Praca doktorska
Miniatura
Pliki
0000-DR-212269-praca.pdf11.58 MB
Licencja
FairUseKorzystanie z tego materiału możliwe jest zgodnie z właściwymi przepisami o dozwolonym użytku lub o innych wyjątkach przewidzianych w przepisach prawa. Korzystanie w szerszym zakresie wymaga uzyskania zgody uprawnionego.
 

Algorithms for Computational Mass Spectrometry Based on the Optimal Transport Theory

Uproszczony widok
dc.abstract.enIn this dissertation, we present a novel approach to developing computational methods for the analysis of mass and nuclear magnetic resonance spectra. We start with the discussion of the state-of-the-art approaches, illustrated by a study of nuclear magnetic resonance spectra of St John's wort extracts. We describe the need for mathematical theory for comparison of spectra of different molecules and with different resolutions. We then describe how to use the notion of optimal transport of signal and the Wasserstein distance to develop algorithms for fitting a linear combination of reference spectra to a spectrum of a mixture of chemical compounds. The algorithm makes it possible to accurately estimate the amounts of compounds with overlapping spectra. We finish the dissertation with an application of our methods to the problem of segmentation of mass spectrometric images, where we show that they allow for obtaining biologically accurate and meaningful results when other common approaches fail. Our results are applicable for various types of spectrometry and spectroscopy, including NMR spectroscopy and mass spectrometry.
dc.abstract.plW niniejszej rozprawie przedstawiamy nowe podejście do projektowania metod obliczeniowych do analizy widm masowych oraz widm magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR). Rozprawę rozpoczynamy omówieniem obecnie stosowanych metod na przykładzie analizy widm NMR wyciągów z dziurawca. Uzasadniamy potrzebę opracowania aparatu matematycznego do porównywania widm różnych cząsteczek oraz o różnej rozdzielczości. Następnie opisujemy, w jaki sposób wykorzystać koncepcję optymalnego transportu sygnału i odległości Wassersteina do opracowania algorytmu dopasowującego kombinację liniową widm referencyjnych do widma mieszaniny związków chemicznych. Metoda ta pozwala na dokładną estymację zawartości związków o nakładających się widmach. Rozprawę kończymy zastosowaniem opracowanych metod do analizy obrazów spektrometrycznych, gdzie pokazujemy, że pozwalają one na otrzymanie biologicznie znaczących wyników nawet gdy inne metody zawodzą. Podejście do analizy widm zaprezentowane w niniejszej pracy ma zastosowanie do różnych typów spektrometrii i spektroskopii, wliczając w to spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego oraz spektrometrię mas.
dc.affiliation.departmentWydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki
dc.contributor.authorCiach, Michał
dc.date.accessioned2023-02-24T06:38:32Z
dc.date.available2023-02-24T06:38:32Z
dc.date.defence2023-03-06
dc.date.issued2023-02-24
dc.description.additionalLink archiwalny https://depotuw.ceon.pl/handle/item/4482
dc.description.promoterGambin, Anna
dc.description.promoterValkenborg, Dirk
dc.identifier.urihttps://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/4482
dc.language.isoen
dc.rightsFairUse
dc.subject.enNMR spectroscopy
dc.subject.enRegression of Mass Spectra
dc.subject.enImage Segmentation
dc.subject.enMass Spectrometric Image
dc.subject.enComputational Methods
dc.subject.enWasserstein Distance
dc.subject.enOptimal Transport
dc.subject.enMass Spectrometry
dc.subject.enWasserstein Regression
dc.subject.plSpektroskopia NMR
dc.subject.plRegresja Widm Masowych
dc.subject.plSegmentacja Obrazów
dc.subject.plObrazowanie Spektrometryczne
dc.subject.plMetody Obliczeniowe
dc.subject.plOdległość Wassersteina
dc.subject.plTeoria Optymalnego Transportu
dc.subject.plSpektrometria Masowa
dc.subject.plRegresja w metryce Wassersteina
dc.titleAlgorithms for Computational Mass Spectrometry Based on the Optimal Transport Theory
dc.title.alternativeAlgorytmy obliczeniowej spektrometrii mas oparte na teorii optymalnego transportu
dc.typeDoctoralThesis
dspace.entity.typePublication