流式课堂|双指数与对数在流式数据分析中的应用

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。

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。

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。

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。

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）。

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 ：

当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；

当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）。