IMOD（ソフトウェア）

アイモッド
	分離セルを表示する IMOD の 3dmod GUI。
開発者	コロラド大学のデイビッド・マストロナードら
安定版リリース	4.9.10 / 2018年9月26日; 6年前
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 の場合
タイプ	電子顕微鏡
ライセンス	GPLv2
Webサイト	翻訳元:

IMODは、電子顕微鏡データに特に重点を置いて顕微鏡画像の3D再構成とモデリングに使用される、オープンソースのクロスプラットフォームのモデリング、表示、および画像処理プログラムスイートです。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、さまざまな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データの分析のためのツールが含まれています。

IMODは、ボルダー研究所で細胞の3D電子顕微鏡検査のために開発されました。IMODは1995年に初めてリリースされ、^[8]は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、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 - 画像を互いの上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、自動相互相関の後に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再構成のプロセスをユーザーにガイドしたりして、3D ボリュームを再構成するために使用されるプログラム。このプロセス中に、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、通常「.st」、「.mrc」、または「.rec」の拡張子を持ち、さまざまなタイプの「画像スタック」を表します。これらが一緒になって傾斜シリーズまたは 3D ボリュームを表す場合があります。IMOD は TIF ファイルも開き、一般的な顕微鏡フォーマットである「.raw」や「.dm4」などの画像フォーマット間の変換を行うプログラムセットが含まれています。 ベクターフォーマット: IMOD は、通常「.mod」または「.fid」拡張子を持つ IMOD バイナリファイルフォーマットで、輪郭 (ポリゴン) およびメッシュの形式でベクターデータを保存および開きます。これらの IMOD モデルファイルは通常、画像ファイルの上に重ねられ、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でき、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、開いた、または散在したポイントの「輪郭」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。
- 傾斜シリーズの位置合わせを改善するための基準粒子の自動追跡と登録。
- 複数のマシン間で高価な傾斜シリーズ再構成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。
- シリアル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迅速に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。
- 特別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。
- 立体学用のプラグインが含まれています。
メッシュ
- 最終的な動画や分析のために、輪郭をメッシュに素早く生成します。
- チューブと任意のメッシュに対して複数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判断するための空間分析。

参照

参考文献

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外部リンク

IMODホームページ
IMOD を使用した 3 次元画像データのコンピュータ可視化 - オリジナル IMOD 論文
コロラド大学ボルダー校

[1] Nicastro, Daniela; Schwartz, Cindi; Pierson, Jason; Gaudette, Richard; Porter, Mary E.; McIntosh, J. Richard (2006). 「クライオ電子トモグラフィーで明らかにされた軸糸の分子構造」. Science . 313 (5789): 944–948. Bibcode :2006Sci...313..944N. doi :10.1126/science.1128618. PMID 16917055. S2CID 43436284.

[2] Pelletier, Laurence; O'Tool, Eileen; Schwager, Anne; Hyman, Anthony A.; Müller-Reichert, Thomas (2006). 「Caenorhabditis elegans の中心小体形成」. 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で可視化した膵臓ベータ細胞株 HIT-T15 のゴルジ領域における細胞小器官の関係」。米国科学アカデミー紀要。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; オトゥールアイリーン; 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 ヌルニューロンの研究により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ル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中間期微小管の構成」。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). 「報酬関連の皮質入力は霊長類の大きな線条体領域を定義し、連合皮質接続と連動して、インセンティブベースの学習の基盤を提供する」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). 「データ共有のフレームワークとしての 3D マルチモーダルおよび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 を使用した 3 次元画像データのコンピューター可視化」. Journal of Structural Biology . 116 (1): 71–76. doi :10.1006/jsbi.1996.0013. PMID 8742726.