基于连续切片的大鼠中枢神经显微结构的三维重建研究

发布时间：2018-11-05 07:56

【摘要】：目的:“虚拟人”的研究已经成为21世纪医学形态学研究的一大热点,借助于现代的影像学设备,通过CT、MRI等影像学方法能快速准确地对各组织进行三维可视化重建,而基于传统的组织学切片图像进行三维重建的研究却为数不多,其关键问题在于组织学切片处理过程中发生切片的旋转、位移和分散,给三维重建过程中图像的对齐和配准带来了困难。基于上述原因,本实验探索一种新的配准方法——三轴定位系统(X、Y、Z)应用于组织学切片的对齐和配准,探讨三轴定位法在大鼠脑内神经纤维束、神经核团以及神经通路等显微结构三维重建中的应用和效果。方法:(1)大鼠全脑进行连续冰冻切片,Luxol Fast Blue(LFB)染色显示锥体束,利用德国Leica正置显微镜采集切片图像。Photoshop7.0软件对图像进行拼接、按三轴定位系统(X、Y、Z轴)校准和对齐,利用3D-DOCTOR4.0软件进行表面重建(surface reconstruction)和体重建(volume reconstruction),测量重建模型中锥体束的横径变化。重建模型以.3ds文件输出,利用3DMAX8.0软件对重建模型进行动画制作并实现可视化。(2)大鼠脑干横断面连续冰冻切片,进行NADPH组织化学染色显示NOS阳性神经核团在中枢神经系统的表达和分布,利用德国Leica正置显微镜采集切片图像,Photoshop7.0软件对图像进行拼接、按三轴法(X、Y、Z轴)校准和对齐,3D-DOCTOR4.0软件进行表面重建和体重建,测量重建模型中NOS阳性核团的大小和分布范围,重建模型以.3ds文件输出。(3)利用3DMAX8.0软件对重建模型进行材质重贴、透明度调整、ID值(渲染组值)设置和动画制作并将重建的锥体束与NOS神经核团进行等比拟合,以探讨这些核团和锥体束的位置关系。结果:(1) LFB染色结合立体定位图谱显示锥体束自运动中枢发出,行向内囊顶部经内囊、大脑脚腹侧、桥脑基底部、锥体和延脑上部腹侧经锥体交叉,行向背侧并在颈髓后索下行。(2)利用3D-DOCTOR4.0软件重建出SD大鼠脑外形、脑内锥体束,可以观察到锥体束行程与LFB染色相一致。测量出锥体束自运动中枢至脊髓颈1节段全长为15 690μm,根据锥体束在内囊、中脑、桥脑、延脑和颈髓的横径变化和形态学观察,可见锥体束在内囊处最集中,桥脑处最分散。(3)利用3D-DOCTOR4.0软件重建出SD大鼠脑干外形、脑干内NOS阳性神经核团,根据立体定位图谱确定核团,观察并测量核团分布、形状和体积大小,NOS阳性核团主要分布于中脑导水管腹侧为被盖背外侧核(LDTg),桥脑基底部为被盖背外侧核(LDTg)、臂旁外侧核(LPB)、臂旁内侧核(MPB),菱形窝腹侧为被盖背后核(PDTg)、桥脑中央灰质(CGPn)、前庭内侧核小细胞部(MvePC),其中最大的阳性核团为被盖背外侧核(LTDg),体积为0.6747mm3。(4)利用3DMAX8.0软件将大鼠脑锥体束、NOS阳性神经核团进行拟合,并能清楚地显示NOS阳性神经核团与锥体束的位置关系。结论: (1)利用三轴定位系统可以对大鼠全脑连续切片图像以及LFB显示的锥体束进行三维重建并对锥体束进行形态学测量。(2)根据三轴定位系统可以对大鼠脑干内NOS阳性神经核团进行三维重建和测量,并计算出有关核团的体积。(3) 3DMAX8.0可以将经3DDOCTOR4.0重建出的模型进行三维拟合,并能显示锥体束与脑干内NOS阳性核团的空间位置关系。
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【学位授予单位】：南通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R322.8

【参考文献】