ברזולוציה גבוהה 3D הדמיה של Ex-Vivo דגימות ביולוגיות באמצעות מיקרו-CT

Non-הרסני להדמיה נפח יכולה להיות מושגת רק על ידי טכניקות טומוגרפית, מתוכם היעילה ביותר היא טומוגרפיה רנטגן מיקרו ממוחשבת (CT).

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבצע מיקרו-טומוגרפיה תלת מימדית של רקמות מינרליות ולא מינרליות. זה מושג על ידי חילוץ הדגימות לבדיקה, ולאחר מכן קיבוע ומיקום הדגימות במכשיר המיקרו CT. השלב השלישי של ההליך הוא קביעת פרמטרי רכישה עבור כל דגימה ואיסוף התמונות.

בסופו של דבר, מתקבלת תמונה תלת מימדית של הדגימה ברזולוציה גבוהה באמצעות CT רנטגן. היתרון העיקרי של טכניקה זו של המתודולוגיות הקיימות שלנו, כמו MRI, אולטרסאונד או מיקרוסקופ אלקטרונים, הוא שהיא מספקת מידע על נפחי קרציות ברזולוציה של מיקרון אחד D. שיטה זו יכולה לספק תובנה ברקמות ביולוגיות רבות. ניתן להשתמש בו גם באלקטרוניקה, במדעי החומר ובארכיאולוגיה.

ההכנה שונה עבור רקמות מינרליות ולא מינרליות. יש לאטום רקמות מינרליות במיכלים בהתאמה הדוקה, כך שמיקום הדגימה לא ישתנה. בעוד שמתבצעות מדידות ברזולוציה גבוהה, צורת המיכל תשתנה בהתאם למורפולוגיה של הרקמה.

לדוגמה, עצם ירך של עכבר שחולצה מעובר בן 18.5 D יכולה להתאים לקצה פיפטה. התחל באיטום הקצה הצר של קצה פיפטה מפוליסטירן עם דבק כמו שרף אפוקסי. ואז מלאו את הקצה במאגר עובד.

במקרה זה, PBS מכניס כעת את הרגל עם עצם הירך החשופה בחוזקה לתוך הקצה ומניח את קצה הפיפטה לתוך מחזיק מתאים ואוטם את הקצה השני בהקרבת גיליון סרט פרה ומחדיר את החיה כמתואר בכתב היד הנלווה. לאחר מכן חלצו את הריאות והלב המוכתמים והעבירו אותם למבחנה מוכנה של 50 מיליליטר. מניחים את האיברים על פיסת נייר יבשה.

הנח את הדגימות במבחנות המדידה הסופיות בתחתית המבחנה נמצא מטלית לחה אתנול. כדי ליצור סביבה רוויה באתנול, הדגימה צריכה להתאים היטב בתוך הצינור. אם הדגימה רופפת, הדק אותה בחוט ושתק אותה ליד תחתית הצינור ממש מעל הבד.

לאחר מכן, הדביקו או הברגו את הצינור למחזיק המכשיר והמשיכו בהגדרת התמונה. פרמטרים לרכישה. התחל בהצבת מחזיק המדגם בשלב הסיבוב של המכשיר.

לאחר מכן השתמש בערכים שנבחרו באופן שרירותי עבור מתח וזרם, צלם תמונת רנטגן. אם התמונה כהה מדי. בצע שינויים על ידי הגדלה הדרגתית של מספר הפוטונים.

זה נעשה על ידי הגדלה הדרגתית של הזרם. אם התמונה לא נעשתה בהירה יותר לאחר הגדלת הזרם ל-200 מיקרו-אמפר, בצע עליות פרוגרסיביות קטנות לאנרגיה של פוטוני הרנטגן על ידי הגדלת המתח. אם התמונה בהירה מדי, ראשית, הפחת את המתח, ולאחר מכן הקטן את הזרם עד שהתמונה משביעת רצון.

ניתן להשתמש ב-Benning גם כדי להגביר את בהירות התמונה תוך הקרבת הרזולוציה. ערך סיבוב של שניים יהפוך את התמונה לבהירה יותר פי ארבעה במחצית הרזולוציה. לאחר הגדרת הבהירות האופטימלית, מטב את זמן החשיפה של המצלמה כדי להתפשר בין הניגודיות הטובה ביותר שניתן להשיג עם משך ניסוי סביר.

ניתן לשפר את ניגודיות התמונה, במיוחד עבור דגימות עם ספיגה גבוהה, על ידי שימוש במסננים כדי להפחית את שטף הפוטונים באנרגיה נמוכה. כעת, בחר את ההגדלה העובדת בין 0.5 x ל-40 x והתאם את שדה הראייה כדי להקיף את כל המדגם תוך מקסום הרזולוציה. כדי להגדיל את הרזולוציה, מקם את מקור הרנטגן קרוב יותר לדגימה.

כדי להגדיל את שדה הראייה, מקם את הגלאי קרוב יותר לדגימה. עבור הדמיה תלת מימדית, הדגימה חייבת להתאים לשדה הראייה בכל זווית סיבוב, ולכן ציר הסיבוב חייב להיות ממורכז. התחל בסיבוב הדגימה ל-20 מעלות שליליות.

אם הנפח הרצוי זז לרוחב, מקם מחדש את ציר הסיבוב. המשך בצילום תמונות בסיבובים נוספים והמשך לבצע תיקונים עד שהדגימה נראית במלואה מ-90 מעלות שליליות ל-90 מעלות חיוביות, ולאחר מכן המשך במדידה בכל הזוויות שבין 90 מעלות שליליות ל-90 מעלות. הפעלת תוכנית הדמיה עשויה להימשך זמן רב, לכן תכנן בהתאם.

לדוגמה, כדי לצלם את עצם הירך הגדולה ביותר בהגדלת מט"ח ברזולוציה של שמונה מיקרון דורש 1000 תמונות הקרנה. זה לוקח רק שלוש שעות להשלים. עם זאת, לוקח 10 שעות לאסוף את 2,500 תמונות ההקרנה הדרושות כדי להמחיש ריאות חולדה בהגדלה של 0.5x וברזולוציה של 16 מיקרון.

לצורך השוואת תמונות עתידיות, יש צורך לכייל את התמונה על ידי צילום תמונות של פנטום סטנדרטי העשוי מחומרים מלאכותיים בעלי ספיגת קרני רנטגן דמוית עצם ומים באותם תנאי ניסוי. באשר לדגימה, לאחר הקלטת כל תמונות ההקרנה, עוצמת הקול המלאה משוחזרת. כדי לכייל את התמונה המשוחזרת לערכי הפנטום, השתמש בשדה כלבי הציד או בסולם CT.

לדוגמה, בהגדלה במט"ח, הערך דמוי המים בפנטום מוגדר לאפס והערך דמוי העצם מוגדר ל-3000 מטווח זה. כל שאר הערכים עוברים אינטרפולציה או אקסטרפולציה. כעת ניתן לנתח את התמונות באמצעות כל חבילת תוכנה שיכולה לתמוך בקבצים של 20 ג'יגה-בייט, כגון תוכנה חינמית תמונה J או פיג'י.

עיבוד נפח זה מראה את עצם הירך של עכבר ארבעה ימים לאחר שמינרליזציה של העצם החלה את השבר המינרלי המחושב ב-18% וניתן להשוות את צפיפות המינרלים בעצם לעצמות בשלבי התפתחות אחרים. עיבוד נפח טומוגרפי זה של ריאות מחולדה עירומה בת 12 שבועות נפתר ל-16 מיקרון. צביעה ריאתית משמשת לחשיפת כלי דם בקוטר 20 מיקרון.

בחלק סדרתי זה ניתוח של אותן ריאות. ניתן לראות גושים סרטניים מרובים כצורות אפורות מוצקות תוך ארבעה שבועות מהשתלת תאי הגידול. בריאות אלה, הגושים גדלו לכסות 17% מנפח הריאות.

עיקר הכתמים הריאתיים נמצאו באזורים הפריפריאליים של הגידולים. כלי דם נמצאים גם בתוך הגושים, המכסים כ-3% מנפחם. לאחר השליטה, ניתן לבצע מיקום דגימה תוך 15 עד 20 דקות אם הוא מבוצע כראוי.

זמן ההדמיה כולל שחזור נפח אוטומטי, שבדרך כלל אינו דורש נוכחות של אדם מנתח, תלוי בדגימה ועשוי להימשך עד 50 שעות. אל תשכח שעבודה עם חומרי קיבוע ומכתים עלולה להיות מסוכנת ביותר. ללבוש תמיד כפפות מעבדה ולהימנע מנשימת אדים מהדגימות.