Товариство морфологів України: анатоми, гістологи, ембріологи, хірурги, цитологи
Титульна
Форум
Президія та правління
Відділення
Студентські олімпіади
Спеціалізовані Ради
Періодика
Дисертації та автореферати
Новини та оголошення
Каталог веб-ресурсів
Медичний гумор
Гістологія, цитологія та ембріологія
Нормальна та топографічна анатомія
Відділення
Розсилання
rss  
 
 Українською | На русском   
   
»»   НТ АГЕТ / Періодика / Карповські читання /

Карповські читання 2006

обложка

Карповські читання: Матеріали III Всеукраїнської наукової морфологічної конференції (Дніпропетровськ, 11-14 квітня 2006 р.). Під ред. професора І.В.Твердохліба.- Дніпропетровськ: Пороги, 2006. - 86с. [зміст...]

Матеріали I, II та III Всеукраїнських наукових морфологічних конференцій "Карповські читання" (Дніпропетровськ, 2004, 2005 та 2006 рр.) [перелік...]

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И.В.Твердохлеб, И.С.Хрипков, Л.А.Романенко, Ю.В.Силкина, Н.И.Горелова, А.А.Горбунов, Н.Н.Терещенко, С.Б.Морозова Кафедра гистологии,
Днепропетровская государственная медицинская академия
(Днепропетровск)

Еще до недавнего времени представления морфологов о пространственной организации биологических объектов (структурных единиц органов, клеточных ансамблей, комплексов внеклеточных микроструктур и внутриклеточных компонентов) основывались на осуществлении двух принципиально различных подходов.

Первый принцип предполагал создание трехмерной модели объекта или нескольких объектов на основе различных процедур графической реконструкции большого числа серийных срезов. На протяжении многих десятилетий такой подход был единственным способом прямой реконструкции, однако его чрезвычайная трудоемкость существенно ограничивала физические возможности морфолога и не позволяла обрабатывать значительный объем первичной информации. В историческом аспекте первый принцип оказался весьма непопулярным среди исследователей, хотя и нашел выражение в качестве замечательных схем-моделей в различных атласах и книгах.

Второй принцип реконструкции объемных соотношений структур, обоснованный и развитый в рамках стереологии, основывался на статистических методах и требовал выполнения двух условий, которые резко ограничивали возможности самой реконструкции. Во-первых, исследуемая структура должна быть представительной в объеме, то есть ее характеристики должны быть одинаковыми во всем объеме ткани или клетки. Во вторых, требовалось однозначное соответствие характеристик плоских (двумерных) образцов и объемных (трехмерных) структур. Разумеется, проведение исследования на одном срезе или электронной микрофотографии с помощью стандартных тестсистем привлекло внимание морфологов своей "экономичностью" и возможностью экстраполяции плоскостных характеристик на объемные. Например, исходя из стереологического принципа, "измерение площадей двух сравниваемых фигур можно заменить измерением соответствующих им отрезков прямых линий, а измерение объемов двух сравниваемых тел - измерением площадей соответствующих им сечений".

При анализе этих и многих других положений второго (стереологического) принципа реконструкции становится более чем ощутимым смещение представлений о пространственной организации биологических объектов от их реальных объемных характеристик к абстрактным, в большей мере математическим. Не умаляя ценности стереологического подхода к оценке определенных параметров объектов в повседневной исследовательской практике, следует все же обратить внимание на актуальность изначальной задачи реконструкции - определения пространственной организации объектов как таковых. Строго говоря, второй принцип реконструкции не смог заменить первого. Отсюда интерес морфологов обратился к поиску новых, более экономичных возможностей в реализации графического принципа реконструкции, что привело к разработке принципов пространственного моделирования объектов с помощью компьютерных технологий.

В данном сообщении представляется ориентировочная процедура пространственного моделирования анизотропных объектов различных уровней. Данная процедура включает несколько этапов.

Этап 1. Подготовка серии срезов.

Данный этап реализуется с помощью стандартных гистологических методик на основе получения серий парафиновых, полутонких либо ультратонких срезов. Количество срезов определяется их толщиной и абсолютными размерами реконструируемых микроструктур. Важным вопросом при проведении данного этапа является сопоставление срезов друг с другом, что на микроскопическом уровне может быть решено за счет помещения в парафиновый блок дополнительных искусственных координатных осей, например, нервных волокон (более подробно данная методика изложена в материалах патента Украины №68592А).

Этап 2. Микрофотосъемка.

Осуществляется при помощи любой цифровой фотокамеры с соответствующим оптическим разрешением при соблюдении единого для всей серии срезов конечного увеличения.

Этап 3. Предварительное создание контуров.

Заключается в создании контрастного рабочего контура реконструируемых микроструктур толщиной в 1 пиксель на цифровых изображениях. Осуществляется с помощью любого стандартного графического редактора (например, Adobe Photoshop) после импорта серии цифровых микрофотографий.

Этап 4. Конвертация изображений.

Проводится с помощью программы Convert - программы преобразования серии файлов изображений - для подготовки соответствующих наборов изображений для дальнейшего использования в программных пакетах sEM Align и IGL Trace.

Этап 5. Обработка и выравнивание серийных контурных изображений.

Реализуется с помощью программы sEM Align для упорядочивания контуров срезов по порядковым номерам (от первого до последнего) и выравнивания контуров по контрольным точкам, принадлежащим параллельным прямым, сориентированным в пространстве перпендикулярно плоскостям срезов.

Этап 6. Создание трехмерного каркаса (первичной модели).

Проводится в оболочке программы IGL Trace (особенно удачной оказалась версия 1.26b), предназначенной для идентификации, обработки, измерения и пространственной реконструкции объекта или комплекса нескольких объектов за счет формирования пространственной модели, не доступной при обычном рассмотрении плоскостных контуров, но воссоздающейся на основании их программной обработки.

Этап 7. Цветовая и(или) фактурная обработка файлов трехмерного каркаса.

Реализуется с помощью программного пакета MergeWRL, позволяющего придавать определенные визуализационные свойства поверхностям каркасных моделей. Используемая нами версия VRML 1.0 удачно работает с электронным материалом из IGL Trace (приемлемое выполнение работы на других типах .wrl файлов сомнительно) для экспорта в завершающий программный пакет 3D Studio Max.

Этап 8. Создание окончательной модели.

Проводится в оболочке 3D Studio Max (очень удобна версия 3.0) для сглаживания и корректировки полученного каркаса, создания конечной визуализации модели и дальнейшей работы с ней. Возможности этой работы в программе 3D Studio Max позволяют выполнить ряд задач, не доступных для решения без проведения описанной процедуры. К таким задачам относятся:

  1. визуализация объекта в любом интересующем ракурсе (с любой стороны);
  2. визуализация нескольких взаимодействующих объектов в пространстве;
  3. визуализация внутреннего содержимого структур, то есть системы объектов внутри данных структур;
  4. измерение абсолютных и относительных параметров объектов вне зависимости от их плоскостной ориентации;
  5. представление временных или циклических изменений объектов в объеме (пространстве).

Таким образом, обработка серий плоскостных изображений, полученных с помощью различных видов световой и электронной микроскопии, позволяет реализовать описанную процедуру для пространственной реконструкции биологических объектов на органном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях.

// Карповські читання: Матеріали III Всеукраїнської наукової морфологічної конференції (Дніпропетровськ, 11-14 квітня 2006 р.).
Під ред. професора І.В.Твердохліба.- Дніпропетровськ: Пороги, 2006. - 86с. [зміст...]

 
 
 © 2004-2015, Морфологія .DP.UA
 
Вниманию морфологов! Шановні колеги!
Більшість сторінок веб-сайту НТ АГЕТ чекає на Вашу інформацію.
Будемо дуже вдячні за Ваші рекомендації та зауваження щодо інформаційного наповнення сторінок сайту, дизайну і структури веб-сайту.
// Координатор - Твердохліб Ігор Володимирович, д.мед.н., професор, зав. каф. гістологіі ДДМА (056-7135323). [ e-mail ]
// Відповідальний за створення та підтримку веб-сайту — Горбунов Андрій Олександрович. [ e-mail ] // Dr. Andy.
© 2004-2015, НТ АГЕТ.
© Розробка, дизайн, підтримка — Дніпропетровськ, ДДМА, кафедра гістології.
Rambler's Top100