Mining images of microbial communities for morphological characteristics in a support of clinical decision making

Abstract

Um biofilme é uma comunidade de microrganismos envoltos por uma matriz extracelular produzida pelos próprios, que lhes garante proteção. Os biofilmes representam um problema para a saúde pública pois facilmente encontram-se em dispositivos médicos, podendo causar problemas graves para os pacientes. Estudos prévios indicam algumas alterações observáveis do aspeto físico e bioquímico das comunidades microbianas na resposta à resistência e à virulência. Assim a morfologia da comunidade pode ser um indicativo da reação regulatória associada com fenómenos de patogenicidade microbiana. O objetivo deste trabalho é por um lado a criação de um novo sistema de classificação de morfologia de colonia com medidas extraídas de softwares de imagem por outro lado, o estudo da classificação morfológica existente e do novo sistema de classificação, através de técnicas de mineração de dados com o objetivo de ajudar nestas classificações. Apresentamos vários softwares como solução que vão desde a caraterização da estrutura dos biofilmes até a caraterização de morfologia de colonia

Biofilms are communities of microorganisms embedded in a self-produced extracellular matrix, adherent to an inanimate, biotic surface that provides them with protection. Biofilms are a healthcare problem since they can be found in several medical devices and end up causing problems for the patients. Previous studies have reported observable physical and biochemical changes of microbial communities associated with resistance and virulence response. This suggests that the morphology of a biofilm is a marker for regulatory interplays associated with the microbial phenomenon of pathogenicity. The aims of this work are on the one hand, create a novel system of colony morphological classification with measurements extract from image software on the other hand study the current manual morphological classification and the novel one through data mining techniques. Here we present several software solutions to facilitate the process, from the determination of biofilm structure to the characterisation of colony morphology.