用途:trackpy 用于视频显微中的单粒子追踪(SPT),基于 Crocker-Grier 算法在每帧中以亚像素精度定位亮点,再跨帧连接为连续轨迹,并据此计算均方位移(MSD)、扩散系数与运动类型(受限、正常、定向)。适用于量子点、荧光微球、囊泡、受体等标记粒子的荧光显微视频,以及胶体动力学、脂膜扩散、胞内货物运输、病毒-细胞相互作用等需要逐粒子轨迹数据的场景。
主要能力:tp.locate() 单帧检测,返回亚像素 x/y、积分质量、尺寸与偏心率;tp.batch() 批量检测多帧;tp.link() 用匈牙利算法连接轨迹,search_range 为帧间最大位移,memory 允许短暂消失;tp.filter_stubs() 去除短轨迹;tp.imsd()/tp.emsd() 计算单粒子与集合 MSD;tp.compute_drift()/tp.subtract_drift() 做漂移校正;tp.motion.characterize() 给出 alpha、D_app 等统计。支持 2D 荧光视频、3D 共聚焦 z 堆栈,并通过 pims 流式读取大图像序列。
使用方式:安装 pip install trackpy pims pandas numpy matplotlib scipy;专有格式可装 pims[bioformats] 或 aicsimageio。典型流程为 pims.open 载入 TIF 堆栈,tp.batch 检测,tp.link 连接,tp.filter_stubs 过滤,再以 mpp(微米/像素)与 fps 计算 MSD 并拟合扩散系数。3D 时对体积用 diameter=(z,y,x) 检测,link 的 search_range 可用三元组处理各向异性体素。
限制:粒子需呈亮高斯斑点于暗背景(暗斑用 invert=True);diameter 需为奇数且大致匹配斑点像素尺寸;minmass、search_range 等参数需按数据调优。需要图形界面、手动校正轨迹或与 Cellpose、StarDist 等分割器集成时,可改用 TrackMate;需要交互式可视化与手动编辑轨迹时可用 napari-trackpy。资料未提供收费、价格与平台信息。