view in publisher's site

A Survey of Methods for 3D Histology Reconstruction

Highlights•We describe the process of generating histological sections.•We present artefacts and image processing methods to minimise them.•We survey methods for 3D histology reconstruction.•We highlight hybrid approaches and discuss remaining challenges in the field.AbstractHistology permits the observation of otherwise invisible structures of the internal topography of a specimen. Although it enables the investigation of tissues at a cellular level, it is invasive and breaks topology due to cutting. Three-dimensional (3D) reconstruction was thus introduced to overcome the limitations of single-section studies in a dimensional scope. 3D reconstruction finds its roots in embryology, where it enabled the visualisation of spatial relationships of developing systems and organs, and extended to biomedicine, where the observation of individual, stained sections provided only partial understanding of normal and abnormal tissues. However, despite bringing visual awareness, recovering realistic reconstructions is elusive without prior knowledge about the tissue shape.3D medical imaging made such structural ground truths available. In addition, combining non-invasive imaging with histology unveiled invaluable opportunities to relate macroscopic information to the underlying microscopic properties of tissues through the establishment of spatial correspondences; image registration is one technique that permits the automation of such a process and we describe reconstruction methods that rely on it. It is thereby possible to recover the original topology of histology and lost relationships, gain insight into what affects the signals used to construct medical images (and characterise them), or build high resolution anatomical atlases.This paper reviews almost three decades of methods for 3D histology reconstruction from serial sections, used in the study of many different types of tissue. We first summarise the process that produces digitised sections from a tissue specimen in order to understand the peculiarity of the data, the associated artefacts and some possible ways to minimise them. We then describe methods for 3D histology reconstruction with and without the help of 3D medical imaging, along with methods of validation and some applications. We finally attempt to identify the trends and challenges that the field is facing, many of which are derived from the cross-disciplinary nature of the problem as it involves the collaboration between physicists, histolopathologists, computer scientists and physicians.Graphical abstractDownload high-res image (116KB)Download full-size image

بررسی روش‌های بازسازی سه‌بعدی

کاره‌ای مهم: ما فرآیند تولید مقاطع بافتی را توصیف می‌کنیم. * در حال حاضر روش‌های پردازش تصویر و پردازش تصویر را برای به حداقل رساندن آن‌ها ارایه می‌کنیم. ما روش‌های بازسازی بافت ۳ بعدی را بررسی می‌کنیم. ما روش‌های ترکیبی را برجسته می‌کنیم و در مورد چالش‌های باقیمانده در the ractHistology بحث می‌کنیم و به مشاهده ساختارهای نامریی توپوگرافی داخلی یک نمونه اجازه می‌دهد. اگر چه این روش بررسی بافت‌ها در سطح سلولی را ممکن می‌سازد، اما این کار تهاجمی است و به خاطر برش توپولوژی را می‌شکند. بنابراین بازسازی سه‌بعدی (۳ بعدی)برای غلبه بر محدودیت‌های مطالعات تک بخشی در یک حوزه بعدی معرفی شد. بازسازی سه‌بعدی ریشه‌های خود را در علم جنین‌شناسی نشان می‌دهد، که در آن the روابط فضایی سیستم‌های در حال توسعه و اندام‌ها را توسعه می‌دهد و به پزشکی زیستی توسعه می‌دهد که در آن مشاهدات انفرادی و رنگ‌آمیزی شده تنها درک جزیی از بافت‌های طبیعی و غیر طبیعی را فراهم می‌کند. با این حال، با وجود افزایش آگاهی بصری، بازسازی reconstructions واقعی بدون دانش قبلی در مورد شکل بافت دشوار است. تصویربرداری پزشکی سه‌بعدی چنین حقایق پایه‌ای ساختاری را در دسترس قرار داده‌است. علاوه بر این، ترکیب تصویربرداری غیر تهاجمی با هیستولوژی فرصت‌های بسیار ارزشمندی برای برقراری ارتباط اطلاعات ماکروسکوپی به خصوصیات میکروسکوپی زیرین بافت‌ها از طریق ایجاد مکاتبات فضایی آشکار می‌کند؛ ثبت تصویر یک تکنیک است که به اتوماسیون چنین فرآیندی اجازه می‌دهد و روش‌های بازسازی را توصیف می‌کنیم که بر آن متکی هستند. در نتیجه ممکن است بتوان توپولوژی اصلی هیستولوژی و روابط از دست رفته را بازیابی کرد، بینش خود را نسبت به آنچه که سیگنال‌های مورد استفاده برای ساخت تصاویر پزشکی (و توصیف آن‌ها)را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد، یا ساخت کاغذ با قدرت تفکیک بالا که تقریبا سه دهه از روش‌های بازسازی سه‌بعدی بازسازی‌شده از بخش‌های سریالی را مورد بررسی قرار می‌دهد. ما ابتدا فرآیندی را خلاصه می‌کنیم که بخش‌های digitised را از یک نمونه بافت به منظور درک ویژگی داده، آثار باستانی مرتبط و برخی روش‌های ممکن برای کمینه‌سازی آن‌ها، تولید می‌کند. سپس روش‌هایی را برای بازسازی بافت سه‌بعدی با و بدون کمک تصویربرداری پزشکی سه‌بعدی به همراه روش‌های اعتبار سنجی و برخی کاربردها توصیف می‌کنیم. ما در نهایت تلاش می‌کنیم که روندها و چالش‌هایی که حوزه با آن رو به رو است را شناسایی کنیم که بسیاری از آن‌ها از ماهیت مقطعی این مشکل نشات می‌گیرند چون شامل هم‌کاری بین فیزیکدانان، histolopathologists، دانشمندان کامپیوتر و physicians.Grap hical res abstractDownload high high (۱۱۶ کیلوبایت)تصویر با اندازه کامل است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Computer Graphics and Computer-Aided Design
  • ترجمه مقاله Computer Graphics and Computer-Aided Design
  • مقاله گرافیک کامپیوتر و طراحی به کمک کامپیوتر
  • ترجمه مقاله گرافیک کامپیوتر و طراحی به کمک کامپیوتر
  • مقاله Computer Vision and Pattern Recognition
  • ترجمه مقاله Computer Vision and Pattern Recognition
  • مقاله بینایی کامپیوتری و تشخیص الگو
  • ترجمه مقاله بینایی کامپیوتری و تشخیص الگو
  • مقاله Radiology Nuclear Medicine and imaging
  • ترجمه مقاله Radiology Nuclear Medicine and imaging
  • مقاله رادیولوژی و تصویربرداری تشعشعی هسته‌ای
  • ترجمه مقاله رادیولوژی و تصویربرداری تشعشعی هسته‌ای
  • مقاله Health Informatics
  • ترجمه مقاله Health Informatics
  • مقاله اطلاعات بهداشتی
  • ترجمه مقاله اطلاعات بهداشتی
  • مقاله Radiological and Ultrasound Technology
  • ترجمه مقاله Radiological and Ultrasound Technology
  • مقاله تکنولوژی تشعشعی و فراصوت
  • ترجمه مقاله تکنولوژی تشعشعی و فراصوت
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.