Применение программы ImageJ для картирования химических элементов методом рентгеновского микроанализа на сканирующем электронном микроскопе

Аннотация

Введение. Картирование химических элементов методом рентгеновского микроанализа на сканирующем электронном микроскопе дает возможность получить информацию о химическом составе в каждой точке изображения, однако программное обеспечение электронных микроскопов не позволяет детально анализировать карты распределения химических элементов.

Целью исследования являлась разработка алгоритмов применения программы ImageJ для анализа карт распределения химических элементов шлифов бедренной кости крысы, полученных с помощью энергодисперсионного микроанализа на сканирующем электронном микроскопе.

Материалы и методы. Работа выполнена на бедренных костях крыс Вистар, фиксированных в 10% формалине и обезвоженных в спиртах возрастающей концентрации. Эпидиафизарные области монтировали на углеродной ленте и заливали цианометакрилатным клеем, после чего шлифовали анализируемую поверхность. Для построения калибровочной кривой внешние стандарты не использовались. Программное обеспечение микроскопа JCM-7000 позволяет определять процентное содержание элемента по прямоугольной площади изображения на карте распределения (среднее). Это же изображение использовалось в ImageJ для определения его средней яркости (уровня серого). Таким образом, набрав определенное количество изображений с разными концентрациями кальция и фосфора, строили калибровочную кривую, где определенной концентрации элемента соответствовала яркость. В этом случае концентрация элементов может варьироваться от 0 до 100 процентов, а яркость от 0 до 255 градаций (в случае 8-битного изображения).

Результаты. Показано, что, используя калибровочную кривую, можно преобразовать карту распределения элементов из интенсивности яркости в концентрацию и, применяя пакет анализа изображений ImageJ, автоматизировать измерения, а также получить данные по колокализации нескольких химических элементов и их корреляции.

Заключение. Реализация алгоритмов, описанных в данной статье с применением программы ImageJ при картировании химических элементов методом рентгеновского микроанализа на шлифах костной ткани, значительно расширяет возможности программного обеспечения сканирующего электронного микроскопа и позволяет получить дополнительную информацию.

Ключевые слова: программное обеспечение ImageJ, рентгеновский микроанализ, картирование химических элементов, сканирующая электронная микроскопия, бедренные кости крыс