Towards automated detection of dicentric chromosomes in metaphase images
Date
2021-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The aim of the proposed research is to investigate methods to identify objects
of interest and classify dicentric and normal chromosomes in metaphase images
using suitable digital image processing techniques. Dicentric chromosomes are
abnormal chromosomes with two centromeres (instead of one) created by a
variety of processes, including irradiation. When a chromosome is exposed to
radiation, two chromosome segments, each with a centromere may join together
resulting in a dicentric chromosome. An acentric fragment, i.e. a partial
chromosome with no centromere, is also formed. The first stage of the proposed
system is geared towards the detection of objects of interest, i.e. isolated
normal and isolated dicentric chromosomes, as well as acentric fragments and
clusters of overlapping chromosomes. The last stage of the proposed system
is geared towards the classification of isolated chromosomes as either normal
or dicentric. The proposed system automatically detects objects of interest
not associated with dirt. The classification of the aforementioned objects into
isolated and clustered chromosomes, as well as acentric fragments, is conducted
manually, while the automation of this stage is reserved for future work. The
proposed system subsequently automatically categorises isolated chromosomes
as either normal or dicentric. It is demonstrated that the system correctly
detects and classifies a significant number of the aforementioned chromosomes
within metaphase images provided by iThemba LABS.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die voorgestelde navorsing is om metodes te ondersoek wat voorwerpe van belang in metafase-beelde identifiseer en disentriese en normale chromosome met behulp van geskikte beeldverwerkingstegnieke klassifiseer. Disentriese chromosome is abnormale chromosome met twee sentromere (in plaas van een) wat deur verskeie prosesse, insluitende bestraling, geskep word. Wanneer ’n chromosoom aan bestraling blootgestel word, kan twee chromosoomsegmente, elk met ’n sentromeer, saamgevoeg word wat ’n disentriese chromosoom tot gevolg het. ’n Asentriese fragment, dit wil sˆe ’n gedeeltelike chromosoom sonder ’n sentromeer, word ook gevorm. Die eerste fase van die voorgestelde stelsel is op die opsporing van voorwerpe van belang gerig, dit wil sˆe ge¨ısoleerde normale en ge¨ısoleerde disentriese chromosome, sowel as asentriese fragmente en groepe van oorvleulende chromosome. Die laaste fase van die voorgestelde stelsel is op die klassifikasie van ge¨ısoleerde chromosome as normaal of disentries gerig. Die voorgestelde stelsel bespeur outomaties voorwerpe van belang wat nie met vuilheid verband hou nie. Die klassifikasie van bogenoemde voorwerpe as ge¨ısoleerde en gegroepeerde chromosome, asook asentriese fragmente, word met die hand gedoen, terwyl die outomatisering van hierdie fase vir toekomstige werk gereserveer is. Die voorgestelde stelsel kategoriseer vervolgens ge¨ısoleerde chromosome outomaties as normaal of disentries. Daar word aangetoon dat die stelsel ’n beduidende aantal van bogenoemde chromosome korrek opspoor en klassifiseer binne die metafase-beelde wat deur iThemba LABS verskaf is.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die voorgestelde navorsing is om metodes te ondersoek wat voorwerpe van belang in metafase-beelde identifiseer en disentriese en normale chromosome met behulp van geskikte beeldverwerkingstegnieke klassifiseer. Disentriese chromosome is abnormale chromosome met twee sentromere (in plaas van een) wat deur verskeie prosesse, insluitende bestraling, geskep word. Wanneer ’n chromosoom aan bestraling blootgestel word, kan twee chromosoomsegmente, elk met ’n sentromeer, saamgevoeg word wat ’n disentriese chromosoom tot gevolg het. ’n Asentriese fragment, dit wil sˆe ’n gedeeltelike chromosoom sonder ’n sentromeer, word ook gevorm. Die eerste fase van die voorgestelde stelsel is op die opsporing van voorwerpe van belang gerig, dit wil sˆe ge¨ısoleerde normale en ge¨ısoleerde disentriese chromosome, sowel as asentriese fragmente en groepe van oorvleulende chromosome. Die laaste fase van die voorgestelde stelsel is op die klassifikasie van ge¨ısoleerde chromosome as normaal of disentries gerig. Die voorgestelde stelsel bespeur outomaties voorwerpe van belang wat nie met vuilheid verband hou nie. Die klassifikasie van bogenoemde voorwerpe as ge¨ısoleerde en gegroepeerde chromosome, asook asentriese fragmente, word met die hand gedoen, terwyl die outomatisering van hierdie fase vir toekomstige werk gereserveer is. Die voorgestelde stelsel kategoriseer vervolgens ge¨ısoleerde chromosome outomaties as normaal of disentries. Daar word aangetoon dat die stelsel ’n beduidende aantal van bogenoemde chromosome korrek opspoor en klassifiseer binne die metafase-beelde wat deur iThemba LABS verskaf is.
Description
Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2021.
Keywords
Chromosomes in metaphase images, Chromosome abnormalities -- Detection, Digital image processing, Dicentric chromosomes, Metaphase images, UCTD