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極低温シーケンスレイヤリングによる生体の3次元再構成
Cryogenic sequenced layering for the 3D reconstruction of biological objects.
PMID: 32681082 DOI: 10.1038/s41598-020-68682-z.
抄録
三次元（3D）可視化は多くの専門分野で応用されており、データへのアクセスとモデリングにおいて重要なブレークスルーを促しています。実験的なレンダリングとコンピュータによる物体の再構成は、多くの科学的成果に影響を与え、最初の図解付き解剖学の本が専門家のトレーニングを永遠に変えて以来、医学教育における最大の進歩の1つを促進してきました。現代医学は、教育、実験、臨床の目的のために、詳細で高品質なバーチャルモデルに依存しています。現在のほとんどすべてのバーチャル可視化方法は、オブジェクトのスライスに依存しており、連続した切片を作成し、それをデジタル化したり、手動で解析したりすることができます。シリアル切片をコンピュータ化する傾向は、利便性、アクセスのしやすさ、適切な可視化品質、自動化機能に根ざしています。シリアルセクションのイメージングの欠点は、各結果の切開内に発生する組織の損傷である。現実の物体の再構成の重要な側面を利用し、生物学的構造の完全性を維持するために、我々は、デジタル化とコンピュータによる仮想再構成のための物体の低温レイヤリングの新しい方法を提案します。本研究では、生体の各層をイメージングすることで、コンピュータに高品質のデータを提供し、仮想的な再構成と多次元の実生活モデルの作成を可能にしています。この方法は、生物学的対象物の準備に使用される特定の方法により、組織の変形や生分解を防ぐことができます。このようにして得られた画像は、外科手術や医学教育など、様々な科学分野で生体のリアルな再構成に応用することができます。
Three-dimensional (3D) visualization is applied throughout many specialities, prompting an important breakthrough in accessibility and modeling of data. Experimental rendering and computerized reconstruction of objects has influenced many scientific achievements, facilitating one of the greatest advancements in medical education since the first illustrated anatomy book changed specialist training forever. Modern medicine relies on detailed, high quality virtual models for educational, experimental and clinical purposes. Almost all current virtual visualization methods rely on object slicing producing serial sections, which can then be digitalized or analyzed manually. The tendency to computerize serial sections roots from convenience, accessibility, decent visualization quality and automation capabilities. Drawbacks of serial section imaging is tissue damage occurring within each consequent sectioning. To utilize the important aspects of real-life object reconstruction, and maintain integrity of biological structures, we suggest a novel method of low-temperature layering of objects for digitization and computerized virtual reconstruction. Here we show the process of consequent imaging of each novel layer of a biological object, which provides a computer with high quality data for virtual reconstruction and creation of a multidimensional real-life model. Our method prevents tissue deformation and biodegradation due to specific methods used in preparation of the biological object. The resulting images can be applied in surgical training, medical education and numerous scientific fields for realistic reconstruction of biological objects.