光漂白動力学の動的モード分解による蛍光顕微鏡におけるスペクトル類似染料の画像セグメンテーションと分離【JST・京大機械翻訳】

Wuestner, D.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202216927643666 整理番号：22P0316625

光漂白動力学の動的モード分解による蛍光顕微鏡におけるスペクトル類似染料の画像セグメンテーションと分離【JST・京大機械翻訳】

Image segmentation and separation of spectrally similar dyes in fluorescence microscopy by dynamic mode decomposition of photobleaching kinetics

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発行年： 2022年03月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年03月02日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

【背景】蛍光顕微鏡における画像分割は,しばしば蛍光プローブ(カラーベースセグメンテーション)のスペクトル分離または個々の画像領域(強度ベースセグメンテーション)における有意な強度差に基づいている。これらのアプローチは,色素蛍光が,他の採用されたプローブと強い細胞自己蛍光を有する大きなスペクトル重複を示すならば失敗する。【結果】ここでは,動的モード分解(DMD)に基づく漂白動力学を決定し,自己蛍光から異なるプローブまたは染料分子を区別するために,推定光漂白動力学を用いる新規モデルフリーアプローチを提示した。DMDは複雑な時空間データにおける動的事象を検出し定量化するためのデータ駆動計算法である。ここで,DMDを用いて,線虫Caenorhabditis elegansにおける細胞自己蛍光のものと比較して,蛍光ステロールプローブ,デヒドロエルゴステロール(DHE)の光漂白特性を測定した。これらの動的モードの分解が正確な画像セグメンテーションを可能にし,それによって,漂白プロセスのための特定のモデルを呼び起こさずに自己蛍光からプローブを分離することを示した。第2の応用において,色素特異的光漂白のDMDを用いて,2つの緑色蛍光色素,NBD標識スフィンゴ脂質およびアレキサ488-トランスフェリンを分離し,それによってそれらを異なる細胞区画に割り当てた。【結論】動的モードのデータベースの分解を用いて,画像セグメンテーション,自己蛍光および画像ノイズ除去からのプローブの識別のための細胞および組織における蛍光プローブの空間的に変化する光退色を分析することができた。新しい方法は,動的蛍光イメージングデータの分析において広い応用を見つけるべきである。【JST・京大機械翻訳】

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医用画像処理

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