Extração de informações de imagens fluorescentes de microarranjos digitais de PCR hexagonais

LI Shu-li ,  

LI Jin-ze ,  

GUO Zhen ,  

ZHU Wen-yan ,  

ZHOU Lian-qun ,  

ZHANG Zhi-qi ,  

摘要

Imagens de microarranjos digitais de PCR em formato hexagonal empilhado possuem unidades pequenas e arranjo denso, resultando em sinais fluorescentes fracos e suscetibilidade à distribuição desigual de luz, dificultando a localização dos pontos de amostra. Este artigo propõe um algoritmo de endereçamento de pontos de amostra para imagens fluorescentes hexagonais de três canais baseado em morfologia, além de um método para extração de informações de imagens digitais de PCR, possibilitando o reconhecimento rápido e eficaz de sinais fluorescentes biomoleculares fracos em chips de microarranjos. É realizado o registro e a fusão das imagens dos diferentes canais para alinhar os pontos de amostra; a região de pontos válidos é selecionada por meio do aumento do contraste da imagem, e o efeito da distribuição desigual da iluminação é removido com base em um algoritmo gamma melhorado. Um algoritmo morfológico identifica pontos densamente dispostos, segmenta as unidades do microarranjo e extrai as informações fluorescentes biomoleculares de cada ponto. O processamento de uma imagem de chip digital de PCR com aproximadamente 20.000 microunidades leva menos de 20 segundos, reduzindo o tempo de processamento em três ordens de magnitude em comparação aos métodos existentes para a mesma quantidade de pontos; a precisão do reconhecimento dos pontos atinge 98,79% e a precisão dos cálculos da informação biológica (número de cópias) chega a 96,2% em comparação com instrumentos padrão. O método proposto baseado em morfologia para o endereçamento de pontos de imagens fluorescentes hexagonais de três canais supera a dificuldade de localização dos pontos em imagens fluorescentes empilhadas em formato hexagonal, permitindo a obtenção rápida e precisa de informações biológicas, estabelecendo uma base para a quantificação precisa da tecnologia de PCR digital.

关键词

imagens fluorescentes biológicas; hexagonal; microarranjos digitais de PCR; endereçamento e localização

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