T14Captura de Imágenes Microscópicas

Introducción y contextualización práctica

• En estudios científicos de lesiones y enfermedades patológicas, es necesario capturar y archivar imágenes o vídeos de las secuencias observadas a través del microscopio.
• El avance tecnológico permite almacenar y comprimir información para facilitar su transferencia mediante internet y herramientas disponibles.

Instrumentos de captación de imágenes en el laboratorio

• Para capturar imágenes a través de un microscopio, se usan cámaras fotográficas convencionales o digitales, dispositivos móviles, videocámaras analógicas o digitales, y escáneres o microscopios robotizados.
• Normalmente, se utilizan cámaras fotográficas o smartphones conectados al tercer ocular del microscopio (trinocular) mediante adaptadores compatibles.
• Las videocámaras, aunque en desuso, han sido reemplazadas por las cámaras fotográficas digitales que también realizan funciones de vídeo y se conectan a ordenadores para archivar o editar.

Cámaras de vídeo analógicas

• Las cámaras de vídeo analógicas se utilizaban para capturar escenas de imágenes y vídeos al comienzo de la era de las nuevas tecnologías.
• Las primeras cámaras tenían un sensor CCD analógico, con células fotoeléctricas para almacenar la imagen.
• En la televisión, el vídeo analógico se presenta aplicando una señal mediante líneas en la pantalla a gran velocidad.
• La señal de vídeo analógica es una señal eléctrica obtenida tras analizar la información que llega a la cámara.
• A este proceso se le llama barrido progresivo o progressive scanning.
• Se abarca la información luminosa con líneas de muestreo.
• Es importante considerar el intervalo en blanco horizontal, donde el sensor se apaga y envía una señal en blanco durante cada vuelta de retorno.
• La relación horizontal/vertical es importante para captar las imágenes.
• La sincronización se da entre el barrido horizontal y vertical.
• La resolución horizontal mide la señal eléctrica de la imagen según la luz y el color.
• La resolución vertical marca un intervalo de separación vertical para transmitir información como subtítulos.

Cámaras de vídeo digitales

• El auge tecnológico en los últimos 20 años llevó al paso de la cámara de vídeo analógica a la digital.
• La cámara de vídeo digital convierte la señal eléctrica en bits mediante digitalización, separando el tiempo y representando la amplitud con un valor discreto (conversión analógico-digital o A/D).
• La señal emitida es menos susceptible a interferencias y errores en la transmisión.
• Se puede acceder aleatoriamente a la información de las secuencias.
• Es más fácil editar e imprimir imágenes de la secuencia grabada.
• Se pueden realizar capturas y tratamientos de las imágenes al mismo tiempo.
• La señal de vídeo digital emite señales de color en formato RGB, generando un efecto llamado aliasing.
• Los formatos más utilizados son Vídeo CD (VCD), Super vídeo CD, DVD y DV.
• Las técnicas de compresión: AVI, MJPEG, H.261, MPEG, Sorenson Video y QuickTime.

Cámaras fotográficas digitales

• Los componentes que constituyen una cámara fotográfica digital incluyen:
  • Objetivo: formado por lentes y diafragma para graduar la cantidad de luz que llega al sensor. El objetivo se clasifica en angular (menor a 35 mm), normal (35-55 mm), teleobjetivo (hasta 2000 mm), zoom (distancia focal variable) y macro (distancias muy cortas).
  • Cuerpo de la cámara: constituido por visor, pantalla, disparador, sensor, obturador, procesador, fotómetro, flash, tarjeta de memoria y batería.

Adaptación del instrumental de captación de imágenes al microscopio

• Las cámaras de vídeo analógicas se ajustan fácilmente a microscopios trinoculares mediante una rosca C.
• Las cámaras fotográficas digitales se conectan a microscopios mediante una rosca Co si son de la misma marca, o con un dispositivo intermediario propio del instrumento.
• La conexión de la cámara al ordenador a través del puerto USB acelera la descarga de imágenes.
• Las cámaras fotográficas convencionales se pueden usar sin adaptadores pegando la cámara al ocular del microscopio, aunque puede ser difícil ajustar el enfoque.

Escáneres

• Existen microscopios robotizados y escáneres de preparaciones.
• En los escáneres, la captura de imágenes se hace mediante un escaneado sucesivo, uniendo numerosas imágenes con un programa informático.
• Estos sistemas son cerrados y poseen un mecanismo antivibración.
• Consideraciones para el proceso de digitalización o escaneado:
  • Velocidad de digitalización: depende del tamaño a escanear, el aumento, tamaño de la cámara y número de planos.
  • Portaobjetos y tamaño máximo de la muestra: depende del tipo de platina, siendo lo normal 25 x 75 milímetros con 1 milímetro de grosor.
  • Calidad del enfoque: evaluando el tiempo de ajuste y movimiento del foco, y el cálculo de distancia.
  • Digitalización en múltiples planos del eje Z: para muestras tridimensionales.
• Se realiza observación, fotografía y ajuste del enfoque, seguido del escaneo de áreas que se unirán para crear una imagen virtual, por ajuste mecánico o software.

Procesamiento de imágenes

• Es necesario determinar el formato, tamaño y calidad de una imagen según su uso.
• Tres conceptos clave en el procesamiento de imágenes:
  • Corrección: parámetros de color, iluminación y tamaño.
  • Retoque: cambio de tonalidades, eliminación o reconstrucción de partes, y adición de elementos.
  • Señalización: datos, comentarios, códigos de búsqueda y sonidos.
• El software para el procesamiento de imágenes incluye Adobe Photoshop, GIMP, Pixlr, Picture it...
• Estos programas permiten retocar, transformar y editar imágenes con pincel, clonación, aerógrafo, recorte y filtros para brillo, contraste, tono, saturación, iluminación y umbral.
• También se realizan procesamientos de imágenes en vídeo mediante programas informáticos.

Almacenamiento en archivo digital

• Es importante archivar y almacenar la imagen de manera accesible, comprimiendo la información.
• Formatos de compresión de imágenes más importantes:
  • JPEG: muy utilizado, comprime los datos perdiendo calidad.
  • TIFF: menor compresión que JPEG, ofrece mayor calidad.
  • RAW: almacena imágenes comprimidas sin pérdida.
  • BMP: muestra imágenes de gran calidad y tamaño. Utilizado por Windows y Ms-Dos.
  • GIF: muy utilizado en internet, crea archivos en kilobytes.
  • PNG: similar al GIF.
  • PSD: para procesar imágenes en Photoshop.
  • PDF: para intercambiar archivos en diferentes sistemas operativos.
• Formatos de vídeo con códec:
  • AVI: almacén de vídeos digitales.
  • MPEG: compresión de vídeos digitales.
  • MOV: vídeos y audios de Apple.
  • WMV: vídeos de Microsoft.
  • FLV: vídeos de internet mediante Adobe Flash.

Programas

• Existen diversos programas o software para el tratamiento de las imágenes, de venta libre o específicos de cada marca comercial:
  • Adobe Photoshop: Edita y transforma imágenes profesionalmente.
  • Paintnet: Edita imágenes en Windows, cuenta con efectos 3D, ajustes de brillo y contraste.
  • Picture It: Programa utilizado para retocar imágenes de manera sencilla y rápida, permite funciones de nitidez, desenfoque, ajuste de tinte y diseños gráficos.
  • GIMP: Edita imágenes digitales en mapa de bits, realiza fotomontajes, recorta, cambia tamaños, dibuja de forma libre, almacena en diferentes formatos de imagen y crea imágenes animadas.
  • Pixlr: Permite adicionar filtros, textos, recortar, fotografiar, diseñar infografías, pósteres, reducir los ojos rojos, entre otras.

Telepatología estática

• La telepatología es la transmisión de imágenes de anatomía patológica mediante telecomunicación para consulta, docencia e investigación.
• Incluye telepatología dinámica (vídeos e imágenes en tiempo real), preparaciones digitales (estudio con microscopios digitales o whole slide imaging (WSI)) y telepatología estática (intercambio de imágenes fijas).
• La telepatología estática se refiere a imágenes de lesiones, que a veces requieren archivos grandes, comprimidos con ZIP, LZW, Packbits, JPEG, GIF o PNG.

Estándares para la transferencia de imágenes e información asociada

• Es importante no incluir datos de los pacientes al transmitir imágenes, o encriptar la información.
• PGP (Pretty Good Privacy) requiere dos claves de acceso para mayor seguridad.
• Los sistemas de transmisión incluyen correo electrónico y/o FTP (File Transfer Protocol).
• La telepatología estática en internet se basa en atlas y colecciones de imágenes, y foros de discusión.
• La transferencia de imágenes realizadas con cámara fotográfica o de vídeo requiere que estos instrumentos estén conectados al ordenador.
• La transmisión es más sencilla para imágenes digitales, ya que los ordenadores poseen el mismo lenguaje digital que las cámaras.
• Si se utilizan cámaras analógicas, hay que transformar y digitalizar la información con tarjetas gráficas.
• Es importante añadir memoria RAM y disco duro a los ordenadores, ya que la fotografía puede ocupar alrededor de 1.406 K, y un vídeo de 90 minutos unos 185 gigabytes.

Caso práctico 1: "Principales ventajas de los instrumentos de captación de imágenes"

• Las cámaras de vídeo analógicas facilitan la adaptación a microscopios trinoculares y permiten observar el campo de visión, encuadre y enfoque en el ordenador.
• Se pueden ajustar a televisores y obtener imágenes de gran calidad.
• El uso de cámaras de vídeo digitales produce una visión panorámica de la muestra que las cámaras fotográficas no ofrecen.
• Las cámaras de vídeo digitales ofrecen mayor resolución y permiten observar imágenes en movimiento.
• Las cámaras fotográficas digitales ofrecen alta resolución, incluso tras la compresión.
• La conexión al ordenador es más fácil y no requiere tarjetas digitalizadoras.
• Se pueden obtener imágenes microscópicas, macroscópicas, radiografías y textos.

Caso práctico 2: "Principales desventajas de los instrumentos de captación de imágenes"

• Las cámaras de vídeo analógicas tienen una resolución limitada al sistema PAL (768 x 576) y requieren tarjetas digitalizadoras.
• La adaptación al microscopio en ocasiones impide ver la imagen, debido una mala acoplación de los tubos de imagen
• El sistema PAL (768 x 576) se encuentra predeterminado por defecto
• Ciertas muestras impide acoplar el microscopio debido al exceso de claridad
• La visión en las cámaras de vídeo digitales y borrosa y hace ver la imagen "fantasma"
• Las cámaras fotográficas digitales no captan video

Aplicaciones en el laboratorio clínico y anatomopatológico

• La telepatología estática transmite muestras patológicas para su estudio, interpretación y diagnóstico.
• Las actividades utilizadas en el ámbito de la anatomía patológica son el estudio de muestras quirúrgicas,biopsias, citologías y autopsias.
• En el ámbito de la patología clínicas: citogenética, bancos de sangre, análisis de ADN, microbiología y estudios de hematología y análisis de orina
• Es muy importante el uso de cámaras fotográficas digitales que permitan capturar imágenes con gran calidad
• Marcas Nikon Y Olympus son las marcas de las cámaras con mayor facilidad par capturar y gestionar imágenes

Resumen y resolución del caso práctico de la unidad

• Los instrumentos de captación de imágenes más utilizados son: cámaras fotográficas convencionales y digitales, videocámaras y escáneres.
• Las imágenes se almacenan en diversos formatos como JPEG, RAW, PNG y PDF para imágenes, o AVI, MPEG y MOV para vídeos.
• El software de procesamiento de imágenes incluye Adobe Photoshop, GIMP y Pixlr.

Sistemas de captura de imágenes utilizados en microscopía

• Coupled charge device (CCD): sirve como fotorreceptor y almacena fotones
• Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS): dirige la luz por el semiconductor
• Photomultiplicator (PMT): la luz se encuentra conducida por la unidad fotomultiplicadora

Introducción a la captura y archivo de imágenes microscópicas en estudios científicos. Se describen los instrumentos comunes en el laboratorio, como cámaras fotográficas, dispositivos móviles y videocámaras, destacando su uso y evolución tecnológica para la documentación visual.