científicos japoneses informan en Reconocimiento de patrones un nuevo método para construir modelos 3D a partir de imágenes 2D. El enfoque, que implica el registro no rígido con una combinación de transformaciones rígidas, supera varias de las limitaciones de los métodos actuales. Los investigadores validan su método al aplicarlo a la Colección Kyotode embriones y fetos humanos, la colección más grande de embriones humanos en el mundo, con más de 45,000 especímenes.
Las imágenes por resonancia magnética y tomografía computarizada son técnicas estándar para obtener imágenes 3D del cuerpo. Estas modalidades pueden rastrear con precisión sin precedentes la ubicación de una lesión o accidente cerebrovascular. Incluso pueden revelar los depósitos microscópicos de proteínas observados en patologías cerebrales como la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo,Para obtener la mejor resolución, los científicos aún dependen de los cortes de la muestra, razón por la cual se toman el cáncer y otras biopsias. Una vez que se obtiene la información deseada, los científicos usan algoritmos que pueden juntar los cortes 2D para recrear una imagen 3D simulada.de esta manera, pueden reconstruir un órgano completo o incluso un organismo.
Apilar rebanadas juntas para crear una imagen en 3D es similar a armar un pastel después de haberlo cortado. Sí, la forma general está ahí, pero el cuchillo hará que se rompan ciertas rebanadas para que el pastel reconstruido nunca se vea tan hermoso comoel original. Si bien esto podría no molestar a la fiesta de los niños de cinco años que quieren darse el gusto, la fiesta de los cirujanos que buscan la ubicación precisa de un tumor es más difícil de apaciguar.
De hecho, el espécimen puede sufrir una serie de cambios cuando está preparado para el corte.
"El proceso de seccionamiento estira, dobla y rasga el tejido. El proceso de tinción varía entre muestras. Y el proceso de fijación causa la destrucción del tejido", explica el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara NAIST, Nara, Japón, Profesor Asociado Takuya Funatomi,quien dirigió el proyecto
Fundamentalmente, existen tres desafíos que surgen con la reconstrucción 3D. Primero, la deformación no rígida, en la cual la posición y orientación de varios puntos en la muestra original han cambiado. Segundo, la discontinuidad del tejido, donde pueden aparecer huecos en la reconstrucciónsi el registro falla. Finalmente, hay un cambio de escala, donde partes de la reconstrucción son desproporcionadas a su tamaño real debido al registro no rígido.
Para cada uno de estos problemas, Funatomi y su equipo de investigación propusieron una solución que, cuando se combina, da como resultado una reconstrucción que minimiza los tres factores utilizando menos costo computacional que los métodos estándar.
"Primero, representamos la deformación no rígida utilizando una pequeña cantidad de puntos de control mediante la combinación de transformaciones rígidas", dice Funatomi. La pequeña cantidad de puntos de control se puede estimar de manera sólida frente a la variación de tinción.
"Luego seleccionamos las imágenes de destino de acuerdo con los resultados de registro no rígidos y aplicamos el ajuste de escala", continúa.
El nuevo método se centra principalmente en una serie de imágenes de sección en serie de embriones humanos de la Colección de Kyoto de embriones y fetos humanos y podría reconstruir embriones 3D con un éxito extraordinario.
Notablemente, no hay imágenes de resonancia magnética o tomografía computarizada de las muestras, lo que significa que no se pueden utilizar modelos 3D como referencia para la reconstrucción 3D. Además, la amplia variabilidad en el daño y la tinción del tejido complicaron la reconstrucción.
"Nuestro método podría describir deformaciones complejas con un número menor de puntos de control y fue robusto a una variación de tinción", dice Funatomi.
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Materiales proporcionados por Instituto Nara de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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