados para cuantificar el colágeno tipo I y III. Se analizó imágenes digitales de tejido mandibular de Salmo salar (5 µm, tinción SiriusRed). La cuantificación del colágeno se realizó mediante dos métodos en el mismo grupo de imágenes i) Segmentación basada en color (algoritmo K-mean, cluster de píxeles, ImageJ32 v1.51p) y ii) Estereología (VV; M36; STEPanizer Stereological Tools). Fueron evaluados 200 imágenes por grupo. Se analizó la diferencia de medias y concordancia entre métodos mediante t-Students (p>0,05) y el Método de Comparación de Blant-Altman. El análisis de los datos de las evaluaciones promedio e individuales demostró que hay concordancia entre los dos métodos. En conclusión, la estereología y la segmentación de imágenes basadas en color son poderosas herramientas útiles para cuantificar colágeno en secciones histológicas.