Měření geometrických charakteristik biologického vzorku z trojrozměrné objemové rekonstrukce získané z obrazových dat nasnímaných konfokálním mikroskopem

Abstract

V této práci je popsáno měření geometrických charakteristik biologického vzorku z trojrozměrných obrazových dat získaných objemovou rekonstrukcí obrazů nasnímaných konfokálním mikroskopem. V první části práce jsou popsány základní charakteristiky konfokálního mikroskopu, ve druhé části je popsán postup přípravy biologických vzorků pro snímání konfokálním mikroskopem, ve třetí části je ukázán postup při rekonstrukci 3D dat větších než je zorné pole mikroskopu pomocí skládání do mozaiky. Následuje popis registrace konfokálních obrazů na nedeformované obrazy získané mikrokamerou. Pokračujeme zjištěním velikosti deformací vzniklých při krájení vzorku mikrotomem. Dalším bodem je skládání dílčích 3D obrazů (tzv. stacků) pomocí jednak metody elastické registrace, jednak pouze lineání registrací do výsledného 3D obrazu. Nakonec se zabýváme měřením parametrůdaných struktur v trojrozměrném obrazu při použití softwarových aplikací Tracer, 3D Tracer a Slicer v programu Ellipse (ViDiTo, Košice, SR). Ve finální části práce jsou porovnány výsledky měření trojrozměrných objektů rekonstruovaných jednak za použití metody elastické registrace a jednak za použití metody lineární registrace, také jsou zde porovnány výsledky jednotlivých stereologických aplikací Tracer, 3D Tracer a Slicer, jimiž jsme měření prováděli.

We measured geometrical characteristics of a biological specimen from 3D image data obtained by volume reconstruction from images captured by a confocal microscope. At first, basic characteristics of a confocal microscope are described, followed by a description of the preparation of a biological specimen for volume reconstruction. Then, we show the procedure of the 3D reconstruction of biological specimens larger than the field of view of a confocal laser scanning microscope (CLSM), based on mosaic assembling and registration of 3D stacks of images into the whole volume. Next, we described the compensation of deformations from microtome cutting, which were made by registration confocal images on image datas obtained by USB microscope. Then we measured the size of those deformations and the area of original image datas and the area of registrated image datas were compared. Next, the method of elastic registration or by using only the linear registration into the whole volume image is used. Finally the measurement of basic parameters of chosen structures in 3D image by using applications of Tracer, 3D Tracer and Slicer incorporated in the Ellipse (ViDiTo, Košice, SR) computer program is described. The results of stereological measurement of 3D objects reconstructed with the linear registration or with the elastic registration are compared as well as the results of each application Tracer, 3D Tracer and Slicer.