液滴數(shù)字PCR是在傳統(tǒng)PCR技術(shù)基礎(chǔ)上的第三代技術(shù),該技術(shù)主要是經(jīng)過(guò)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）,通過(guò)對(duì)液滴圖像的識(shí)別與檢測(cè)來(lái)對(duì)DNA中的核酸分子進(jìn)行精確的定量即絕對(duì)定量。但在以往對(duì)液滴圖像識(shí)別結(jié)果讀出的過(guò)程中,通常采取人工查數(shù)的方式,這種情況下往往會(huì)因?yàn)闃O其龐大的核酸數(shù)量而造成統(tǒng)計(jì)困難,或是在反應(yīng)核酸液滴極少的情況下容易出現(xiàn)識(shí)別失誤。本文針對(duì)上述情況,通過(guò)對(duì)數(shù)字PCR液滴圖像進(jìn)行相關(guān)處理以及算法優(yōu)化提高識(shí)別效率,從液滴圖像采集到完成一系列圖像處理來(lái)實(shí)現(xiàn)液滴的精確識(shí)別。本文共從三個(gè)方面著手來(lái)提高液滴圖像識(shí)別的精度:第一個(gè)方面從圖像灰度化、圖像平滑去噪和基于分?jǐn)?shù)階微分的圖像增強(qiáng)等方面對(duì)液滴圖像進(jìn)行預(yù)處理;第二個(gè)方面為基于粒子群優(yōu)化的閾值液滴圖像檢測(cè),將粒子群優(yōu)化結(jié)合大津法進(jìn)行液滴分割,并將得到的二值圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)優(yōu)化;第三個(gè)方面為基于分水嶺算法與Canny邊緣檢測(cè)的合并,簡(jiǎn)介分水嶺算法的原理和各類邊緣檢測(cè)算子,并將距離變換結(jié)合分水嶺分割并與改進(jìn)的Canny邊緣檢測(cè)合并,通過(guò)最終圖像識(shí)別能得出算法優(yōu)化的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)優(yōu)化的算法,在對(duì)液滴進(jìn)行檢測(cè)分析時(shí),在邊緣增強(qiáng)方面能得到非常好的效... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)理工大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)字PCR工作原理圖

圖 1.2 數(shù)字 PCR 和傳統(tǒng) PCR 比較示意圖Fig 1.2 A schematic comparison of digital and traditional PCR傳統(tǒng)的 PCR 中主要采用的多孔管或者 PCR 管來(lái)作為培養(yǎng)容器，在測(cè)試過(guò)程中需要使用多個(gè) PCR 管才能夠滿足其檢測(cè)需要，在試劑需求量方面也很大，這樣就造成了不必要的浪費(fèi)，其檢測(cè)結(jié)果存在靈敏度不高以及準(zhǔn)確度低下等問(wèn)題。在進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)，并不是無(wú)限制的擴(kuò)增，實(shí)際情況上是當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物濃度達(dá)到一定值時(shí)，使得擴(kuò)增反應(yīng)達(dá)到飽和效果，成為飽和值，這個(gè)值為1110分子/微升，可以通過(guò)公式（1-1）來(lái)計(jì)算原始模版分子的數(shù)量：3011n 210 /20LLμμ×= （1-1）通過(guò)多次試驗(yàn)可以得知，初始模版上的分子數(shù)不能夠低于 2000，如果低于這個(gè)數(shù)字，其反應(yīng)時(shí)成功率以及重復(fù)性會(huì)比較差，主要原因是在反應(yīng)溶液中存在大量的 DNA 和待檢測(cè)的單分子，這些分子之間存在競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)引物二聚體和 PCR抑制劑[11]，也是降低單分子檢測(cè)成功率的一個(gè)非常重要的因素，單分子擴(kuò)增時(shí)所

圖 1.3 液滴數(shù)字 PCR 平臺(tái)原理示意圖Fig1.3 schematic diagram of droplet digital PCR platform1.4.2 數(shù)字 PCR 檢測(cè)流程數(shù)字PCR在對(duì)DNA進(jìn)行檢測(cè)時(shí)已經(jīng)形成了一套完備的流程，其流程步驟如下（1）取樣和試劑制備，對(duì)需要檢測(cè)的 DNA 進(jìn)行取樣，并針對(duì)該 DNA 制CR 擴(kuò)增時(shí)需要的試劑。（2）制備微滴，主要原理是對(duì)把液滴存在油相中，具體方法是水動(dòng)力法，在水動(dòng)力法下可以分為三大類：T 型通道法、共流聚焦法和流動(dòng)聚焦法。其中用的為第一種方法，其主要特點(diǎn)就是制作時(shí)間短且包裹性較強(qiáng)。T 型通道法示如圖 1.4 所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的原理及其應(yīng)用[J]. 安鋼力.  中國(guó)現(xiàn)代教育裝備. 2018(21)
[2]微滴式數(shù)字PCR定量檢測(cè)杏仁露中杏仁、花生源性成分[J]. 郭楠楠,張巖,李永波,張濤,張雅倫,周巍,王紅.  食品科學(xué). 2019(14)
[3]數(shù)字PCR在功能核酸精準(zhǔn)檢測(cè)中的研究進(jìn)展[J]. 劉曉,朱鵬宇,王垚,朱水芳,付偉.  生物技術(shù)通報(bào). 2018(09)
[4]數(shù)字PCR技術(shù)在病原生物學(xué)研究中的應(yīng)用[J]. 陳愛平.  海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志. 2017(03)
[5]微滴數(shù)字PCR技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙治國(guó),崔強(qiáng),趙林立,王海艷,李剛,劉來(lái)俊,敖威華,馬彩霞.  中國(guó)生物工程雜志. 2017(06)
[6]數(shù)字PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因成分檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 付海濱,閆超杰,李姝,劉曉超,張敏.  遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(01)
[7]微滴式數(shù)字PCR技術(shù)進(jìn)展[J]. 王琦,范穎.  中國(guó)醫(yī)學(xué)前沿雜志(電子版). 2016(11)
[8]數(shù)字PCR技術(shù)原理及應(yīng)用[J]. 李春勇.  生物技術(shù)世界. 2014(11)
[9]遺傳算法粒在二維最大熵值圖像分割中的應(yīng)用[J]. 歐萍,賀電.  計(jì)算機(jī)仿真. 2011(01)
[10]蒙特卡羅方法與擬蒙特卡羅方法解線性方程組[J]. 賴斯,盧秀玉.  東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(02)

博士論文
[1]微滴數(shù)字PCR技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)非小細(xì)胞癌患者血漿游離DNA EGFR基因突變[D]. 邱斐.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2015

碩士論文
[1]基于微滴式數(shù)字PCR的食品中GⅡ型諾如病毒和副溶血性弧菌活菌檢測(cè)技術(shù)的研究[D]. 管錦繡.華南理工大學(xué) 2018
[2]基于微滴式數(shù)字PCR技術(shù)的甲型流感病毒絕對(duì)定量研究[D]. 馮兆民.中國(guó)疾病預(yù)防控制中心 2017
[3]梅毒螺旋體核酸檢測(cè)及基于微滴式數(shù)字PCR技術(shù)的梅毒螺旋體核酸絕對(duì)定量方法學(xué)研究[D]. 成媛媛.安徽醫(yī)科大學(xué) 2017
[4]核酸的檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究[D]. 柳方方.北京化工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3496283