Спосіб створення комп’ютерної тривимірної моделі біологічного об’єкта для морфологічних досліджень

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб створення комп'ютерної тривимірної моделі біологічного об'єкта для морфологічних досліджень, що включає розділення об'єкта на шари - гістологічні зрізи, отримання цифрових зображень гістологічних зрізів, попередню двовимірну реконструкцію цілісного зображення гістологічного зрізу з фрагментів зображення, виділення на цифрових зображеннях гістологічних зрізів контурів шарів, утворень, ділянок, а також зовнішніх контурів об'єкта, співставлення отриманих зображень та реконструкцію об'єкта по створених раніше контурах, який відрізняється тим, що для створення тривимірної моделі використовують цифрові зображення гістологічних зрізів, попередньо реконструйованих з фрагментів зображення, отриманих на великому збільшенні, з виділеними на них контурами шарів, ділянок, утворень, що виділяються на кожному зображенні серійного гістологічного зрізу при однакових умовах забарвлення.

Текст

Спосіб створення комп'ютерної тривимірної моделі біологічного об'єкта для морфологічних досліджень, що включає розділення об'єкта на шари - гістологічні зрізи, отримання цифрових зображень гістологічних зрізів, попередню двовимір 3 тривимірні моделі (кожна модель будується з препаратів забарвлених одним барвником) можна змістити в просторі для отримання інформації про перекриття різних шарів та зон, виділених при різних методиках забарвлення одного і того ж біологічного об’єкта. Отримана таким чином тривимірна модель є джерелом інформації про просторову організацію елементів будови реального біологічного об’єкта, за допомогою якого можна прослідити на різних рівнях мінливість пошарової будови, вичислити відсоткове співвідношення шарів в цілому об’єкта, послідовно переглядати зображення гістологічних препаратів, провести морфометричні дослідження, тощо. Спосіб здійснюється наступним чином: Відібраний для дослідження біологічний об'єкт проводять та заливають в парафін за загальноприйнятими гістологічними методиками. Гістологічні зрізи товщиною 2-4мкм виготовляють на мікротомі (товщина зрізів з всього органу - стала величина). Біологічний об'єкт зрізують повністю - від полюсу до полюсу. Зрізи групують послідовно фрагментами - десятками або іншою кількістю зрізів, кожен фрагмент нумерують і зберігають окремо (в одній коробочці, перекладений папером). З кожного фрагменту під лупою відбирають по 4 послідовних гістологічних зрізи для монтування на предметне скло та фарбуванням за однією методикою, якщо використовується кілька методик, то в цьому випадку відбирають з цього ж фрагменту також по 4 зрізів для монтування на інші предметні скла. Число 4 в кількості відібраних зрізів може бути інше й обумовлене можливістю пошкодження кількох з відібраних зрізів при монтажу їх на предметне скло або наступних маніпуляціях. Фрагменти монтують послідовно від більшого номеру до меншого і їх номери записують на предметному склі. Отримані таким чином гістопрепарати фотографують на цифровому морфометричному комплексі, до складу якого входить мікроскоп, цифрова камера, програмне забезпечення, тобто переводяться в цифрову форму. Кожне зображення зрізу позначають тим номером фрагменту, з якого було отримане. Таким чином, кожне зображення препарату цифрова фотографія - представляє собою масив пікселей кожен з яких має координати (х, у) та несе інформацію про колір в 24-бітному форматі. Так як для впевненого диференціювання елементів будови доводиться фотографувати гістологічні препарати при досить великому збільшенні, в більшості випадків в одне поле зору потрапляє лише невелика кількість площі гістологічного зрізу. 55541 4 Для отримання цілісного зображення гістопрепарату сфотографованого на великому збільшенні, спочатку послідовно, в шаховому порядку проводять зйомку ділянок гістологічного препарату, потім з цих частин зображень за спеціальними алгоритмами відтворюють цілісне зображення зрізу. Остільки гістологічні зрізи на предметному склі можуть розташовуватися під різними кутами по відношенню один до одного, реконструйований таким чином зріз необхідно співставити з попереднім, змістивши зображення в вертикальному або горизонтальному напрямку та повернувши його на необхідний кут (Фіг.1). Далі на кожному зображенні виділяються контури шарів, утворень, ділянок, а також зовнішній контур об’єкта в ручному або автоматичному режимі. При цьому контури - це масив координат (X, Y), що описують периметр виділеного на зображенні утворення. Координату Z визначають за формулою: Z=L N, де: L - товщина фрагменту = товщина одного зрізу кількість зрізів в фрагменті; N - номер фрагменту. З цих масивів далі формують масиви координат вершин для тривимірної реконструкції, остільки координати контурів несуть надмірну інформацію, не потрібну для побудови моделі. Реконструкцію біологічного об’єкта приводять за спеціальними алгоритмами та програмними засобами шляхом співставлення контурів визначених елементів будови в послідовності, що відповідає нумерації фрагментів та отримання просторової сітки, що обмежує поверхню реконструйованого утворення (Фіг.2). На Фіг.3 представлена тривимірна модель надниркової залози щура, що отримана способом. Для збільшення ефективності візуалізації кожен елемент, що відображається, у випадку з дифузним забарвленням поверхні, є напівпрозорим. Тобто через нього видно утворення, що розташовані глибше. У випадку, коли поверхня тривимірного об'єкта подана у вигляді не забарвлених трикутників, через кожен шар також видно елементи, що розташовані глибше (Фіг.4). Маючи тривимірну модель органа, для більш зручного дослідження елементів будови та ефективного відтворення інформації можна деякі елементи, що розташовані ближче до поверхні, умовно видалити, відкриваючи доступ до внутрішньої будови досліджуваного органа (Фіг.5). Література: 1. Патент РФ №2125836, А61 В 8/14, - 2009p. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 55541 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A method to create a computer-based three-dimensioanl model of biological payload for morfological reserach

Автори англійською

Koveshnikov Volodymyr Heorhiiovych, Ovcharenko Volodymyr Viktorovych, Pastukhova Viktoriia Anatoliivna

Назва патенту російською

Способ создания компьютерной трехмерной модели биологического объекта для морфологических исследований

Автори російською

Ковешников Владимир Георгиевич, Овчаренко Владимир Викторович, Пастухова Виктория Анатольевна

МПК / Мітки

МПК: G09B 23/28

Мітки: тривимірної, біологічного, об'єкта, моделі, морфологічних, досліджень, спосіб, створення, комп'ютерної

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-55541-sposib-stvorennya-kompyuterno-trivimirno-modeli-biologichnogo-obehkta-dlya-morfologichnikh-doslidzhen.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб створення комп’ютерної тривимірної моделі біологічного об’єкта для морфологічних досліджень</a>

Подібні патенти