고해상도 3D 영상의 전 VIVO 생물 학적 샘플

비 - 파괴적인 볼륨 시각화는 가장 효율이 X - 선 마이크로 컴퓨터 tomography (CT) 어떤의 단층 기술에 의해 형성될 수 있습니다.

이 절차의 전반적인 목표는 광물화된 조직과 광물화되지 않은 조직의 3D X선 마이크로 단층 촬영을 수행하는 것입니다. 이는 먼저 검사할 샘플을 추출한 다음 샘플을 고정하고 마이크로 CT 기기에 배치하여 수행됩니다. 절차의 세 번째 단계는 각 샘플에 대한 획득 매개변수를 설정하고 이미지를 수집하는 것입니다.

궁극적으로 X-ray CT를 통해 고해상도로 샘플의 3D 이미지를 얻습니다. MRI, 초음파 또는 전자 현미경과 같은 기존 방법론의 이 기술의 주요 장점은 1미크론 해상도에서 진드기 부피에 대한 정보를 제공한다는 것입니다. D.이 방법은 많은 생물학적 조직에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 전자공학, 재료 과학 및 고고학에서도 사용할 수 있습니다.

광물화된 조직과 광물화되지 않은 조직에 대한 준비는 다릅니다. 미네랄화된 조직은 시료 위치가 변경되지 않도록 꼭 맞는 용기에 밀봉해야 합니다. 고해상도 측정이 이루어지는 동안 용기 모양은 조직의 형태에 따라 달라집니다.

예를 들어, 18.5D 오래된 배아에서 추출한 쥐 대퇴골은 피펫 팁에 들어갈 수 있습니다. 폴리스티렌 피펫 팁의 좁은 끝을 에폭시 수지와 같은 접착제로 밀봉하여 시작하십시오. 그런 다음 팁을 작업 버퍼로 채웁니다.

이 경우, PBS는 이제 대퇴골이 노출된 다리를 팁에 단단히 끼우고 피펫 팁을 적절한 홀더에 놓고 다른 쪽 끝을 파라 필름 시트 희생으로 밀봉하고 동반 원고에 설명된 대로 동물을 관류합니다. 그런 다음 얼룩진 폐와 심장을 추출하여 준비된 50ml 시험관에 옮깁니다. 마른 종이 위에 장기를 놓습니다.

최종 측정 시험관에 샘플을 넣고 시험관 바닥에 에탄올 댐펜 천을 놓습니다. 에탄올이 포화된 환경을 만들려면 샘플이 튜브 내부에 단단히 맞아야 합니다. 샘플이 느슨한 경우 와이어로 조이고 천 바로 위의 튜브 바닥 근처에서 고정합니다.

그런 다음 튜브를 기기 홀더에 붙이거나 나사로 고정하고 이미지 설정을 진행합니다. 획득 매개 변수. 먼저 샘플 홀더를 기기의 회전 스테이지에 놓습니다.

그런 다음 임의로 선택한 전압 및 전류 값을 사용하여 X선 이미지를 촬영합니다. 이미지가 너무 어둡다면. 먼저 광자의 수를 점차적으로 늘려 변경합니다.

이것은 전류를 점진적으로 증가시킴으로써 수행됩니다. 전류를 200마이크로암페어로 증가시킨 후에도 이미지가 밝아지지 않으면 전압을 증가시켜 X선 광자의 에너지를 약간 점진적으로 증가시킵니다. 이미지가 너무 밝으면 먼저 전압을 낮춘 다음 이미지가 만족스러울 때까지 전류를 줄이십시오.

베닝은 해상도를 희생하면서 이미지 밝기를 높이는 데에도 사용할 수 있습니다. 이닝 값이 2이면 해상도의 절반에서 이미지가 약 4배 더 밝아집니다. 최적의 밝기를 설정한 후 카메라의 노출 시간을 최적화하여 얻을 수 있는 최상의 대비와 합리적인 실험 시간 사이를 절충합니다.

특히 흡수율이 높은 샘플의 경우 필터를 사용하여 저에너지 광자 플럭스를 줄임으로써 이미지 대비를 개선할 수 있습니다. 이제 0.5x에서 40x 사이의 작업 배율을 선택하고 해상도를 최대화하면서 전체 샘플을 포함하도록 시야를 맞춥니다. 해상도를 높이려면 X선 소스를 샘플에 더 가깝게 배치하십시오.

필드를 늘리려면 view, 감지기를 s에 더 가깝게 배치하십시오.amp르. 3D 이미징의 경우 샘플은 모든 회전 각도에서 시야 내에 맞아야 하므로 회전축이 중앙에 있어야 합니다. 샘플을 음의 20도로 회전시켜 시작합니다.

원하는 볼륨이 측면으로 이동하면 회전 축을 재배치합니다. 추가 회전에서 이미지 촬영을 진행하고 샘플이 음의 90도에서 양의 90도에서 완전히 보일 때까지 계속 수정한 다음 음의 90도에서 90도 사이의 모든 각도에서 측정을 진행합니다. 이미징 프로그램을 실행하는 데 시간이 오래 걸릴 수 있으므로 그에 따라 계획을 세우십시오.

예를 들어, 8미크론 해상도로 Forex 배율에서 가장 많은 대퇴골을 이미지화하려면 1000개의 프로젝션 이미지가 필요합니다. 이 작업은 완료하는 데 3시간밖에 걸리지 않습니다. 그러나 0.5배 배율과 16미크론 해상도에서 쥐의 폐를 시각화하는 데 필요한 2, 500개의 투영 이미지를 수집하는 데 10시간이 걸립니다.

향후 이미지 비교를 위해 동일한 실험 조건에서 뼈와 같은 물과 같은 X-선 흡수를 가진 인공 재료로 만든 표준 팬텀의 이미지를 촬영하여 이미지를 보정해야 합니다. 샘플의 경우 모든 프로젝션 이미지를 기록한 후 전체 볼륨을 재구성합니다. 재구성된 이미지를 팬텀의 값으로 보정하려면 hounds 필드 또는 CT 스케일을 사용합니다.

예를 들어, Forex 배율에서 팬텀의 물 모양 값은 0으로 설정되고 뼈 모양 값은 이 범위에서 3000으로 설정됩니다. 다른 모든 값은 보간되거나 외삽됩니다. 이제 프리웨어 이미지 J 또는 피지와 같은 20기가바이트 파일을 지원할 수 있는 소프트웨어 패키지를 사용하여 이미지를 분석할 수 있습니다.

이 볼륨 렌더링은 뼈 광물화가 시작된 지 4일 후 마우스의 대퇴골을 보여주며, 18%로 계산된 광물화 분획을 보여주며, 골 미네랄 밀도는 다른 발달 단계의 뼈와 비교할 수 있습니다. 12주 된 암컷 누드 쥐의 폐에 대한 이 단층 촬영 볼륨 렌더링은 16미크론으로 분해됩니다. 폐 염색은 직경 20미크론의 혈관을 드러내는 데 사용됩니다.

이 연속 절편에서 동일한 폐를 분석합니다. 여러 개의 암 결절은 종양 세포를 이식한 후 4주 이내에 단색 회색 모양으로 볼 수 있습니다. 이 폐에서 결절은 폐 부피의 17%를 덮을 정도로 자랐습니다.

대부분의 폐 염색은 종양의 말초 부위에서 발견되었습니다. 혈관은 결절 내부에도 존재하며 부피의 약 3%를 차지합니다. 일단 마스터하면 적절하게 수행되면 15-20분 안에 샘플 위치 지정을 완료할 수 있습니다.

일반적으로 작업자의 개입이 필요하지 않은 자동 부피 재구성을 포함한 이미징 시간은 샘플에 따라 다르며 최대 50시간이 소요될 수 있습니다. 고정 및 염색제를 사용하는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 항상 실험실 장갑을 착용하고 샘플에서 나오는 증기를 흡입하지 마십시오.