Analisis fasa data pengimejan spektrometri jisim menggunakan MALDI-TOFMS resolusi tinggi “NewSpiralTOF™” dan analisis komponen puncak
MSTips No. 528
Pengimejan spektrometri jisim penyahjerapan/pengionan laser berbantukan matriks (MALDI-MSI) digunakan untuk menggambarkan penyetempatan protein, peptida, metabolit dan ubat pada permukaan sampel. Dalam MALDI-MSI, spektrum jisim sering dipengaruhi oleh pelbagai sebatian pada bahagian sampel selain puncak sebatian sasaran, menjadikan pemisahan jisim menggunakan spektrometer jisim resolusi tinggi penting. Sebaliknya, apabila pelbagai puncak, termasuk isobar, diperhatikan dalam spektrum jisim, mencipta dan menganalisis imej jisim yang diekstrak bagi setiap puncak adalah sangat memakan masa. Oleh itu, untuk analisis data yang cekap, pengekstrakan corak spektrum jisim ciri dan analisis fasa berdasarkannya adalah penting. Laporan ini memperkenalkan kaedah analisis fasa menggunakan analisis komponen verteks (VCA). Tambahan pula, kaedah pengurangan hingar berasaskan pembelajaran mesin (FINE-AI Filter) telah digunakan sebagai langkah prapemprosesan.
Eksperimen
VCA mengekstrak ahli hujung (spektrum jisim piksel yang mewakili setiap fasa) daripada set data hiperspektral MALDI-MSI untuk bilangan fasa tertentu. Piksel yang mengandungi ahli hujung dipanggil piksel tulen. Dalam VCA, spektrum jisim piksel selain piksel tulen diwakili sebagai gabungan linear ahli hujung yang diekstrak. Konsep ini digambarkan dalam Rajah 1. Petak biru dalam Rajah 1 mewakili kawasan data imej jisim. Dari situ, ahli hujung yang paling berciri diekstrak daripada piksel tulen yang sama dengan bilangan fasa (4 titik biru). Piksel yang tinggal diwakili sebagai gabungan linear empat ahli hujung ini. Contohnya, piksel titik merah diwakili sebagai jumlah empat ahli hujung piksel tulen yang didarab dengan 0.70, 0.20, 0.04 dan 0.06, masing-masing. Di sini, kita dapat melihat bahawa pekali yang digunakan pada ahli hujung setiap fasa untuk setiap piksel boleh dipetakan. Iaitu, ia menunjukkan sumbangan setiap ahli hujung kepada setiap piksel dan membolehkan analisis fasa. Rajah 2 menunjukkan peta untuk setiap fasa dan imej bertindih.
Rajah 1 Pengekstrakan anggota hujung dalam VCA
Rajah 2 Mencipta peta fasa dalam VCA
Hasilnya
Kaedah VCA yang diterangkan pada halaman sebelumnya telah digunakan pada data MSI lipid dalam bahagian tisu otak tikus. Pertama, spektrum jisim purata dicipta daripada data MSI. Pelbagai puncak lipid diperhatikan dalam m/z Julat 700 – 1000. Senarai puncak yang diperoleh daripada spektrum jisim purata ini dinyahisotop, dan 200 imej jisim yang diekstrak dicipta dalam susunan menurun keamatan ion. Rajah 3 (kiri) menunjukkan 75 imej jisim yang diekstrak ini. Seterusnya, penambahbaikan kualiti imej dilakukan pada 200 imej jisim yang diekstrak menggunakan penapis FINE-AI. Keputusan untuk 75 imej ini, sepadan dengan yang terdapat dalam Rajah 3 (kiri), ditunjukkan dalam Rajah 3 (kanan). Rajah 4 menunjukkan keputusan penggunaan VCA (dengan 4 fasa) pada 200 imej jisim yang diekstrak selepas penapisan FINE-AI. Dengan meningkatkan kualiti imej imej jisim yang diekstrak dengan penapis FINE-AI, pengesanan piksel tulen menjadi lebih mudah dengan VCA. VCA membolehkan pemisahan ke dalam setiap fasa dan perbandingan spektrum jisim piksel tulen dalam setiap fasa. Di samping itu, untuk data MSI, ia juga mungkin untuk menjana spektrum jisim yang ditimbang dan dijumlahkan mengikut taburan keamatan peta fasa VCA untuk setiap piksel, membolehkan perbandingan spektrum jisim yang lebih terperinci antara fasa (Rajah 5).
Kesimpulan
Data MALDI-MSI beresolusi tinggi dianalisis menggunakan VCA untuk mengekstrak corak spektrum ciri dan melaksanakan analisis fasa berdasarkannya. Ia juga didapati bahawa penggunaan peningkatan kualiti imej menggunakan penapis FINE-AI sebagai langkah prapemprosesan menjadikan VCA lebih berkesan.
Rajah 3 Penambahbaikan kualiti imej menggunakan Penapis FINE-AI sebagai langkah pra-pemprosesan untuk VCA.
Rajah 4 Keputusan VCA
Rajah 5 Penjanaan dan perbandingan spektrum jisim untuk setiap fasa.
Rumusan berdasarkan bidang
Komponen Elektrik / Elektronik
Lebih Banyak Produk
Adakah anda seorang profesional perubatan atau kakitangan yang terlibat dalam penjagaan perubatan?
Tidak
Sila diingatkan bahawa halaman ini tidak bertujuan untuk memberikan maklumat tentang produk kepada orang ramai.