研究目的近年來,隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的不斷更新及計算機圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展,人類胚胎發(fā)育的數(shù)字化與虛擬化引起了科學(xué)家和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛重視。人體各器官的排列方式在胚胎發(fā)育過程中就已形成,而胚胎發(fā)育過程中的先天性畸形發(fā)病率高達(dá)3%,并可導(dǎo)致多達(dá)四分之一的新生兒死亡,因此對正常胚胎發(fā)育的研究具有重要意義。本研究擬通過數(shù)控銑削冷凍的胚胎標(biāo)本,結(jié)合計算機三維圖像處理技術(shù),探索數(shù)字胚胎連續(xù)斷面數(shù)據(jù)獲取和三維圖像重建技術(shù),為影像學(xué)評估胚胎發(fā)育和診斷先天畸形提供解剖學(xué)依據(jù)。本實驗對3具胚胎標(biāo)本的完整銑切,多器官分割,以及胚胎多器官重建,驗證了技術(shù)的可行性,為以后進(jìn)一步開展相關(guān)研究,開辟了新的途徑。材料與方法1.選擇保存的胚胎標(biāo)本4具,經(jīng)MRI掃描確認(rèn)胚胎保存的完整性,經(jīng)包埋、冷凍等過程,固定于數(shù)控銑床上,對胚胎標(biāo)本進(jìn)行連續(xù)斷面切削,期間數(shù)碼相機逐層連續(xù)拍攝斷面,獲得胚胎橫斷面結(jié)構(gòu)的高清晰度二維圖像。2.應(yīng)用自行研制得的數(shù)據(jù)處理軟件Digihuman Reconstruction System,在胚胎標(biāo)本斷面二維圖像上分割各器官的組織輪廓,提取各結(jié)構(gòu)的輪廓,曲線建立各器官系統(tǒng)的基于體素重建的三維結(jié)構(gòu)模型,實現(xiàn)各器官系統(tǒng)的三維可視化。結(jié)果1.成功獲得了胚胎斷面的高清晰度二維圖像數(shù)據(jù)集3套,共6174幅。所獲圖像清晰度高,色彩還原精確。采集過程連續(xù),沒有出現(xiàn)斷面缺損或缺失的情況。切片厚度為100μm,可以清晰地觀察到各斷面上的組織結(jié)構(gòu),各結(jié)構(gòu)邊界清楚,易于辨認(rèn)。2.成功重建了胚胎多器官系統(tǒng)的基于體素重建的三維結(jié)構(gòu)模型,重建的三維結(jié)構(gòu)清晰顯示了各器官系統(tǒng)在胚胎體內(nèi)的空間位置、形態(tài)和毗鄰關(guān)系。因為各斷面的切削是連續(xù)進(jìn)行的,中間沒有中斷和缺損的情況,因此,重建的各結(jié)構(gòu)的位置、形態(tài)準(zhǔn)確,毗鄰關(guān)系也是準(zhǔn)確的。結(jié)論1.證實了數(shù)控冷凍銑切技術(shù)能夠獲得胚胎連續(xù)斷層數(shù)據(jù)集。首次對完整冰凍的胚胎進(jìn)行連續(xù)切片,獲得了高清晰度的胚胎斷面二維圖像。將用于成人銑切的銑床應(yīng)用于胚胎的銑切尚屬首次,整個過程完全自動控制,避免了以往人為手動切割的缺點,使斷面數(shù)據(jù)的獲取更加精確,為臨床診斷工作中識別正常結(jié)構(gòu)和判斷異常結(jié)構(gòu)提供了形態(tài)學(xué)依據(jù)。2.證實了利用定制的軟件在二維數(shù)據(jù)上手動分割,隨后進(jìn)行三維重建是可行的。本實驗首次對孕中期胚胎進(jìn)行了完整的多器官三維建模,利用該模型,臨床醫(yī)生可以在多角度,觀察和識別各器官在三維空間的位置、形態(tài)和毗鄰關(guān)系,為以后建立胚胎期各器官正常發(fā)育的時序表開辟了新的途徑,為臨床上早期識別先天發(fā)育異常提供了解剖學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R321;TP391.41
【部分圖文】：

表一獲取的數(shù)字胚胎連續(xù)斷層數(shù)據(jù)集??孕齡（周）?照片數(shù)（張）數(shù)據(jù)集容量（ＧＢ）??１２?１７０４?９．８４??１７?２２７０?１０．１??２２?２２００?２２??通過比較，２２孕周標(biāo)本，斷面顏色好，組織保存好，因此，以２２孕周標(biāo)本??據(jù)集為研宄對象，進(jìn)行了分割和重建的后續(xù)研究。２２孕周標(biāo)本數(shù)據(jù)集圖像編??為１２８６－３４８５號，分辨率（像素）為２６０００Ｘ１６０００，位深度２４．經(jīng)仔細(xì)檢查，??獲得連續(xù)斷層圖像２２００張，每張都清晰、完整，未出現(xiàn)斷面缺失和不清晰的??況，所獲的圖片可以滿足實驗需求。本次獲得的胚胎斷面圖像有幾個比較突出??特點：??（１）分辨力高??

圖３?１９３６－１９４２號連續(xù)斷面圖像??采用了數(shù)控切削技術(shù)，銑切距離設(shè)置為１０〇Ｈｍ，各斷面之間間距非常均相比使用別的方法獲得的斷面數(shù)據(jù)也更薄。為了進(jìn)一步探索獲得更加精準(zhǔn)薄層斷面結(jié)構(gòu)圖像，本實驗室已經(jīng)開始組建數(shù)控鏡面銑削設(shè)備，屆時有望將斷面精提局到３０（ｉｍ。??（４）色彩更逼真??１８??

圖像表面非常光滑，非常銳利，不只是皮膚與包埋劑的邊緣，包括臟器的邊??沿同樣如此，這為后期手動分割各斷面結(jié)構(gòu)提供了很大便利。??（３）斷層更薄、更均勻??圖３?１９３６－１９４２號連續(xù)斷面圖像??采用了數(shù)控切削技術(shù)，銑切距離設(shè)置為１０〇Ｈｍ，各斷面之間間距非常均勻，??相比使用別的方法獲得的斷面數(shù)據(jù)也更薄。為了進(jìn)一步探索獲得更加精準(zhǔn)薄層的??斷面結(jié)構(gòu)圖像，本實驗室已經(jīng)開始組建數(shù)控鏡面銑削設(shè)備，屆時有望將斷面精度??
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