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流式课堂 | 双指数与对数在流式数据分析中的应用

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本文重点介绍流式结果中坐标轴的显示方式、对数和双指数的转换及坐标轴的调整。


常用的三种流式图的坐标轴显示方式,包括Linear(线性),Logarithmic(对数),Biex(双指数),如图1。

FSC和SSC坐标轴均为Linear(线性)SSC坐标轴为Linear(线性);CD3坐标轴为Logarithmic(对数)SSC坐标轴为Linear(线性);CD3坐标轴为Biex(双指数)

图1:小鼠脾脏样本,三种坐标轴结果
左:FSC和SSC坐标轴均为Linear(线性)
中:SSC坐标轴为Linear(线性);CD3坐标轴为Logarithmic(对数)
右:SSC坐标轴为Linear(线性);CD3坐标轴为Biex(双指数)


01 Linear(线性)

Linear(线性)坐标轴刻度呈线性递增。其优点是,当检测信号跨度范围较小时,能更明显地呈现显示范围内信号的差异。常见使用Linear(线性)呈现方式的有:细胞直径FSC(前向散射)、细胞内颗粒度SSC(侧向散射)以及细胞周期实验中的DNA含量等。

其缺点是,在分析跨度范围较大的荧光信号时,Linear坐标轴不能很好地展示荧光信号,如图2左。

CD4和CD8坐标轴均为Linear(线性)CD4和CD8坐标轴均为Logarithmic(对数)

图2:人外周血样本,CD4和CD8,线性和对数坐标轴结果对比
左:CD4和CD8坐标轴均为Linear(线性)

右:CD4和CD8坐标轴均为Logarithmic(对数)


但也有特殊情况——例如,在外周血免疫分型的分析中,为了使粒细胞群分辨得更清楚,可以在SSC坐标轴选择对数,如图3右。

SSC坐标轴为Linear(线性);CD45坐标轴为Biex(双指数)SSC坐标轴为Logarithmic(对数);CD45坐标轴为Biex(双指数)

图3:人外周血样本,SSC,线性和对数坐标轴结果对比
左:SSC坐标轴为Linear(线性);CD45坐标轴为Biex(双指数)

右:SSC坐标轴为Logarithmic(对数);CD45坐标轴为Biex(双指数)


02 Logarithmic(对数)

Logarithmic(对数)坐标轴刻度呈指数递增。其优点是,在检测信号跨度范围较大时,使群体更聚集,能更明显地呈现显示范围内信号的差异。常见使用Logarithmic(对数)呈现方式的有:流式抗体检测、Annexin V凋亡检测等实验检测的荧光信号。

其缺点是负值信号问题,即在某些检测结果中(因为阳性信号过强或电压设置较低),坐标轴选Logarithmic会发现有些信号压轴或者显示不出来(可通过画门观察百分比),见图4左。

SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Logarithmic(对数)SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Biex(双指数)

图4:小鼠脾脏样本,CD8,对数和双指数坐标轴结果对比
左:SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Logarithmic(对数)
右:SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Biex(双指数)


03 Biex(双指数)

Biex(双指数)坐标轴刻度呈指数递增。其优点是,数值较小时具有线性的优势,能展示细节;数值较大时具有对数的优势,群体更聚集。常见使用Biex(双指数)呈现方式的是存在负值信号(荧光信号较弱)的各种流式及相关的实验结果

其缺陷在于,Biex是自动根据最小值计算的,如果标本有极少数异常细胞荧光强度特别低,阴性群体和弱阳性会被压缩,视觉上群体的分布就改变了,甚至可能在荧光强度较低的区域出现两群信号,见图5右。因此,我们会发现很多仪器默认的荧光通道坐标轴是Logarithmic(对数),而不是Biex(双指数)。

SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Logarithmic(对数)SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Biex(双指数)

图5:小鼠脾脏样本,CD8,对数和双指数坐标轴结果对比
左:SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Logarithmic(对数)
右:SSC坐标轴为Linear(线性);CD8坐标轴为Biex(双指数)


小结 :

检测信号跨度范围较小,如FSC、SSC以及细胞周期的DNA含量,其坐标轴基本选择Linear(线性),特殊要求除外;

检测信号跨度范围较大,如抗原指标的荧光信号,坐标轴多选择Logarithmic(对数);

如果需要分析的荧光信号接近负值区域,坐标轴可以选择Biex(双指数)。



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