3D-Voronoi Diagramme zur quantitativen Bildanalyse in der Interphase-Cytogenetik

Um die Anordnung von Chromosomen in Zellkernen der Interphase zu
untersuchen, wurde ein Verfahren aus der Computergeometrie
adaptiert. Dieser Ansatz basiert auf der Zerlegung von
dreidimensionalen Bildvolumen mithilfe des Voronoi-Diagramms in
konvexe Polyeder. Die graphenorientierte, geometrische Struktur
dieses Verfahrens ermöglicht sowohl eine schnelle Extraktion von
Objekten im Bildraum als auch die Berechnung morphologischer
Parameter wie Volumina, Oberflächen und Rundheitsfaktoren. In
diesem Beitrag wird exemplarisch die dreidimensionale Morphologie
von XChromosomen in weiblichen Interphasezellkernen mithilfe dieser
drei Parameter untersucht. Um diese Zellkerne mit lichtoptischen
Methoden zu untersuchen, wurden die Territorien der X-Chromosomen
mit einem molekularcytogenetischen Verfahren fluoreszierend
dargestellt. Zur Unterscheidung des aktiven und inaktiven
X-Chromosoms wurde das Barr-Körperchen zusätzlich markiert und
mithilfe eines Epifluoreszenzmikroskops, ausgerüstet mit einer
CCD-Kamera, aufgenommen. Anschließend wurden 1 2 - 2 5
äquidistante, lichtoptische Schnitte der X-Chromosomenterritorien
mit einem konfokalen Laser Scanning Mikroskop (CLSM) aufgenommen.
Diese lichtoptischen Schnitte wurden mithilfe des
Voronoi-Verfahrens segmentiert und analysiert. Methoden aus der
Computergraphik wurden zur Visualisierung der Ergebnisse
eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, daß mithilfe des
Voronoi-Verfahrens Chromosomen- Territorien anhand der
morphologischen Parameter zuverlässig beschrieben werden können.