De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

1 Microscopische technieken: 3D-reconstructies Prof. Dominique Adriaens.

Verwante presentaties


Presentatie over: "1 Microscopische technieken: 3D-reconstructies Prof. Dominique Adriaens."— Transcript van de presentatie:

1 1 Microscopische technieken: 3D-reconstructies Prof. Dominique Adriaens

2 2 3-Dimensionale Reconstructies •Overzicht –Nut van 3D reconstructies –Data acquisitie •Invasieve methode –histologische coupereeksen –‘Sollas’-techniek •Non-invasieve methode –CT-scanning –MRI-scanning –Ultrasound –PET-scanning –Reconstructie-methodes •Manuele reconstructies –orthogonale reconstructie –schuine grafische reconstructie •Computergestuurde reconstructies –contour-methode –polygon mesh-methode –voxel-methode –NURBS –Software –Toepassingsmogelijkheden •type-materiaal •fysische modellen •modellering

3 3 Nut van 3D reconstructies •Morfologisch onderzoek vereist dikwijls een microscopische studie •Detailstudie is mogelijk via 2D coupes •Ruimtelijke visualisatie van structuren via 3D reconstructie •Laat niet-invasieve studie van inwendige structuren toe Coupe door snuit van katvis

4 4 Data Acquisitie

5 5 •Invasieve methodes –histologische coupereeksen •voordelen –zéér gedetailleerd »zéér dun (ultradun: 0.06 µm) »alle weefsels »breed spectrum aan vergrotingen »fysiologische processen bestudeerbaar (crytomie) •nadelen –vervorming/beschadiging »fixatie en bewaring »inbedding »snijden »monteren –coupes niet gealigneerd –speciale microtomen »dun, semidun, ultradun »cryotomie

6 6 Data Acquisitie •Invasieve methodes –Sollas-techniek •voordelen –bruikbaar voor fossielen –studie van inwendige structuren mogelijk •nadelen –enkel gefossiliseerde structuren –afslijpen van ‘coupes’ –fossielen herleid tot stof

7 7 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Computer Tomography •X-stralen-bron –roteert rond object –object roteert rond •X-stralen-coupes –reconstructie op basis van X-beelden

8 8 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Computer Tomography •voordelen –snelheid –hoge resolutie »high resolution CT: tot 2 µm ! –visualisatie van levende én dode structuren »ook fossielen –coupes gealigneerd –berekenen van doorsnedes in andere richtingen •nadelen –visualiseerbare structuren beperkt »gemineraliseerde structuren »holtes »zachte structuren enkel bij grote organismen –beperkte scansessies voor levende objecten »nefaste impact van X-stralen (bvb. scannen van abdomen: dosis 500x hoger dan voor X- foto)

9 9 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Magnetic Resonance Imaging •principe –detectie van spintoestand van waterstof- atoomkernen in watermoleculen in opgewekt magnetisch veld •magnetisch veld –draait niet rond object –spinttoestand omgezet in grijswaarden –reconstructie van MRI-’coupe’

10 10 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Magnetic Resonance Imaging •voordelen –minder schadelijk dan CT –zachte organen beter visualiseerbaar –coupes gealigneerd –berekenen van doorsnedes in andere richtingen –visualisatie van fysiologische processen »functional MRI •nadelen –resolutie lager dan CT (200 µm) –zéér duur –beenderen worden slecht gevisualiseerd amygdala aktief bij zien van angstaanjagende gezichten

11 11 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –functional Magnetic Resonance Imaging •principe –detectie van verplaatsing van Fe-atomen in hemoglobine van bloed –steunt op haemodynamische respons »activatie van hersenzone  verbruik van O 2 »fysiologische respons  méér bloed naar die zone •toepassing –studie van fysiologische werking van hersenen »visualisatie van denkprocessen –topografische lokalisatie »via grafische 3D-reconstructies

12 12 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Ultrasound •principe –productie van hoogfrequent geluid »3.5 tot 7.0 megahertz –detectie van weerkaatst geluid »“echografie” •voordelen –snel –minder schadelijk dan CT –visualisatie van bewegingen »bvb. Doppler-sonografie •nadelen –weinig resolutie

13 13 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Positron Emission Tomography •principe –detectie van hoogfrequente fotonen »fotonen ontstaan door botsing positron en electron »positronen afgegeven door radio- aktieve stoffen –omzetting van fotonwaarden in grijswaarden –reconstructie van PET-’coupe’

14 14 Data Acquisitie •Non-invasieve methodes –Positron Emission Tomography •voordelen –visualisatie van tumoren –visualisatie van denkprocessen •nadelen –vereist injectie met radio-actieve bestanddelen –lage resolutie –vereist snel verloop »korte halveringstijd van radio-aktieve stoffen normale hersenenAlzheimer-hersenen

15 15 Reconstructie-methodes

16 16Reconstructie-methodes •Manuele reconstructie –orthogonale reconstructie •principe –= 2D reconstructie –uitzetten van maximale afstanden van structuren »constructie van assenstelsel »meest laterale/mediale punt »meest dorsale/ventrale punt •voordelen –goedkoop –goede kennis object •nadelen –zéér arbeidsintensief –beperkt tot 4 zichten »dorsaal »lateraal (L & R) »ventraal –ander zicht = herbeginnen –grafisch beperkt

17 17Reconstructie-methodes •Manuele reconstructie –schuine grafische reconstructie •principe –= 3D reconstructie –roteren op basis van referentieroosters »OXYZ - earth bound frame »O’X’Y’Z’ - fish bound frame •voordelen –goedkoop –goede kennis object •nadelen –zéér arbeidsintensief –grafisch beperkt –géén correctie voor rotatie

18 18Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –contour-methode •verzamelen van contourdata –tekenen »microscoop en tekenspiegel –digitaliseren »digitiseertablet •alignatie –via referentie –via superponeren

19 19Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –contour-methode •reconstructie –hidden line removal –correctie voor rotatie •voordelen –snel –correct •nadelen –grafisch beperkt –vereist »digitiseertablet »scanner »digitaal fototoestel

20 20Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –contour-methode •manueel grafische verfijning•computergestuurde grafische verfijning

21 21Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –polygon mesh-methode •verzamelen van contour-data –tekenen »via tekenspiegel »scannen »(auto)-tracen –digitale fotografie »rechtstreeks »(auto)-tracen •alignatie –via referentie –via superponeren

22 22Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –polygon mesh-methode •principe –verbinden van opeenvolgende contouren »via netwerk van polygonen »creëren van ‘surface’ –hidden line removal –rendering •voordelen –snel –grafisch fijner •nadelen –vereist »digitiseertablet »scanner »digitaal fototoestel

23 23Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –polygon mesh-methode katvis-embryo

24 24Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –voxel-methode •principe –steunt op 3D-pixels of volume-pixels »“voxels” »dikte coupe = 3 e dimensie –reconstructie »aaneengesloten voxels –input »CT-doorsneden »MRI-doorsneden

25 25Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –voxel-methode •voordelen –grafisch zéér goed –relatief snel –laat constructie van andere doorsneden toe »dwars »sagittaal »horizontaal »schuin •nadelen –CT/MRI-beelden nodig »dus beperkingen in discriminatie van structuren –dure software nodig

26 26Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –NURBS •principe –steunt op Non-Uniform Rational B-Splines »mathematische manier om 3D-vormen voor te stellen –via compositie van eenvoudige vormen »NURBS-curves »NURBS-opervlakken »NURBS-volle vormen

27 27Reconstructie-methodes •Computergestuurde reconstructie –NURBS •voordelen –grafisch zéér goed –manipulatie mogelijk »laat eliminatie van vervormingen toe »modellering •nadelen –vereist wat manueel werk »bepalen van contouren »exporteren van contouren »genereren van NURBS –niet alle reconstructies zijn hertekenbaar

28 28 Software

29 29Software •Enkele voorbeelden van software-pakketen –3D-reconstructies •contour-methode –PC3D –Amira •polygon mesh-methode –Surfdriver –Amira •voxel-methode –Amira •NURBS-methode –Rhino3D –Maya –3D-animaties –Amira –Maya –StudioMax

30 30 Toepassingsmogelijkheden F F

31 31Toepassingsmogelijkheden •Studie van type-materiaal

32 32Toepassingsmogelijkheden •Fysische modellen –Stereolithografie •principe –output van 3D-data naar laser »laser wordt gericht in 3 dimensies –polymerisatie van hars »onder invloed van laser •toepassingen –industrie –medische wereld »oefenen van operaties »maken van protheses –biologische wereld »studie van fysisch model © DigiMorph.Org

33 33Toepassingsmogelijkheden •Modellering –mathematische modellering van beweeglijke elementen •principe –manueel bewegen van elementen »in digitale omgeving –berekenen van biomechanische variabelen »bvb. draaimoment F F


Download ppt "1 Microscopische technieken: 3D-reconstructies Prof. Dominique Adriaens."

Verwante presentaties


Ads door Google