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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1459| Correlación a color para la identificación de diferentes estadíos de Vibrio cholerae O1 Optical color correlation for recognition of different stages of vibrio cholerae 01 | |
| Rosa Reyna Mouriño Pérez | |
| JOSUE ALVAREZ BORREGO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Ciencias del mar, Cólera vibrión | |
| El cólera es una infección intestinal aguda de aparición súbita que ha cobrado un gran número de vidas a través de la historia. Esta enfermedad representa en la actualidad, uno de los problemas de salud pública más importantes para la humanidad por su relación con los cambios climáticos globales. En la década pasada se documentó el origen estuarino del Vibrio cholerae O1 y se vinculó con diversos organismos marinos, en este sentido se ha propuesto que el conocimiento de la ecología de la bacteria en el océano y en las zonas costeras orientaría mucho en el conocimiento sobre la aparición, diseminación y manejo de las pandemias de cólera que azotan a la humanidad. La vigilancia cualitativa y cuantitativa del Vibrio cholerae O1 ha representado un problema para los investigadores por la complejidad y costo de las técnicas para aislarlo, por el número de muestras que se requieren para hacer una adecuada observación del bacilo y por los diferentes estadios en los que puede presentarse. En este sentido se llevó a cabo un estudio para evaluar la utilidad de los sistemas ópticos para la identificación del Vibro cholerae O1 cultivable y no cultivable teñido por inmunofluorescencia, utilizando una metodología novedosa de correlación a color y de reconocimiento invariante a rotación, escala y posición en el análisis de muestras de laboratorio y ambientales, para contribuir a facilitar el trabajo de vigilancia y conocimiento de la ecología del bacilo del cólera. Se inoculó un microcosmos de agua de mar simulada con 0.5% de peptona y 20% de salinidad para desarrollar todos los estadios del Vibrio cholerae O1. Muestras del microcosmos, de agua de mar con y sin la bacteria y del control negativo, se procesaron con la técnica de inmunofluorescencia. Las muestras observaron en un microscopio de epifluorescencia y se grabaron imágenes de cada una de ellas con una cámara CCD. Cada imagen se descompuso en canales RGB y se llevó a cabo una simulación numérica para identificar a la bacteria en cada una de las imágenes problema mediante correlación a color sin invariancias e invariante. En las 94 imágenes tomadas de las muestras positivas del microcosmos se observó en el canal rojo una media del valor absoluto de correlación de 24.77±14.06, en el verde de 265.20±I14.25 y en el azul de 23.62±14.06, estos valores fueron significativamente diferentes (p˂0.001) con respecto a los encontrados en las 15 muestras sin la bacteria, donde se presentaron valores de correlación altos en los canales rojo y azul. En las 33 muestras ambientales positivas y las 34 negativas los resultados también fueron diferentes (p˂0.001). La sensibilidad del sistema fue de 64% para la técnica sin invariancias y de 94% cuando se utilizó un preprocesamiento de las imágenes. La especifidad fue del 85%. En cuatro de las 34 escenas negativas el resultado fue dudoso y se obtuvo un falso negativo. Fue posible contar el número de bacterias en cada imagen. No se encontró variación al repetir las correlaciones y las variaciones entre las imágenes fueron mínimas. El reconocimiento invariante a posición, escala y rotación se hizo con la transformada de escala y los resultados de la identificación fueron adecuados, la ubicación de los picos de correlación en el canal verde depende del ángulo (eje x) y del tamaño (eje y) con respecto al filtro. Este procedimiento incrementó los valores absolutos de correlación con respecto a la correlación sin invariancias. El reconocimiento positivo de la bacteria se hizo cuando había picos de correlación en el canal verde y ausencia o picos muy bajos en los canales rojo y azul. La discriminación con respecto de otras partículas fue cuando había indistintamente picos de correlación en los tres canales. En conclusión, los sistemas ópticos de correlación a color son una herramienta útil para la identificación del Vibrio cholerae O1 en muestras de laboratorio y ambientales con una alta confiabilidad y validez. Cholera is an acute intestinal infectious disease. It has claimed many lives throughout history, and it continues to be a global health threat. Cholera is considered one of the most important emergence diseases due its relation with global climate changes. In 80´s the estuarine origin of Vibrio cholerae O1 and its link with marine organisms was documented. But there are many questions about bacteria ecology still. The knowledge about its behavior in the ocean and coastal zones could let predict the outbreaks and spread of cholera pandemics. The long-term environmental monitoring, in this case, the Vibrio cholerae O1 in seawater could be the answer to many of questions around the cholera. The different human-driven techniques to recognize the bacteria have had some troubles in the reliability. The automated methods like the optical systems represent a new possibility to make better measurements about the presence and quantity of this microoganism in its natural environment. The automatic systems eliminate the observer bias and reduce the analysis time. The goal of this work is evaluate the utility of coherent optical systems with color correlation for the recognition of Vibrio cholerae O1 in culturable and non-culturable stage stained with direct inmunofluorescence in laboratory and environmental samples. And evaluate the scale transform to make invariante recognition. A microcosms of seasalt with 0.5% of peptone and 20% of salinity was inoculated with Vibrio cholerae O1 to develop all the stages of bacteria. Samples of microcosms and seawater with and without cholera bacillus were observed in an epifluorescence microscope. Images of scenes was recorded with a CCD camera and decomposed in three channels RGB. A numeric simulation was developed to identify the bacteria in the different samples with color correlation techniques. In 94 images of positive samples of microcosm, we observed a mean of absolute correlation values of 24.77±14.06 in red cannel, 265.20± 114.25 in green channel and 23.62±14.06. The mean was different form those of 15 negative samples (p˂0.001). In 33 positive environmental samples and 34 negative means of correlation coefficients were different (p˂0.001). in each channel. The sensibility of the system with environmental samples was of 64% and 94% with preprocessing. The specificity was of 85%. We found a non-clear recognition in four of the 34 negative samples, and a false positive. We could count bacteria in each image. There was not variation when we repeated the correlation and the variation between images correlation was mínimum. The position, scale and rotation invariant recognition was made with scale transform. In all cases the bacteria was identified. The correlation peaks position in green channel output depended of differences of bacteria angle 0 in x-axis and size in y-axis in problem images with filter image. This technique increased the correlation coefficients. The algorithm to recognize Vibrio cholerae O1 was the presence of correlation peaks in green channel output and absence in red and blue channels. The discriminate criterion was the presence of correlation peaks in red, green and blue channels. In conclusion, the color correlation optical systems are useful tool to identify Vibrio cholerae O1 in laboratory and environmental saamples with a high reliability. | |
| CICESE | |
| 1999 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Mouriño Pérez,Rosa R.1999.Correlación a color para la identificación de diferentes estadíos de Vibrio cholerae O1.Tesis de Doctorado en Ciencias.Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada,Baja California.120 pp. | |
| PECES Y FAUNA SILVESTRE | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ecología Marina |
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