싱크로 트론 - X - 레이 - tomography를 사용하여 서브 마이크론 해상도로 비침습 3D - 시각화

요약

우리는 비 invasively 0.7μm의 픽셀 해상도와 3D 단층 데이터 세트를 생산하는 유럽 싱크로 트론 방사선 시설 (ESRF)에 싱크로 트론 X - 선 tomography를 사용했습니다. 볼륨 렌더링 소프트웨어를 사용하여이 histological sectioning 제작한 공예품없이 자연 상태에서 내부 구조의 재건 수 있습니다.

초록

리틀은 1mm 아래의 신체 크기와 많은 마이크로 arthropods의 내부 조직에 대한 알려져있다. 에 대한 이유는 작은 크기와 어려운 클래식 조직학의 프로토콜을 사용할 수 있습니다 하드 표피입니다. 또한, histological sectioning는 샘플을 파괴하기 때문에 독특한 소재에 대해 사용할 수 없습니다. 따라서 비파괴 방법 sectioning의 필요없이 작은 샘플 안에서 볼 수 있습니다하는 것이 바람직하다.

우리는 비 invasively 0.7μm의 픽셀 해상도와 3D 단층 데이터 세트를 생성 그르노블 (프랑스)의 유럽 싱크로 트론 방사선 시설 (ESRF)에 싱크로 트론 X - 선 tomography를 사용했습니다. 볼륨 렌더링 소프트웨어를 사용, 이것은 우리 histological sectioning 제작한 공예품없이 자연 상태에서 내부 조직을 재구성 할 수 있습니다. 이 날짜는 숨겨진 신체 부위의 구조를 이해하고 예제를 통해 전체 기관의 시스템이나 조직에 따라 정량 형태, 랜드마크, 또는 애니메이션 영​​화의 시각화를 위해 사용할 수 있습니다.

프로토콜

이 연구에 사용된 동물

parthenogenetic oribatid 마이트 Archegozetes longisetosus (Acari, Oribatida)의 표본은 우리의 연구실 문화에서 찍은. 문화가 20-23에서 지속적인 어둠 속에서, 파리 / 플라스틱 항아리에 숯 믹스 (9시 1분)의 석고의 성장 ° C 공기 습도 약 90 %를.

샘플 준비

1. 표본은 좋은 브러시로 청소하고 24 시간 동안 80 % 에탄올, 35 % 포름 알데히드 100 % 초산의 6시 3분 1초 혼합 배치, 문화에서 찍은.
2. 그 후, 표본은 각 농도 3 변경하고, 단계 사이에 10 분있는 등급 에탄올 70 % 시리즈, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95%, 100 %에 탈수있었습니다.
3. 마지막으로 샘플은 CO _2의 건조 신선한 100 % 에탄올 하룻밤과 임계점 (CPD 020, Balzers)에 배치했다. 말린 표본는 플라스틱 핀이의 끝 (; 직경 3.0 mm 길이 1.2 ㎝)에 첨부했습니다.

싱크로 트론 X - 선 tomography

X - 선 tomography는 beamline ID19 (ESRF, 그르노블, 프랑스,​​ 실험 SC - 2127)에서 수행되었다.

1. 샘플은 샘플 홀더에 장착하고 빔의 중앙 위치로 조정되었습니다.
2. 샘플은 20.5 케빈의 에너지를 측정했다. radiographs은 14 비트 다이나믹 레인지로 냉각 CCD (ESRF 프렐론 카메라), 2,048 × 2,048 픽셀과 0.7 μm의의 효과적인 픽셀 크기로 기록되었다. 1500 계획은 각 투영 0.35 s의 노출 시간과 180 ° 샘플 회전을 통해 기록했다. 검출기 - 투 - 샘플 거리가 20mm되었습니다.

샘플과 검출기 사이에 일정한 거리를 사용하면 (샘플은 검출기의 바로 앞에 위치 흡수 이미징에 충분한 대비를 생성 낮은 X - 선 감쇠 계수 (Cloetens, 외. 1996)과 재료의 차등 이미징을 가능하게 ). 대부분의 생물 학적 문제는 낮은 흡수 및 / 또는 원자 번호에만 작은 차이 (베츠, 외. 2007)과 재료의 구성 단계 개체입니다. 그러나, 위상 강화 tomography은 단일 X - 선 빔 높은 공간적 일관성이 필요합니다. 따라서, 싱크로 트론 방사는 더 나은 측정 이러한 종류의 데스크탑 스캐너보다 적합합니다.

데이터 분석

1. 그 결과 2D radiographs은 필터링된 다시 프로젝션 알고리즘 (Cloetens, 외., 1997)와 3D voxel 데이터 (8 비트 회색 값)으로 변형되었다
2. voxel 데이터는 소프트웨어 VGStudio 최대 1.2.1로 분석했다. (볼륨 그래픽, 하이 델베르크, 독일).
3. 배경에서 그레이 - 값이 3D - 시각화에 대한 히스토그램에서 제거되었습니다.
4. 사전 정의된 카메라 경로는 회전 애니메이션과 애니메이션 클리핑 비행기를 생성하는 데 사용되었습니다.
5. 사용자 정의 카메라 경로 A.의 소화 시스템에 따라 생성되었습니다 longisetosus.

토론

이 프레 젠 테이션에서, 우리는 chelicerate 마이크로 arthropod의 내부 해부의 3D - 시각화에 초점을 맞추었습니다. 싱크로 트론 X - 선 측정은 샘플의 크기에 따라, 0.3μm로의 픽셀 해상도를 허용합니다. 여기, 우리는 픽셀 해상도 0.7μm 데이터를 표시합니다. 일반적으로, 싱크로 트론 X - 선 tomography 낮은 X - 선 감쇠와 함께 작은 생물 학적 물질 (또는 조직)를 분석하는 데 유용할 수 있습니다. 픽셀 해상도는 거의 전통적인...