IMOD（ソフトウェア）
IMOD
開発者コロラド大学のDavid Mastronardeら
安定版リリース
4.9.10 / 2018年9月26日 (2018-09-26)
リポジトリbio3d .colorado .edu /imod /nightlyBuilds
オペレーティング·システムWindows、Mac OS X、Linux
タイプ電子顕微鏡
ライセンスGPLv2
Webサイトbio3d .colorado .edu /imod

IMODは、オープンソースでクロスプラットフォームなモデリング、表示、画像処理プログラム群であり、電子顕微鏡データに特に重点を置いて顕微鏡画像の3D再構成およびモデリングに使用されます。IMODは、高分子構造[ 1 ]から細胞小器官[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]、細胞全体[ 5 ]まで、幅広いスケールで使用されており、光学切片にも使用できます。[ 6 ] [ 7 ] IMODには、画像再構成、画像セグメンテーション、3Dメッシュモデリング、2Dおよび3Dデータの解析のためのツールが含まれています。

IMODは、ボルダー研究所の3D細胞電子顕微鏡研究室で開発されました。IMODは1995年に初めてリリースされ、[ 8 ]無料でダウンロードして、あらゆる目的で使用できます。

主なプログラム

IMOD には、ここにリストされている180 を超えるコマンドライン プログラムと、次の 3 つの主要なGUIプログラムが含まれています。

  • 3dmod - 画像と 3D ベクター モデルの表示とセグメント化に使用される IMOD のメイン GUI。
  • Midas - 画像を互いに重ねて整列させるために使用されるプログラム。通常は、自動相互相関の後で微調整を適用します。
  • eTomo - 小さなボリュームを結合したり、単軸および二軸傾斜シリーズの断層画像再構成プロセスをユーザーガイドとして実行したりすることで、3Dボリュームを再構成するプログラムです。このプロセス中、eTomoは多くのプログラムを呼び出し、ユーザーが微調整できるように3dmodとMidasを頻繁に起動します。

サポートされているファイル形式

画像フォーマット：IMODがサポートする主な画像フォーマットはMRCファイルフォーマットです。MRCファイルフォーマットは通常「.st」、「.mrc」、「.rec」の拡張子を持ち、様々な種類の「画像スタック」を表します。これらのスタックは、チルトシリーズや3Dボリュームなど、様々な形式で表現されます。IMODはTIFファイルも開くことができ、「.raw」や「.dm4」といった一般的な顕微鏡フォーマットを含む画像フォーマット間の変換プログラムも含まれています。 ベクターフォーマット：IMODは、ベクターデータを輪郭線（ポリゴン）とメッシュの形式でIMODバイナリファイルフォーマット（通常は「.mod」または「.fid」拡張子）に保存し、開きます。これらのIMODモデルファイルは通常、画像ファイルの上に配置され、関心領域に注釈を付けたりセグメント化したりするために使用できます。モデルは1つ以上のオブジェクトで構成され、各オブジェクトには3Dメッシュを生成するために使用される閉じた点、開いた点、または散在した点の「輪郭線」を含めることができます。

主な特徴

  • 再建:
    • 断層撮影再構成技術を使用した単一軸および複合二軸傾斜シリーズの再構成。
    • 基準粒子の自動追跡と登録により、傾斜シリーズのアライメントを改善します。
    • 複数のマシン間で高価な傾斜シリーズ再構築を並列処理する機能。
    • モンタージュされたデータセットの結合。
    • 相互相関と Midas GUI を使用して手動で画像を位置合わせし、ワープする機能。
    • 連続セクションなどの複数のボリュームを整列および結合する機能。
    • 傾斜シリーズの自動再構築とバッチ処理。
  • 画像閲覧と動画作成：
    • 3dmod インターフェース内で大きな 3D 画像をスライスごとに表示します。
    • 3dmod のスライサー ウィンドウを使用して、任意の方向で 3D 画像とモデルを表示する機能。
    • 2D 画像スライスや 3D メッシュ モデルの高画質ムービーを作成する機能。
  • 画像処理:
    • IMOD スイートには、いくつかの自動セグメンテーション プログラムが含まれています。
    • 3dmod インターフェースは、一般的なフィルタリングおよびエッジ検出アルゴリズムを提供します。
    • ボリュームをチャンクに分割し、並列処理のバッチのために再結合する機能。
    • しきい値システムを使用した自動等値面作成。
    • 画像を輪郭 (ベクター形式) に変換したり、その逆を行ったりします。
  • セグメンテーション：
    • 閉じた輪郭、開いた輪郭 (チューブの場合)、および散在した輪郭 (球の場合) を使用して、関心領域を手動でトレースできます。
    • 細胞小器官の境界を素早くトレースおよび調整するための手動および半自動の描画ツールのセットを提供します。
    • 特殊な補間インターフェースを介して、複数のスライスにわたる輪郭のスマートな補間を可能にします。
    • 立体視用のプラグインが含まれています。
  • メッシュ
    • 最終的な動画と分析のために、輪郭をメッシュに素早く生成します。
    • チューブや任意のメッシュに対して、いくつかの異なるメッシュオプションを許可します
    • 表面のスムージングと低解像度メッシュの生成によりレンダリングを高速化
  • 分析
    • モデル ファイルの分析により、体積、表面の数、体積、表面積と球の直径、開いた輪郭の長さなどの基本的な定量的情報が得られます。
    • 画像密度の分析とヒストグラムの生成。
    • 微小管解析専用のプログラムシリーズ。
    • さまざまな表面の分布と近接性を決定するための空間分析。

参照

ウィキメディア コモンズには、IMOD (ソフトウェア)に関連するメディアがあります。

参考文献

  1. ^ニカストロ, ダニエラ; シュワルツ, シンディ; ピアソン, ジェイソン; ゴーデット, リチャード; ポーター, メアリー E.; マッキントッシュ, J. リチャード (2006). 「クライオ電子トモグラフィーで明らかになった軸糸の分子構造」. Science . 313 ( 5789): 944– 948. Bibcode : 2006Sci...313..944N . doi : 10.1126/science.11 ​​28618. PMID  16917055. S2CID  43436284 .
  2. ^ Pelletier, Laurence; O'Tool, Eileen; Schwager, Anne; Hyman, Anthony A.; Müller-Reichert, Thomas (2006). 「Caenorhabditis elegansにおける中心小体形成」. Nature . 444 (7119): 619– 623. Bibcode : 2006Natur.444..619P . doi : 10.1038 / nature05318 . PMID 17136092. S2CID 30451935 .  
  3. ^ Marsh, Brad J.; Mastronarde, David N.; Buttle, Karolyn F.; Howell, Kathryn E.; McIntosh, J. Richard (2001). 「高解像度電子線トモグラフィーによる膵β細胞株HIT-T15のゴルジ領域におけるオルガネラ関係の可視化」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 98 (5): 2399– 2406. doi : 10.1073/pnas.051631998 . PMC 30150. PMID 11226251 .  
  4. ^林 光子; アンドレア ライモンディ; アイリーン オトゥール; サマー パラダイス; キアラ コレッシ; オッタヴィオ クレモナ; ショーン M. ファーガソン; デ カミリ ピエトロ (2008). 「ダイナミン1欠損ニューロンを用いた研究で明らかになったシナプス小胞エンドサイトーシスリサイクリング機構の細胞および刺激依存性不均一性」 . PNAS . 105 ( 6): 2175– 2180. Bibcode : 2008PNAS..105.2175H . doi : 10.1073/pnas.0712171105 . PMC 2538894. PMID 18250322 .  
  5. ^ Höög, Johanna L.; Schwartz, Cindi; Noon, Angela T.; O'Toole, Eileen T.; Mastronarde, David N.; McIntosh, J. Richard; Antony, Claude (2007). 「電子線トモグラフィーによる分裂酵母の分裂間期微小管の組織化」 . Developmental Cell . 12 (3): 349– 361. doi : 10.1016/j.devcel.2007.01.020 . PMID 17336902 . 
  6. ^ Haber, SN; Kim KS; Mailly P; Calzavara R (2006). 「報酬関連皮質入力は霊長類において、連合皮質接続とインターフェースする大きな線条体領域を規定し、インセンティブに基づく学習の基盤を提供している」 . J. Neurosci . 26 (32): 8368– 8376. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0271-06.2006 . PMC 6673798. PMID 16899732 .  
  7. ^ Mailly, P; Haber SN; Groenewegen HJ; Deniau JM (2010). 「データ共有のためのフレームワークとしての3Dマルチモーダル・多次元デジタル脳モデル」J Neurosci Methods . 194 (1): 56– 63. doi : 10.1016/j.jneumeth.2009.12.014 . PMID 20043949 . S2CID 11286012 .  
  8. ^ Kremer, James R.; Mastronarde, David N.; McIntosh, J. Richard (1996). 「IMODを用いた3次元画像データのコンピュータ可視化」. Journal of Structural Biology . 116 (1): 71– 76. doi : 10.1006/jsbi.1996.0013 . PMID 8742726 . 
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