Estufa Controlada para Cultivo de Embriões com Contagem Automática de Células

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terça-feira, 19 d novembro d 2013
Por Carolina Pires de Almeida

Introdução

Uma técnica atualmente utilizada juntamente a Fertilização In Vitro (FIV) para a solução de problemas relacionados a fertilidade, é a Injeção Intracitoplasmática de Espermatozóides (ICSI), que consiste em inserir um único espermatozóide dentro do óvulo através de uma microinjeção.
Após a ICSI, a célula embrionária formada é colocada em uma estufa chamada Estufa para Cultivo de Embriões (ECE), onde o embrião cresce em um ambiente ótimo até ser colocado no útero materno. Essa estufa regula a temperatura e a concentração de CO₂, além de manter o ambiente escuro.

Justificativa

A problemática que inspirou o projeto consiste no fato de que o crescimento do embrião é monitorado pelos técnicos do laboratório, que retiram o embrião da estufa de tempos em tempos, expondo-o à luminosidade de um microscópio, tiram uma foto dele e o retornam à estufa. Com essa foto, faz-se a contagem das células presentes no embrião comparando a quantidade de células com a foto anterior, e com isso acompanha-se o desenvolvimento do embrião.

Objetivo

Visando eliminar a manipulação do embrião e tornar o processo menos invasivo, projetamos uma Estufa que mede e exibe a temperatura e a concentração de CO₂ e possui um trilho com uma câmera microfotográfica que tira fotos dos embriões, conectada à um software que fará a contagem do número de células do embrião e emitirá um relatório com o estado atualizado do seu desenvolvimento.
Assim, o técnico não precisará mais retirar o embrião da ECE e o embrião não sofrerá mais com a troca de ambiente e com a alta incidência de luz. Além de diminuir o fator de erro na contagem de células dos embriões.

Arquitetura

A arquitetura do sistema é composta por dois componentes básicos: o módulo de software e o módulo de hardware. Esses módulos são integrados e se comunicam por meio de um cabo USB.

Módulo de Hardware

O módulo de hardware é responsável pela medição e exibição da temperatura e da concentração de CO₂ do ambiente interno da ECE, além de realizar a captura de imagens do embrião.
Ao receber um pedido de imagem do módulo de software, o módulo de hardware encaminha a câmera até o ponto de localização do embrião solicitado e, então, o módulo de software aciona a câmera fotográfica.

Figura 1 – Módulo de Displays

Figura 2 – Módulo do Sensor de Temperatura

Módulo de Software

O módulo de software segue a sequência de ações executadas em uma ordem pré-determinada.

Figura 3 – Pipeline do Software de Contagem de Células

Inicialmente, o software recebe a imagem do embrião, que passa por uma filtragem artificial. A partir da imagem filtrada, é realizada uma detecção de contornos, e então, utilizando o Método de Detecção de Círculos Não Perfeitos, ocorre a contagem de células, através de uma votação com o resultado de várias detecções usando parâmetros diferentes.

Figura 4 – Contagem de células para embriões com (a) duas células, (b) quatro células, (c) cinco células e (d) seis células

O módulo de software também gera um relatório (em PDF) ao final de cada contagem de células, contendo informações atualizadas sobre o estado do embrião, tais como o número da Placa de Petri referente ao embrião que está sendo analisado, a data e hora da análise, os estágios de transformação da imagem até chegar no resultado, os resultados parciais de cada semelhança circular e por fim o resultado final da votação.

Conclusão

O ponto principal do projeto foi fazer a integração entre o software e o Arduino, coordenando a câmera fotográfica até a Placa de Petri desejada, tirando a foto, fazendo a contagem correta do número de células do embrião e emitindo o relatório com a evolução do embrião.
A geração do relatório facilita o trabalho do técnico do laboratório, diminui o erro humano na contagem das células, e evita a manipulação do embrião do período em que ele está se desenvolvendo até o momento ótimo de ser implantado no útero materno.
Apesar de não termos conseguido fazer o controle total da Estufa e a detecção de borda das células de maneira não artificial, por fatores financeiros e falta de tempo, obtivemos um grande avanço na busca por um processo de FIV mais eficiente.

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Um Comentário para “Estufa Controlada para Cultivo de Embriões com Contagem Automática de Células”

  1. Prezados Senhores, boa tarde.

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