基于等高线的染色体高度曲线提取方法*

马立 李丰甜 刘波 陈瑞华 汝长海

(1.上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 20007; 2; 苏州大学 附属第一医院, 江苏 苏州 215001;3.苏州大学 机器人与微系统研究中心, 江苏 苏州 215001)

染色体核型分析是指染色体组在有丝分裂中期的表型分析,该阶段染色体的结构和数目变异可以为染色体异常引起的疾病诊断提供很好的依据,因此,核型分析在遗传学研究及医学诊断中都具有重要的价值[1- 2].

基于原子力显微镜(AFM)的染色体早期研究[3- 5]发现,染色体表面的高度分布并不均匀,波峰与波谷交替分布,且沿染色体分布的峰谷与显带后的染色体显隐带区域之间存在对应关系[6- 7].这一结果表明,显带是染色体的固有结构,显带处理只是使这种结构在光镜下可见[8].因此,在染色体核型分析中,沿染色体中心线的高度曲线最常被用来与光学显微镜(OM)的成像结果进行对比分析.目前许多研究中使用的高度曲线提取及相应的显带分析方法[9- 10]是:首先通过软件对形貌图进行处理,然后基于操作者的视觉,沿染色体中心线方向画一条直线并提取该目标直线上的高度分布,最后将其与对应的显带区段进行对比研究[11].这种高度曲线与OM显带结果之间的对应分析存在两个问题:第一,忽视了染色体样品制备过程中产生的变形,导致所提取的高度曲线不准确;第二,由于受分辨率及其他差异的影响,在基于操作者视觉的高度曲线分析中,虽然很多研究都提到了显隐带与……