基于连续切片的大鼠中枢神经显微结构的三维重建研究

论文摘要

目的:“虚拟人”的研究已经成为21世纪医学形态学研究的一大热点,借助于现代的影像学设备,通过CT、MRI等影像学方法能快速准确地对各组织进行三维可视化重建,而基于传统的组织学切片图像进行三维重建的研究却为数不多,其关键问题在于组织学切片处理过程中发生切片的旋转、位移和分散,给三维重建过程中图像的对齐和配准带来了困难。基于上述原因,本实验探索一种新的配准方法——三轴定位系统（X、Y、Z）应用于组织学切片的对齐和配准,探讨三轴定位法在大鼠脑内神经纤维束、神经核团以及神经通路等显微结构三维重建中的应用和效果。方法:（1）大鼠全脑进行连续冰冻切片,Luxol Fast Blue（LFB）染色显示锥体束,利用德国Leica正置显微镜采集切片图像。Photoshop7.0软件对图像进行拼接、按三轴定位系统（X、Y、Z轴）校准和对齐,利用3D-DOCTOR4.0软件进行表面重建（surface reconstruction）和体重建（volume reconstruction）,测量重建模型中锥体束的横径变化。重建模型以.3ds文件输出,利用3DMAX8.0软件对重建模型进行动画制作并实现可视化。（2）大鼠脑干横断面连续冰冻切片,进行NADPH组织化学染色显示NOS阳性神经核团在中枢神经系统的表达和分布,利用德国Leica正置显微镜采集切片图像,Photoshop7.0软件对图像进行拼接、按三轴法（X、Y、Z轴）校准和对齐,3D-DOCTOR4.0软件进行表面重建和体重建,测量重建模型中NOS阳性核团的大小和分布范围,重建模型以.3ds文件输出。（3）利用3DMAX8.0软件对重建模型进行材质重贴、透明度调整、ID值（渲染组值）设置和动画制作并将重建的锥体束与NOS神经核团进行等比拟合,以探讨这些核团和锥体束的位置关系。结果:（1） LFB染色结合立体定位图谱显示锥体束自运动中枢发出,行向内囊顶部经内囊、大脑脚腹侧、桥脑基底部、锥体和延脑上部腹侧经锥体交叉,行向背侧并在颈髓后索下行。（2）利用3D-DOCTOR4.0软件重建出SD大鼠脑外形、脑内锥体束,可以观察到锥体束行程与LFB染色相一致。测量出锥体束自运动中枢至脊髓颈1节段全长为15 690μm,根据锥体束在内囊、中脑、桥脑、延脑和颈髓的横径变化和形态学观察,可见锥体束在内囊处最集中,桥脑处最分散。（3）利用3D-DOCTOR4.0软件重建出SD大鼠脑干外形、脑干内NOS阳性神经核团,根据立体定位图谱确定核团,观察并测量核团分布、形状和体积大小,NOS阳性核团主要分布于中脑导水管腹侧为被盖背外侧核（LDTg）,桥脑基底部为被盖背外侧核（LDTg）、臂旁外侧核（LPB）、臂旁内侧核（MPB）,菱形窝腹侧为被盖背后核（PDTg）、桥脑中央灰质（CGPn）、前庭内侧核小细胞部（MvePC）,其中最大的阳性核团为被盖背外侧核（LTDg）,体积为0.6747mm3。（4）利用3DMAX8.0软件将大鼠脑锥体束、NOS阳性神经核团进行拟合,并能清楚地显示NOS阳性神经核团与锥体束的位置关系。结论: （1）利用三轴定位系统可以对大鼠全脑连续切片图像以及LFB显示的锥体束进行三维重建并对锥体束进行形态学测量。（2）根据三轴定位系统可以对大鼠脑干内NOS阳性神经核团进行三维重建和测量,并计算出有关核团的体积。（3） 3DMAX8.0可以将经3DDOCTOR4.0重建出的模型进行三维拟合,并能显示锥体束与脑干内NOS阳性核团的空间位置关系。

论文目录

• 英文缩略词表（Abbrireviation）
• 中文摘要（Abstract in Chinese）
• 英文摘要（Abstract in English）
• 前言（Introduction）
• 实验一
• 材料和方法（Material and Method）
• 结果（Result）
• 讨论（Discussion）
• 实验二
• 材料和方法（Material and Method）
• 结果（Result）
• 讨论（Discussion）
• 实验三
• 材料和方法（Material and Method）
• 结果（Result）
• 讨论（Discussion）
• 结论（Conclussion）
• 参考文献（References）
• 综述（Review）
• 综述参考文献（References for Review）
• 致谢（Acknowledgements）