توسعه‌ی فیلتری جدید برای استخراج لکّه‌های پروتیینی در تصاویر الکتروفورز ژل دو بعدی

Abstract

الکتروفورز ژل دو بعدی یکی­از روش‌های پایه و پرکاربرد در علم پروتئومیک است. درین روش، پروتیین‌های موجود در نمونه­ی اوّلیه براساس دو ویژگی وزن مولکولی و بار الکتریکی در دو بعد ازهم جدا شده و تصویری از لکّه­های پروتیینی می­دهد. به دلیل تعداد زیاد لکّه‌های پروتیینی موجود دریک ژل نمونه که نزدیک به هم قرار دارند، پردازش تصاویر فرآیندی پیچیده است. وجود منابع نویز و آرتیفکت هم­چون شکستگی‌ها، آرتیفکت‌های ناشی­از رنگ‌آمیزی، رگه‌ها و موارد دیگر، جداسازی نواحی تصاویر با چالش‌های گوناگونی مواجه است. درین پژوهش، برپایه­ی ویژگی‌های مکان/مقیاس، مشتقّات مرتبه­ی دوم و مقادیر ویژه­ی هیشین تصویر، برای بهبود لکّه­های پروتیینی و جداسازی نواحی لکّه از پس­زمینه، فیلتری جدید ارائه شد. تصاویر الکتروفورز ژل دو بعدی ناحیه­بندی شده و مکان و تعداد لکّه­های موجود در تصاویر، با این فیلتر بهتر تشخیص داده­شد. الگوریتم پیشنهادی توانایی جداسازی نواحی لکّه­ی پروتیینی را با نرخ TPR برابر 6_/78 درصد و با نرخ FPR برابر 9_/14 درصد از نواحی پس­زمینه دارد. درحالی که آستانه گذاری اوتسو و حوضچه­ی آبریز به ترتیب: با نرخ­های 4_/71 درصد و 7_/25 درصد، و با نرخ­های 9_/53 درصد و 1_/8 درصد جداسازی می‌نمایند. بررسی تعداد لکّه­های صحیح استخراج شده در روش پیشنهادی، می­تواند با دقّت 6_/83 درصد و با نرخ TPR برابر 1_/81 درصد محل قرار‌گیری لکّه­ها را تشخیص دهد. در صورتی که روش­های اوتسو، حوضچه­ی آبریز و مایلون به ترتیب: با دقّت 4_/65 درصد و با نرخ برابر 3_/78 درصد، دقّت 7_/27 درصد و با نرخ 2_/68 در‌صد، دقّت 0_/74 درصد و با نرخ 7_/72 در‌صد، مکان لکّه­ها را تشخیص می‌دهد. نتایج روش پیشنهادی، دقّت و توانایی بالاتری را در ناحیه‌بندی تصویر، نسبت به روش­های دیگر نشان داد.