数字胚胎连续断面数据获取及三维重建技术

发布时间：2020-11-21 17:09

　　 研究目的近年来,随着数字化医学影像设备的不断更新及计算机图像处理技术的迅速发展,人类胚胎发育的数字化与虚拟化引起了科学家和医学领域的广泛重视。人体各器官的排列方式在胚胎发育过程中就已形成,而胚胎发育过程中的先天性畸形发病率高达3%,并可导致多达四分之一的新生儿死亡,因此对正常胚胎发育的研究具有重要意义。本研究拟通过数控铣削冷冻的胚胎标本,结合计算机三维图像处理技术,探索数字胚胎连续断面数据获取和三维图像重建技术,为影像学评估胚胎发育和诊断先天畸形提供解剖学依据。本实验对3具胚胎标本的完整铣切,多器官分割,以及胚胎多器官重建,验证了技术的可行性,为以后进一步开展相关研究,开辟了新的途径。材料与方法1.选择保存的胚胎标本4具,经MRI扫描确认胚胎保存的完整性,经包埋、冷冻等过程,固定于数控铣床上,对胚胎标本进行连续断面切削,期间数码相机逐层连续拍摄断面,获得胚胎横断面结构的高清晰度二维图像。2.应用自行研制得的数据处理软件Digihuman Reconstruction System,在胚胎标本断面二维图像上分割各器官的组织轮廓,提取各结构的轮廓,曲线建立各器官系统的基于体素重建的三维结构模型,实现各器官系统的三维可视化。结果1.成功获得了胚胎断面的高清晰度二维图像数据集3套,共6174幅。所获图像清晰度高,色彩还原精确。采集过程连续,没有出现断面缺损或缺失的情况。切片厚度为100μm,可以清晰地观察到各断面上的组织结构,各结构边界清楚,易于辨认。2.成功重建了胚胎多器官系统的基于体素重建的三维结构模型,重建的三维结构清晰显示了各器官系统在胚胎体内的空间位置、形态和毗邻关系。因为各断面的切削是连续进行的,中间没有中断和缺损的情况,因此,重建的各结构的位置、形态准确,毗邻关系也是准确的。结论1.证实了数控冷冻铣切技术能够获得胚胎连续断层数据集。首次对完整冰冻的胚胎进行连续切片,获得了高清晰度的胚胎断面二维图像。将用于成人铣切的铣床应用于胚胎的铣切尚属首次,整个过程完全自动控制,避免了以往人为手动切割的缺点,使断面数据的获取更加精确,为临床诊断工作中识别正常结构和判断异常结构提供了形态学依据。2.证实了利用定制的软件在二维数据上手动分割,随后进行三维重建是可行的。本实验首次对孕中期胚胎进行了完整的多器官三维建模,利用该模型,临床医生可以在多角度,观察和识别各器官在三维空间的位置、形态和毗邻关系,为以后建立胚胎期各器官正常发育的时序表开辟了新的途径,为临床上早期识别先天发育异常提供了解剖学依据。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R321;TP391.41
【部分图文】：

表一获取的数字胚胎连续断层数据集??孕龄（周）?照片数（张）数据集容量（ＧＢ）??１２?１７０４?９．８４??１７?２２７０?１０．１??２２?２２００?２２??通过比较，２２孕周标本，断面颜色好，组织保存好，因此，以２２孕周标本??据集为研宄对象，进行了分割和重建的后续研究。２２孕周标本数据集图像编??为１２８６－３４８５号，分辨率（像素）为２６０００Ｘ１６０００，位深度２４．经仔细检查，??获得连续断层图像２２００张，每张都清晰、完整，未出现断面缺失和不清晰的??况，所获的图片可以满足实验需求。本次获得的胚胎断面图像有几个比较突出??特点：??（１）分辨力高??

图３?１９３６－１９４２号连续断面图像??采用了数控切削技术，铣切距离设置为１０〇Ｈｍ，各断面之间间距非常均相比使用别的方法获得的断面数据也更薄。为了进一步探索获得更加精准薄层断面结构图像，本实验室已经开始组建数控镜面铣削设备，届时有望将断面精提局到３０（ｉｍ。??（４）色彩更逼真??１８??

图像表面非常光滑，非常锐利，不只是皮肤与包埋剂的边缘，包括脏器的边??沿同样如此，这为后期手动分割各断面结构提供了很大便利。??（３）断层更薄、更均匀??图３?１９３６－１９４２号连续断面图像??采用了数控切削技术，铣切距离设置为１０〇Ｈｍ，各断面之间间距非常均匀，??相比使用别的方法获得的断面数据也更薄。为了进一步探索获得更加精准薄层的??断面结构图像，本实验室已经开始组建数控镜面铣削设备，届时有望将断面精度??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 鲍承生;陈莲官;吴高升;郑军;;湖羊胚胎皱胃和肠发育的组织学观察[J];浙江畜牧兽医;1987年04期

2 叶承思;鸣啼的鹌鹑[J];中国家禽;1989年03期

3 冯伯森;张正;;个体发育中胚胎期和胚后期的划分[J];辽宁师范大学学报(自然科学版);1989年04期

4 肖祥云;;重视婴幼儿“心理胚胎期”[J];健康天地;1994年05期

5 许玉玲;;嘴知道答案——从胚胎期到3岁,宝宝嘴巴体验全揭秘[J];父母必读;2015年03期

6 木易;人在胚胎期只有一只眼睛[J];解放军健康;2000年01期

7 宋尚直;;紅外綫对鷄的胚胎期与胚后发育的影响[J];中国畜牧杂志;1963年S4期

8 刘文生;家禽胚胎期肺吸收营养功能的研究[J];黑龙江八一农垦大学学报;1981年02期

9 刘文生;家禽胚胎期肺吸收营养功能的研究[J];黑龙江畜牧兽医;1982年04期

10 杨世清;;让“胚胎期”的幼苗健康成长[J];科学大众(科学教育);2013年02期

相关博士学位论文 前6条

1 赵志刚;毫米波辐照小鼠植入后期胚胎对其生长发育的影响[D];第四军医大学;1995年

2 王冲;胚胎期双酚A暴露致雄性仔鼠学习记忆降低的分子机制研究[D];山西农业大学;2014年

3 牛磊;胚胎期吗啡暴露对大鼠海马及视觉通路突触可塑性的影响[D];中国科学技术大学;2008年

4 张鹏;Protocadherin11X对神经干细胞增殖和分化的调控作用研究[D];南方医科大学;2014年

5 商鹏;基于胚胎肌肉组织转录组和蛋白质组数据鉴定猪生长性状相关基因[D];中国农业大学;2017年

6 朱文奇;高邮鸭、金定鸭胚胎期骨骼肌生长发育的研究[D];扬州大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨宁;数字胚胎连续断面数据获取及三维重建技术[D];山东大学;2019年

2 唐悦;气动雾化法模拟不同浓度PM_(2.5)对小鼠胎盘及胚胎的影响[D];兰州大学;2017年

3 徐帅;胚胎早期毒死蜱暴露对小鼠海马脑区发育的影响[D];浙江工业大学;2017年

4 李学伟;胚胎期母体暴露氰戊菊酯加速CD-1小鼠年龄相关性行为改变[D];安徽医科大学;2011年

5 章扬;二化性家蚕卵低温和高温催青胚胎期蛋白质表达差异分析[D];江苏科技大学;2010年

6 梁娜娜;探究MWCNT-COOH/BPA复合物的母鼠暴露对其子代的影响[D];山东大学;2012年

7 郭炫;骨形态发生蛋白4（Bmp4）在鹅胚胎期皮肤及羽芽中的表达研究[D];吉林农业大学;2008年

8 刘星靓;生命早期环境刺激对青中年CD-1小鼠HDAC_2含量和学习记忆的影响[D];南华大学;2017年

9 刘莎;胚胎期双酚A暴露对雄性仔鼠海马中组蛋白乙酰化的影响[D];山西农业大学;2016年

10 王敏;樱桃谷鸭胚胎期毛囊发育miRNA表达谱及相关差异表达基因的研究[D];安徽农业大学;2016年

本文编号：2893327