Niet-invasieve 3D-visualisatie met Sub-micron resolutie met behulp van synchrotronstraling-X-ray-tomografie

Hallo. Mijn naam is Michelle Ov van het Bats Lab aan de Universiteit van Tubing, en in deze presentatie wil ik het hebben over niet-invasieve driedimensionale visualisatie van de interne organisatie van micro AHR-puts met behulp van synchrotron X-ray tomografie met een submicronresolutie. Het modelsysteem waarmee we werken, is de orbited mijt Aus Long osis, een micro COLYER AHR-uitvoer van 800 micron tot één millimeter lichaamsgrootte. Dit is een foto genomen vanuit alle labcultuur waar je de dieren kunt zien die zich voeden met algen.

Om de interne organisatie van Argos te bestuderen, gebruiken we synchrotron x-ray straling om tomografische VOX-gegevens te produceren bij de SRF en Grable. Hier zie je een foto van de ESRF met de grote opslagring en in de rechterbovenhoek zie je de experimentele hal van ID 19, die zich buiten de ring bevindt. Voor de metingen werden monsters kritisch punt rechts en op plastic pinnen gemonteerd met superlijm. De experimenten werden uitgevoerd bij 20,5 KEV en er werden 1.500 projecties gemaakt voor de reconstructies.

Hier zie je de camera met een co freelance CCD-chip, 14 bit dynamisch bereik en vier megapixels. De simulator die onderaan deze afbeelding wordt getoond, vertaalt röntgenstralen naar zichtbaar licht. Dit is een close-up van de monsterhouder en de rotatietafel.

Het monster wordt op de Goya-meterkop gemonteerd om een goede oriëntatie van het monster in de straal mogelijk te maken. Een gedetailleerde beschrijving van de experimentele opstelling is te vinden in ons 2007-artikel in het Journal of Microscopy. In deze presentatie zal ik me concentreren op data-analyse met betrekking tot driedimensionale visualisatie met behulp van de software Fiji Studio Max.

Eerst laat ik je zien hoe je de grijstinten van de achtergrond kunt verwijderen om de monsterinformatie te extraheren. In het histogram zie je één grote piek, die voornamelijk betrekking heeft op grijstinten van de achtergrond. Nadat je deze piek uit het histogram hebt verwijderd, kun je het monster uit de grijze kubus zien komen.

Vervolgens laat ik je zien hoe je het object kunt draaien met behulp van de key framer VG studio. Max heeft een aantal voorgedefinieerde cameratrajecten. Hier gebruik ik de XY-cirkel om rotatie rond de verticale Xs te genereren, en dit is de uiteindelijke animatie.

De grote structuur aan de achterkant van het dier komt overeen met het oppervlak van de superlijm. Nu ga ik je laten zien hoe je een virtueel snijvlak kunt instellen om een driedimensionaal zicht op de interne organisatie van het monster te krijgen. Er zijn drie oriëntaties waar een snijvlak kan worden ingesteld: frontaal, actueel, zeel.

Hier gebruik ik het frontale vlak en vind ik een snijpositie ergens in het midden van het dier, in de regio van de, dit snijvlak hoeft niet statisch te zijn. Weer met behulp van de key framer kan het langs elke as worden verplaatst. In dit voorbeeld gebruik ik de voorinstelling clip Z om het snijvlak langs een longitudinale as van het monster te verplaatsen, en zo ziet de uiteindelijke animatie er stap voor stap uit, je kunt de 3D-organisatie van alle interne structuren zien en volgen met een P-resolutie van slechts 0,7 micron.

Naast de voorgedefinieerde cameratrajecten is het ook mogelijk om gebruikersspecifieke camerapaden te genereren. Om dit te doen, kies de vrije camera-kijkmodus en pas de camera en de brandpuntsafstand van de virtuele lens aan op elke gewenste positie. Stap voor stap kunnen nieuwe cameraposities worden gedefinieerd om een individueel pad van elke complexiteit te volgen.

Het 3D-venster linksboven toont het effect van alle camera-instellingen in realtime. Het laatste voorbeeld neemt je mee op een virtuele vlucht door het complete spijsverteringsstelsel door het dier. Hier zie je enkele delen van de gma, de kolenmijn, het labrum en de rotella.

We komen dichterbij en betreden de mond van het dier. Hier zie je de PHN's aan de dorsale zijde. Nu passeren we door de slokdarm om de ventrikels binnen te gaan.

Onze bevestigde mijten hebben twee grote ker. Dit zijn slike structuren met een spijsverteringsfunctie. We betreden de rechter seum.

Door zijn kleine opening kun je talloze IDE-cellen zien. Deze spelen een belangrijke rol bij de spijsvertering, hoewel de volledige functie en het mechanisme nog niet volledig begrepen is. Bij terugkeer naar de ventrikels zien we een specifieke structuur, de Isal-klep waardoor we eigenlijk een minuut geleden de ventrikels binnenkwamen, precies op de grens van de ventrikels en de dikke darm.

Je kunt een voedselbolus zien, die is gecompacteerd en omgeven door een atrofisch membraan. Achter de voedselbolus zie je een fecale palet. We vliegen op dit moment door deze FE-palet.

Daarna passeren we de korte intercolon en betreden de postcolon. Hier zie je de grote en karakteristieke microbiologisch. Ten slotte kun je het binnenoppervlak van de specifieke dierdijen hier zien, net als een fe-palet.

We verlaten het spijsverteringsstelsel. Nu hebben we een korte laatste blik op de buitenkant van de ventrale zijde van het dier en zien we de dierdijen, de AAL-platen en de genitale platen.