WO2011028151A1 - Method for generating a virtual model of a biological object and device for implementing same - Google Patents

Method for generating a virtual model of a biological object and device for implementing same Download PDF

Info

Publication number
WO2011028151A1
WO2011028151A1 PCT/RU2010/000480 RU2010000480W WO2011028151A1 WO 2011028151 A1 WO2011028151 A1 WO 2011028151A1 RU 2010000480 W RU2010000480 W RU 2010000480W WO 2011028151 A1 WO2011028151 A1 WO 2011028151A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
biological object
refrigerator
image
layers
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000480
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич ТЕРПИЛОВСКИЙ
Алексей Леонидович КУЗЬМИН
Регина Алексеевна ЛУКАШКИНА
Original Assignee
Terpilovskij Aleksej Anatolievich
Kuzmin Aleksej Leonidovich
Lukashkina Regina Alekseevna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Terpilovskij Aleksej Anatolievich, Kuzmin Aleksej Leonidovich, Lukashkina Regina Alekseevna filed Critical Terpilovskij Aleksej Anatolievich
Publication of WO2011028151A1 publication Critical patent/WO2011028151A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor

Definitions

  • the claimed invention relates to computer modeling of objects, mainly of biological origin, and more specifically, the invention relates to a method for creating a virtual model of a biological object and device for implementing this method.
  • the resulting model of the studied organ does not allow us to confidently distinguish between tissues that are normal and pathological, because pathological changes in tissues (especially at the initial stage), as a rule, take place at the chemical level without changing the proton density and relaxation time.
  • the tools used for research and subsequent visualization do not provide data accumulation at this level of knowledge.
  • studying the organ according to the model obtained by known methods the researcher does not receive complete and reliable information about the structure and structure of the studied organ.
  • all known methods are accompanied by exposure to the patient’s body with radiation, which is not familiar and safe for the body.
  • a three-dimensional image of the scanned organ is synthesized in a computer by means of interlayer interpolation using a voxel model of representing digital signals. This allows us to switch from planar two-dimensional images of layers to their volumetric images one voxel thick and, considering a three-dimensional organ as a set of monovoxel layers, sum them up, that is, carry out a virtual reconstruction of the organ under study.
  • a device for reconstructing an internal organ that provides three-dimensional visualization of the internal organ of a living organism.
  • the named device contains an ultrasonic sensor, a single-channel transceiver, an electronic scanning device using an ultrasonic sensor beam, a device for mechanically moving the sensor with a system for determining its current coordinates, a converter, a memory unit, a processor and a display for visualizing two-dimensional and three-dimensional images.
  • the specified device has significant drawbacks, the main of which are the large time costs for building three-dimensional images, which are determined by the duration of the computational operations to determine the current coordinates of the sensor and a significant dispersion of the resolution of the device in spatial coordinates throughout the field of view.
  • the obtained images of each slice in digital format are input into the digital image processing unit to obtain a three-dimensional virtual display of each slice. Combine the obtained virtual mappings of multiple slices in the sequence opposite to the implementation of the separation of the sample. With the help of software processing, reconstruction of the sample and obtaining its virtual model are achieved. Then, using the software processing, the images of the filling material are removed and a virtual model of the pathological biological preparation is obtained.
  • the known system comprises a mounting unit for a biological object placed in the casting material, hereinafter referred to as a mounting unit for the sample, means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample, and means for visualizing the image of the biological object.
  • the means for dividing the sample into layers is a microtome knife acting on a fixed sample.
  • a microtome knife provides a histological section of a biological object, which is placed in a receiving medium and subjected to morphological examination using visualization means, for example, a microscope or image acquisition means, for example, a digital camera.
  • the specified method allows you to create and visualize on the display screen an analog of the original devital organ through the use of information channels that provide the researcher with data on the internal structure of the organ.
  • the obtained information about the structure and condition of the original biological object is unreliable, since it is removed from sections prepared by traditional histological methods obtained using a microtome knife.
  • Such sections have significant irreversible distortions and deformations, for example, crushing, tearing of the surfaces of a biological object, micro and macro dislocation of tissues, which is due to physics 0 000480
  • the basis of the claimed invention is to create a method for creating a virtual model of a biological object, and also to develop a device implementing the named method in which, by changing the conditions for obtaining slices of a biological object, distortion of the structure and shape of the biological object would be eliminated, which would ensure the creation of a virtual model of a biological object, having a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the biological object under study.
  • This problem is solved when creating a method for creating a virtual model of a biological object, including fixing a biological object using filling material in a three-dimensional figure with the formation of a sample and dividing it into many parallel layers in a given sequence, obtaining an image of each layer of the sample in digital format, introducing the resulting image of each layer in the digital image processing unit to obtain a three-dimensional virtual display of each layer, combining the resulting virtual mappings of a plurality of layers in the reverse order given to obtaining a virtual model of the sample and removing the image of the casting material to obtain a virtual model of a biological object, according to the invention, before fixing the biological object is instantly frozen at cryogenic temperatures, biological the object is fixed by freezing the filling material, and the separation into layers of the sample is carried out in an enclosed space by sequentially milling the selected plane of the sample with a discrete step equal to not more than 50 ⁇ m, while the image of each layer in digital format is obtained from the surface of the sample formed as a result of each milling steps.
  • the claimed method of creating a virtual model of a biological object allows for reliable three-dimensional volumetric reconstruction of any pathological biological object, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure by examining an instantly frozen biological object in a medium of frozen casting material, which significantly distinguishes the patented method from all known similar methods . Thanks to the creation of the conditions mentioned above, it seems puzzling to exclude distortions in the structure and shape of the biological object during the separation of the sample into layers. This ensures the creation of such a virtual model of a biological object, which has a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of a biological object.
  • a feature of the claimed invention is that a cryoagent is used as filling material.
  • the temperature at which the sample is divided into layers is set in the range from -25 ° C to -30 ° C.
  • the device for creating a virtual model of a biological object including a base, a sample attachment unit, means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample, and means for visualizing the image of the biological object, including means for obtaining digital images a sample made with the possibility of forming a group of digital images of the sample along the cut layers and connected through the image processing unit of the sample with the control unit according to the invention
  • a refrigerating cabinet is installed in the longitudinal direction of the base, on the first side of which a first table is installed on the base, on which the mechanism of linear displacements of the specimen attachment unit in the longitudinal direction is placed, arranged with the possibility of reciprocating movements of the attachment unit of the specimen tsa from the first extreme position to the second extreme position, and the second table mounted on the first table in the transverse direction, equipped with a mechanism for discrete linear movements of the specimen attachment unit in the transverse direction, having a step corresponding to the thickness of the cut layer of the sample, while
  • the device contains a group of lighting devices located outside the refrigerator and made with the possibility of focusing radiation on the sample.
  • a longitudinal slot is made on the first side of the refrigerator on its first side wall for reciprocating movements of the specimen attachment assembly.
  • the device comprises means for overlapping a longitudinal slot mounted on a first side wall of the refrigerator and configured to overlap a longitudinal slot.
  • the means for overlapping the longitudinal slots include two corrugated shutters located on both sides of the sample attachment unit and mechanically connected with it, and longitudinal guides made on the first side wall of the refrigerator.
  • a window is located on its second side wall, which is located opposite the zone of placement of the means for obtaining digital images of the sample.
  • the device comprises a window shutter connected to the control unit and configured to open the window when the sample is located opposite it when moving the sample mount from the first extreme position to the second.
  • the window closing means comprises an actuator located outside the refrigerator cabinet and a shutter mechanically connected to the drive and located inside the refrigerator cabinet.
  • the drive must be hydraulic or pneumatic.
  • the lid was made of a transparent material.
  • the cutter was made face with plates of polycrystalline diamond.
  • step of moving the specimen attachment assembly in the transverse direction does not exceed 50 microns.
  • the step of movement of the specimen attachment assembly in the transverse direction is from 1.0 to 2.0 ⁇ m.
  • the refrigerating cabinet was configured to maintain a temperature in it in the range from ⁇ 25 ° C. to ⁇ 30 ° C.
  • the sample attachment unit comprises a pallet on which a group of fasteners are arranged that are capable of fixing the position of the sample on the pallet.
  • the technical result of the present invention is the elimination of distortion of the structure and shape of a biological object in the separation process the sample into layers, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure, which allows you to create a reliable three-dimensional virtual three-dimensional model of any biological object that has a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the studied biological object.
  • the patented invention allows the formation of virtual models for all areas of biology: botany, zoology, anatomy.
  • the created virtual models have a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the original biological object, which allows researchers to provide accurate dynamically animated visual aids according to physiological laws with full information support in any available integrations.
  • Figure 1 depicts a General view of a device for creating a virtual model of a biological object, a front perspective view, according to the invention
  • Figure 2 is a rear view of figure 1, according to the invention.
  • FIG. 3 is a functional diagram of a patented device according to the invention.
  • Figure 4 is a section along the line a - a in figure 2, according to the invention;
  • FIG. 5 is a fragment of a refrigerator, a perspective view, according to the invention.
  • 7 is a container for forming a sample.
  • the inventive method of creating a virtual model is based on the construction of a three-dimensional model of a biological object using computer technology with using information about an object that is considered as a unity of discrete elements - layers into which a biological object is divided.
  • a pathological biological preparation for example, a pathological anatomical sample, in other words, a devital organ prepared for pathological and morphological studies according to the traditional method, or a plant prepared according to the traditional method for pathological and biological studies.
  • a significant feature of the proposed method is the use of the characteristics of a biological object obtained not from slices of this biological object, prepared according to traditional histological methods and bearing distortions and deformations of various kinds, but from the surfaces of a biological object formed as a result of sequential milling, and in some cases grinding of a selected plane biological object.
  • the initial biological object is subjected to instant freezing at cryogenic temperatures, which is achieved, for example, using a liquid (liquid nitrogen) cooled to about minus 90-99 ° ⁇ .
  • This technique excludes the previously applied long-term chemical treatment of a biological object, as a result of which it has become possible to maintain its natural color and shape.
  • milling grinding it is possible to control the surface quality of a biological object and eliminate its damage, which is especially valuable for objects consisting of structures with different physical and mechanical properties.
  • a frozen biological object is placed in a space limited by a three-dimensional figure; the space is filled with filling material suitable for cryotechnology, for example, a cryoagent.
  • the filling material is frozen and thus, using the filling material, the biological object is fixed in the space limited by the three-dimensional figure.
  • the formed volumetric object is hereinafter referred to as the sample.
  • the specified technique contributes, in addition to the above, to the long-term preservation of the biological object in a state of low-temperature freezing.
  • the sample is divided into layers for subsequent modeling of a virtual model of a biological object.
  • the separation of the prepared frozen sample into layers is carried out in a confined space having a temperature at which the native geometry and color characteristics of the frozen biological object are maintained. It has been established that in order to fulfill this condition, the temperature in a confined space can be from about -25 ° C to -30 ° C at a humidity of about 25-30%. It was experimentally established that in the indicated temperature regime the biological object remains in a state of low-temperature freezing for a long time, and the formation of frost is excluded in the indicated humidity range, which could complicate the study.
  • the separation of the prepared sample which corresponds to the separation of the biological object into many parallel layers in a given sequence, carried out by sequential milling, mainly, face milling of the selected plane of the sample with a step equal to not more than 50 microns.
  • the milling step is in the range from 1.0 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • the layer removed during milling is disposed of, and the surface of the sample, part of which is the cutting surface of a biological object, is considered as a new opened layer of the sample.
  • each new opened layer of a given plane of the sample is obtained by removing a layer with a thickness of not more than 50 ⁇ m, and preferably about 1.0-2.0 ⁇ m, all the anatomical features of the biological object fixed in the sample, its internal structure at the tissue level are visualized and cells.
  • the formed surface When performing milling in the selected plane, the formed surface has a purity comparable to that of the mirror surface.
  • this surface of the sample and, accordingly, the surface of the biological object that is subjected, for example, to photographing or scanning to display all the planes of this surface, and a two-dimensional color image in digital format is obtained.
  • Milling of the sample and, accordingly, the biological object is performed until it is completely excised into many layers, that is, until it is completely destroyed.
  • Each received two-dimensional image of each layer in digital format is input into the digital image processing unit and using software processing the image of each layer is given a thickness equal to the milling step, and an adequate three-dimensional virtual display of each layer is obtained.
  • the inventive method allows you to create virtual models for different industries - botany, zoology, anatomy. This provides researchers with accurate visual aids dynamically animated by physiological laws with full information support in any available integrations.
  • the inventive method of creating a virtual model of a biological object can be implemented, for example, using the device shown in the accompanying drawings.
  • a device for creating a virtual model of a biological object contains a base 1 (Fig. 1), on which a mount 2 of the sample is mounted and a means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample and representing a rotation mechanism 3 with a cutting element in the form of a cutter .
  • Base 1 is a massive bed mounted on special supports that dampen possible vibrations.
  • a refrigerating cabinet 4 is installed in its longitudinal direction, a fragment of which is shown in FIG. 1 and which is configured to maintain a negative temperature range inside it, in which the native geometry of the biological object and its color characteristics are maintained.
  • a sample attachment unit 2 is placed in the refrigerator 4 with the possibility of linear displacements in the longitudinal direction and with the possibility of discrete linear displacements in the transverse direction.
  • the first table 5 On the first side of the refrigerator 4 on the base 1, the first table 5 is installed, and on its opposite side, on the base 1, mechanism 3 is installed rotation with a cutting tool in the form of a mill, the axis of which is oriented in the transverse direction.
  • the cutter 6 is located in the refrigerator 4, and the spindle assembly 7 for mounting the cutter 6 and the electric motor 8 of the rotation mechanism 3 are outside the refrigerator 4.
  • the sample attaching unit 2 includes a pallet 9, on which a sample 10, including a biological object (not shown), is fixed on all sides surrounded by frozen casting material by means of fasteners.
  • a mechanism AND of linear displacements of the specimen attachment unit in the longitudinal direction is mounted, configured to linearly reciprocate the specimen attachment unit 2 from the first extreme position, as shown in Fig. 1, to the second extreme position corresponding to the position at the opposite end the first table 5.
  • the cutter 6 is made with the possibility of cutting off the layer of the sample 10 with a biological object when moving the sample 10 from the first to the second extreme position.
  • an end mill for high-speed processing of non-ferrous metals and alloys with polycrystalline diamond plates, which provides milling with a large contact width and allows to obtain a surface finish close to mirror.
  • the end mill may have 8 teeth and a diameter of 125 mm.
  • the device also includes a second table 12 mounted on the first table 5 and oriented in the transverse direction.
  • a pallet 9 is connected to the mechanism 13 and can be connected to the specified mechanism 13 when installing the pallets 9 in the refrigerator 4 and disconnecting from the mechanism 13 after completion of work.
  • the mechanism 13 of discrete linear displacements of the mounting unit of the sample in the transverse direction in a particular embodiment of the invention provides the movement of the sample 10 in the range of 120-140 mm with a pitch of not more than 2.0 ⁇ m, preferably 1.0 ⁇ m, and the mechanism 11 of the longitudinal movements provides the movement of the sample 10 in the limits of 350-450 mm.
  • the refrigerator 4 has two side walls - the first side wall 14, located on the side of the sample attachment unit 2, and the second side wall opposite to it (not shown).
  • the first side wall 14 has a special design, which will be described below and which allows the mount unit 2 of the sample to perform linear reciprocating movements in the longitudinal direction and to prevent the "leak" of cold from the refrigerator 4
  • a window (not shown in the drawing) made in the area following the area of the cutter 6 in the direction of movement of the sample 10 from the first to the second extreme position.
  • the named window is intended for shooting the surface of the sample 10.
  • the patented device is equipped with a window shutter 15 adapted to open a window when the sample 10 is located opposite the said window when it is moved from the first to the second extreme position.
  • the window closing means 15 comprises an actuator 16 located outside the refrigerator 4 and a shutter 17 mechanically connected to the drive 16 and located inside the refrigerator 4.
  • a window closing means 15 will be described in more detail below.
  • a cover 18 is made on the upper wall of the refrigerator 4, which is installed in the area of the rotation mechanism 3 and is intended for placement in the refrigerator 4 of the pallet 9 with sample 10 at the beginning of the cycle and its removal at the end of the cycle.
  • the cover 18 is made of a transparent material.
  • the patented device comprises a means 20 for obtaining digital images of the sample (Fig. 2), mounted outside the refrigerator 4 opposite the window 21 made on the second wall 22 of the refrigerator 4.
  • the means 20 for receiving digital images of the sample in the described embodiment is a digital camera with high resolution and made with the possibility of forming a group of digital images of the sample 10, sequentially obtained after cutting each layer of the sample 10 when it is moved from the first to the second extremely e position.
  • a digital scanner for example, the possibility of using another device for obtaining digital images, for example, a digital scanner, is obvious.
  • the device contains a group of lighting devices 23 located outside the refrigerator 4 and configured to focus radiation on the sample 10, which is carried out through a window 21 in the wall 22 of the refrigerator 4.
  • the lighting devices 23 mounted on a special support 24, on which the means 20 for obtaining digital images of the sample are also fixed.
  • the refrigerator 4 For supplying and discharging refrigerant in the refrigerator 4, technological holes 25 are provided by which the refrigerator 4 is connected to a compressor (not shown in the drawing).
  • the refrigerating cabinet 4 is configured to maintain a range of negative temperatures in it, at which the native geometry and color characteristics of the frozen biological object are preserved.
  • almost the same density of all tissues of a biological object is maintained, for example, muscle and bone tissues of a biological object, which makes sample 10 technologically advanced for research.
  • the temperature in the refrigerator is in the range from -25 ° C to -30 ° C, and the humidity is about 25-30%, which is controlled by the corresponding temperature and humidity sensors (not shown in the drawing).
  • the device comprises a digital image processing unit for the sample (not shown in FIG. 2), configured to remove the image of the casting material and form a virtual image of the biological object.
  • Fig. 3 shows a functional diagram of a patented device for creating a virtual model of a biological object, including a control unit 26 to which a rotation mechanism 3, a linear movement mechanism 11 of the specimen attachment unit in the longitudinal direction, a discrete linear displacement mechanism 13 of the specimen attachment unit in the transverse direction 13 are connected , means 20 for obtaining digital images of the sample to which the block 27 for processing digital images of the sample is connected, and means 15 for blocking the window.
  • Figure 4 is a longitudinal section along the line a - a in figure 2.
  • a window shutter means 15 is provided which comprises an actuator 16 located outside the refrigerator 4 and a shutter 17 mechanically connected to the drive 16 and located inside the refrigerator 4.
  • a pneumatic actuator having a cylinder 28 is used, in which, with the possibility of reciprocating movements, a rod 29 is mounted rigidly connected to the shutter 17.
  • Figure 5 shows the first side wall 14 of the refrigerator 4, adapted for the implementation of reciprocating linear movements of the node 2 mounting the sample in the longitudinal direction.
  • a longitudinal slot 30 is made in the first side wall 14, the transverse dimension of which slightly exceeds the transverse dimension of the portion of the specimen attachment unit 2 located therein, ensuring the reciprocating movement of the specimen attachment unit 2 from the extreme first to the extreme second position and back.
  • the length of the longitudinal slot 30 corresponds to the distance between the first and second extreme positions of the node 2 of the mounting sample.
  • the means 31 for overlapping a longitudinal slot includes two corrugated shutters 32 mechanically connected to the assembly 2 of the sample mount and located on both sides of the assembly 2 (not shown). To move the blinds 32 there are longitudinal guides 33 made on the upper and lower parts of the wall 14.
  • the position of the shutter 32 shown in FIG. 5 corresponds to the second extreme position of the specimen attachment unit 2, that is, the position when the specimen 10 is opposite the window 21 (FIG. 2). While the left of the node 2, the shutter 32 is opened and overlaps part of the longitudinal slot 30, and the right shutter 32 is closed.
  • the described embodiment of the means for overlapping the longitudinal slots 31 is not the only possible one, and a different technical solution is obvious for the specialist, for example, in the form of folding / unfolding shutters connected to the specimen attachment unit 2.
  • FIG. 6 shows a part of the sample attachment unit 2 located in the refrigerator 4.
  • a group of fasteners 34 are mounted that extend beyond the surface of the pallet 9 and provide fixation on the pallet 9 of the sample 10 with the biological object 35, conventionally depicted in FIG. 6 in the form of a mouse.
  • bolts are used as fasteners 34, the heads of which protrude beyond the pallet 9, which allows the sample 10 to be fixed on the pallet 9.
  • a seat socket 36 To fix the pallet 9 on the sample attachment 2, there is a seat socket 36.
  • a pallet 9 with a sample 10 containing a biological object 35 is depicted in a “working” form, i.e. in a form suitable for cutting the layers of sample 10 with a biological object 35.
  • the described device which implements the patented method of creating a virtual model of a biological object, works as follows.
  • a biological object 35 for example, a mouse, conventionally depicted in Fig.6,7, is subjected to instant freezing at cryogenic temperatures in a special device that is not the subject of the present invention.
  • the biological object 35 is placed in a collection container 37, which is filled in several stages with a filling material, for example, a cryoagent, and subsequently, in several stages, it is frozen so that the biological object 35 is located approximately in the central part of the container 37.
  • a filling material for example, a cryoagent
  • sample A three-dimensional figure made of casting material with a biological object inside it is called a “sample”, which is indicated by 10 in the figure.
  • the fasteners 34 provide a strong connection between the pallet 9 and the sample 10.
  • the thus obtained pallet 9 with the sample 10 is removed from the collection container 37, for which its side walls 38 are removed, and placed in a refrigerator 4 (Fig. 1).
  • the landing seat 36, made on the pallet 9, is adapted for quick and reliable fixation of the pallet 9 in the mount 2 of the sample.
  • the patented device is being prepared for the start of work.
  • the control unit 26 sets the necessary process parameters: temperature and humidity in the refrigerator 4, the linear increment of the sample mounting unit 2 in the transverse direction corresponding to the thickness of the layer cut off from the sample 10, the reciprocating speed of the sample mounting unit 2 in the longitudinal direction, the rotational speed of the cutter 6.
  • the linear displacement step is provided by the mechanism 13 of discrete linear displacements of the specimen attachment unit in the transverse direction
  • the reciprocating speed x displacement unit 2 of the sample fixing mechanism 11 is provided for linear displacements of a biological object mounting assembly in the longitudinal direction
  • the tool rotation speed mechanism 6 is provided by 3 rotation.
  • the control unit 26 for a given program coordinates the implementation shooting sample 10 depending on the position of sample 10 in the refrigerator 4 when performing reciprocating linear movements.
  • Refrigerant 4 is supplied to the refrigerator 4 (FIG. 1) until a temperature of approximately minus 25-30 ° C is reached, at which the native geometry and color characteristics of the cryo-frozen biological object are preserved, and the muscle and bone tissues of the biological object are equally dense.
  • a frozen sample 10 with a biological object 35 is placed in the refrigerating cabinet 4, fixing the landing socket of the pallet 9 in the corresponding response device of the biological object attaching unit 2.
  • the sample 10 is located opposite the cutter 6 of the rotation mechanism 3, which corresponds to the first extreme position of the sample attachment 2.
  • the operator includes a rotation mechanism 3 with a predetermined number of revolutions of the cutter 6 and a mechanism 13 of discrete linear displacements of the attachment point of a biological object with a given linear displacement step.
  • the named step corresponds to the thickness of the cut-off layer of the sample 10 and, accordingly, the thickness of the layer of the biological object 35 and is set equal to not more than 50 ⁇ m, but preferably equal to about 1.0-2.0 ⁇ m.
  • the surface of the sample 10 reaches the rotating cutter 6 and, thus, the first layer of the sample 10 is cut off.
  • the layer of the sample 10 removed during milling is disposed of, and the surface of the sample 10, including the surface of the biological object 35, formed after cutting the corresponding layer, is the subject of further research.
  • the temperature regime established in the refrigerator 4 ensures that, after milling, an even and smooth surface of the selected plane of the biological object is obtained. During the milling process, chipping, crushing of high-density bone tissues is excluded.
  • each new opened layer of a given plane of sample 10 is obtained by removing a layer with a thickness of not more than 50 ⁇ m, and preferably 1.0-2.0 ⁇ m, visualization of all the anatomical features of the biological object 35 fixed in the sample 10, its internal structures at the level of tissues and cells is ensured.
  • the rotation mechanism 3 is turned off, the linear displacement mechanism 11 in the longitudinal direction is turned on, and the sample attachment unit 2 is moved from the first to the second extreme position according to a predetermined program. Due to the fact that in the wall 14 of the refrigerating cabinet 4 there is a slot 30 (Fig. 5) and means 31 are provided for overlapping this slot, including corrugated shutters 32 connected to the sample fastening unit 2, the node 2 itself can move along the slot 30 and simultaneously overlap part of the slot 30 of one of the two corrugated shutters 32, depending on the direction of movement of the node 2. Such a design virtually eliminates the contact of the internal volume of the refrigerator 4 with the environment and ensures maintenance in cold a closet 4 preset temperature and humidity.
  • the attachment unit 2 of the biological object stops and the drive 16 (Fig. 2) of the window closing means 15 is turned on, which raises the shutter 17, thereby opening the window 21 made in the side wall 22 of the refrigerator 4.
  • the formed surface of the sample 10 has a purity comparable to that of the surface of the mirror.
  • microphotography is carried out using a microphotographic apparatus containing lighting fixtures 23, light filters, a microscope and means 20 for acquiring digital images of a sample, for example, a KODAK digital camera, the lens of which provides the digital expression of all planes of the exposed sample from one perspective.
  • a microphotographic apparatus containing lighting fixtures 23, light filters, a microscope and means 20 for acquiring digital images of a sample, for example, a KODAK digital camera, the lens of which provides the digital expression of all planes of the exposed sample from one perspective.
  • the lighting fixtures 23 focus the luminous flux through the open window 21 on the sample 10, and the means for obtaining images in digital format captures the surface of the sample 10 and, accordingly, biological object 35.
  • the linear movement mechanism 11 After the completion of one shooting step at the command of the control unit 26 to prevent temperature increase in the refrigerator 4 closes the window 21, and the linear movement mechanism 11 returns the mount unit 2 of the sample from the second to the first extreme position.
  • the rotation mechanism 3 is automatically turned on and the sample attachment unit 2 moves one step towards the cutter 6, after which the described cycle is repeated until the sample 10 is completely excised into many layers, that is, until the sample 10 is completely destroyed.
  • a plurality of two-dimensional images are obtained of a plurality of successively obtained surfaces of the sample 10 and, accordingly, the surfaces of the biological object 35 in digital format.
  • Each obtained two-dimensional image of sample 10 in digital format is input into the digital image processing unit 27, where, using software processing, the image of each layer is given a thickness equal to the milling step, and an adequate three-dimensional virtual display of each layer is obtained.
  • the obtained three-dimensional virtual mappings of the multiple layers are combined in the reverse order of the separation of the sample 10 into layers, which ensures reconstruction of the biological object 35 up to its virtual model.
  • the image of the filling material is removed and a virtual model of the biological object is obtained.
  • the virtual model of a biological object is a kind of "intellectual volume" that can, at the request of the user, break up into discrete elements, which provides reliable visualization on the monitor of all reconstructed anatomical features of the biological object and its internal structures at the cell level and tissues.
  • the inventive method implemented in the patented device allows to eliminate distortion of the structure and shape of the biological object and to implement reliable volumetric three-dimensional reconstruction of any pathological biological object, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure. Thanks to the patented invention, it is possible to create virtual models for all branches of biology: botany, zoology, anatomy. In this case, the created virtual models have a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the original biological object, which allows researchers to provide accurate dynamically animated visual aids according to physiological laws with full information support in any available integrations.
  • the present invention can find application in the formation of anatomical atlases and textbooks for universities and research institutes of biomedical profile.
  • a virtual model of a biological object obtained using the patented method and implemented in the proposed device can be used to solve a number of anatomical and biological issues, including the relative spatial arrangement of organs and their constituent structures, the positioning of the instrument during surgical interventions, about the volumetric effect on the organ of surgical and other therapeutic measures, for example, transmyocardial revascularization.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for generating a virtual model of a biological object, that comprises instantly freezing a biological object at cryogenic temperatures and fixing the same in a volumetric figure by freezing a filler material in order to form a blank, dividing the blank in a closed space into a plurality of layers by sequential milling with a pitch not exceeding 50 µm, and obtaining in a digital format an image of each surface of the blank formed after the completion of each milling pitch. The image thus obtained is fed into a digital-image processing unit in order to obtain a virtual representation of each layer, the virtual representations thus obtained of the plurality of layers are combined, and the image of the filler material is removed until a virtual model of the biological object is obtained. The device for implementing the method of the invention comprises a base (19) on which are mounted a blank holding unit (2), a rotating mechanism (3) including cutting members in the form of a mill (6) and adapted for dividing the blank (10) into layers, and a cooling compartment (4) in which the blank holding unit (2) is arranged so as to be capable of linear movements in the longitudinal direction and of discrete linear movements in the transverse direction. The device further includes means (20) for generating digital images of the blank, a unit (27) for processing the digital images of the blank, and a control unit (26) to which are connected the rotating mechanism (3), the mechanism (11) for the linear movements of the blank holding unit in the longitudinal direction, the mechanism (13) for the discrete linear movements of the blank holding unit in the transverse direction, and the means (20) for generating digital images of the blank. The present invention makes it possible to exclude any deformation of the structure and of the shape of the biological object, and to produce a reliable volumetric three-dimensional reconstruction of any biological object independently from the density of the tissues thereof and from the uniformity of their structure.

Description

Способ создания виртуальной модели биологического объекта  The method of creating a virtual model of a biological object
и устройство для его осуществления  and device for its implementation
Область техники Technical field
Заявляемое изобретение относится к компьютерному моделированию объектов, преимущественно биологического происхождения, а более конкретно изобретение касается способа создания виртуальной модели биологического объекта и устройства для осуществления этого способа.  The claimed invention relates to computer modeling of objects, mainly of biological origin, and more specifically, the invention relates to a method for creating a virtual model of a biological object and device for implementing this method.
Предшествующий уровень техники State of the art
Все известные в настоящее время способы визуализации биологических объектов, например, таких как внутренние органы человека или животных, основаны на получении отраженных и, значит, только предполагаемо достоверных изображений, несущих в себе погрешности и искажения, обусловленные многоэтапностью поступления данных. Кроме того, получаемые трехмерные модели внутренних органов являются продуктом компьютерной графики, построение которых осуществляется на основании двухмерных изображений слоев, на которые "разделяют" внутренний орган при сканировании. При этом изображения торцевых поверхностей каждого слоя, также как и информация о структуре его тканей, отсутствует. Получаемая модель исследуемого органа не позволяет достаточно уверенно различать ткани, находящиеся в норме и в патологии, ибо патологические изменения тканей (особенно на начальной стадии), как правило, проходят на химическом уровне без изменения протонной плотности и времени релаксаций. При этом используемые инструменты исследования и последующей визуализации не обеспечивают накопления данных на этом уровне знаний. При изучении органа по модели, полученной известными методами, исследователь не получает полных и достоверных сведений о строении и структуре исследуемого органа. Более того, все известные способы сопровождаются воздействием на организм пациента излучением, не являющимся для организма привычными и безопасными.  All currently known methods of visualizing biological objects, for example, such as the internal organs of humans or animals, are based on obtaining reflected and, therefore, only presumably reliable images that carry in themselves errors and distortions due to the multi-stage receipt of data. In addition, the resulting three-dimensional models of internal organs are a product of computer graphics, the construction of which is carried out on the basis of two-dimensional images of the layers into which the internal organ is "divided" during scanning. Moreover, images of the end surfaces of each layer, as well as information on the structure of its tissues, are absent. The resulting model of the studied organ does not allow us to confidently distinguish between tissues that are normal and pathological, because pathological changes in tissues (especially at the initial stage), as a rule, take place at the chemical level without changing the proton density and relaxation time. Moreover, the tools used for research and subsequent visualization do not provide data accumulation at this level of knowledge. When studying the organ according to the model obtained by known methods, the researcher does not receive complete and reliable information about the structure and structure of the studied organ. Moreover, all known methods are accompanied by exposure to the patient’s body with radiation, which is not familiar and safe for the body.
Так, известен способ образования на дисплее трехмерного изображения внутреннего органа живого организма, исследуемого с помощью ультразвукового сигнала, патент RU 2125836. В соответствии с этим способом осуществляют сканирование исследуемого органа ультразвуковым сигналом, который после отражения усиливают и преобразуют в цифровой сигнал. После соответствующей компьютерной обработки цифровой сигнал поступает на экран дисплея в виде двухмерного изображения органа в плоскости направления сканирующего сигнала. В соответствии с этим способом ультразвуковой сигнал последовательно и дискретно смещают по исследуемому органу, тем самым условно разделяя орган на слои и послойно его сканируя, и регистрируют в виде цифровых выражений последовательную серию двухмерных изображений этих слоев. На основании полученных цифровых выражений в компьютере осуществляют синтез трехмерного изображения просканированного органа путем межслойной интерполяции с использованием воксельной модели представления цифровых сигналов. Это позволяет перейти от плоскостных двухмерных изображений слоев к их объемным изображениям толщиной в один воксель и, рассматривая трехмерный орган как совокупность одновоксельных слоев, их просуммировать, то есть осуществить виртуальную реконструкцию исследуемого органа. So, there is a known method for the formation on the display of a three-dimensional image of the internal organ of a living organism, studied using an ultrasonic signal, patent RU 2125836. In accordance with this method, the test organ is scanned with an ultrasonic signal, which after reflections amplify and convert to a digital signal. After appropriate computer processing, the digital signal enters the display screen in the form of a two-dimensional image of the organ in the direction plane of the scanning signal. In accordance with this method, the ultrasonic signal is sequentially and discretely displaced along the organ under study, thereby conditionally dividing the organ into layers and scanning it in layers, and record in digital form a sequential series of two-dimensional images of these layers. Based on the obtained digital expressions, a three-dimensional image of the scanned organ is synthesized in a computer by means of interlayer interpolation using a voxel model of representing digital signals. This allows us to switch from planar two-dimensional images of layers to their volumetric images one voxel thick and, considering a three-dimensional organ as a set of monovoxel layers, sum them up, that is, carry out a virtual reconstruction of the organ under study.
Из патента US 5396890 известно устройство реконструкции внутреннего органа, обеспечивающее трехмерную визуализацию внутреннего органа живого организма. Названное устройство содержит ультразвуковой датчик, одноканальный приемопередатчик, устройство электронного сканирования ультразвуковым пучком датчика, устройство механического перемещения датчика с системой определения его текущих координат, конвертор, блок памяти, процессор и дисплей для визуализации двумерных и трехмерных изображений.  From US Pat. No. 5,396,890, a device for reconstructing an internal organ is known that provides three-dimensional visualization of the internal organ of a living organism. The named device contains an ultrasonic sensor, a single-channel transceiver, an electronic scanning device using an ultrasonic sensor beam, a device for mechanically moving the sensor with a system for determining its current coordinates, a converter, a memory unit, a processor and a display for visualizing two-dimensional and three-dimensional images.
Указанное устройство имеет существенные недостатки, основными из которых являются большие временные затраты на построение трехмерных изображений, определяемые длительностью вычислительных операций по определению текущих координат датчика и значительным разбросом разрешающей способности устройства по пространственным координатам по всей области обзора.  The specified device has significant drawbacks, the main of which are the large time costs for building three-dimensional images, which are determined by the duration of the computational operations to determine the current coordinates of the sensor and a significant dispersion of the resolution of the device in spatial coordinates throughout the field of view.
В качестве прототипа выбран способ создания виртуальной модели патолого- биологического препарата, известный из патента RU 2173480. Указанный способ включает фиксирование препарата с помощью заливочного материала в объемной фигуре с образованием образца и разделение образца с зафиксированным препаратом параллельными плоскостями в заданной последовательности на множество параллельных слоев. Разделение препарата осуществляют на слои в виде срезов и получают в цифровом формате изображение каждого среза. Для того чтобы свести к минимуму необратимое деформирование, коробление срезов патолого-биологического образца, толщину срезов задают не 1-10 мкм, как принято в традиционных гистологических методиках, а значительно больше. As a prototype, the method of creating a virtual model of a pathological biological product, known from patent RU 2173480, was chosen. This method involves fixing the drug with the fill material in a three-dimensional figure to form a sample and dividing the sample with the drug fixed in parallel planes in a given sequence into many parallel layers. Separation of the drug is carried out into layers in the form of slices and receive in digital format an image of each slice. In order to reduce to irreversible deformation, warpage of slices of a pathological biological sample, and thickness of the slices are set not to 1-10 microns, as is customary in traditional histological methods, but much more.
Полученные изображения каждого среза в цифровом формате вводят в блок обработки цифровых изображений с получением трехмерного виртуального отображения каждого среза. Совмещают полученные виртуальные отображения множества срезов в последовательности, обратной осуществлению разделения образца. При помощи программной обработки достигают реконструкцию образца и получение его виртуальной модели. Затем с помощью программной обработки удаляют изображения заливочного материала и получают виртуальную модель патолого-биологического препарата.  The obtained images of each slice in digital format are input into the digital image processing unit to obtain a three-dimensional virtual display of each slice. Combine the obtained virtual mappings of multiple slices in the sequence opposite to the implementation of the separation of the sample. With the help of software processing, reconstruction of the sample and obtaining its virtual model are achieved. Then, using the software processing, the images of the filling material are removed and a virtual model of the pathological biological preparation is obtained.
Одним из наиболее близких к заявленному изобретению устройств для получения гистологических срезов биологического объекта является система и способ для автоматической обработки, известная из заявки WO 00/62035. Известная система содержит узел крепления биологического объекта, помещенного в заливочный материал, далее называемый узел крепления образца, средство для разделения образца на слои, выполненное с возможностью циклического взаимодействия с образцом, и средство визуализации изображения биологического объекта.  One of the closest to the claimed invention devices for obtaining histological sections of a biological object is a system and method for automatic processing, known from the application WO 00/62035. The known system comprises a mounting unit for a biological object placed in the casting material, hereinafter referred to as a mounting unit for the sample, means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample, and means for visualizing the image of the biological object.
В описанной системе средство для разделения образца на слои представляет собой нож микротома, воздействующий на неподвижно закрепленный образец. Нож микротома обеспечивает получение гистологического среза биологического объекта, который помещают в принимающую среду и подвергают морфологическому исследованию с помощью средства визуализации, например, микроскопа или средства получения изображении, например, цифровой фотокамеры.  In the described system, the means for dividing the sample into layers is a microtome knife acting on a fixed sample. A microtome knife provides a histological section of a biological object, which is placed in a receiving medium and subjected to morphological examination using visualization means, for example, a microscope or image acquisition means, for example, a digital camera.
Указанный способ позволяет создать и визуализировать на экране дисплея аналог исходного девитального органа за счет использования информационных каналов, обеспечивающих исследователя данными о внутренней структуре органа.  The specified method allows you to create and visualize on the display screen an analog of the original devital organ through the use of information channels that provide the researcher with data on the internal structure of the organ.
Однако при реализации названного способа в известной системе получаемая информация о строении и состоянии исходного биологического объекта недостоверна, так как снимается с подготовленных по традиционным гистологическим методикам срезов, полученных посредством ножа микротома. Такие срезы имеют существенные необратимые искажения и деформации, например, смятия, разрывы поверхностей биологического объекта, микро- и макровывихи тканей, что обусловлено физикой 0 000480 However, when implementing the above method in a known system, the obtained information about the structure and condition of the original biological object is unreliable, since it is removed from sections prepared by traditional histological methods obtained using a microtome knife. Such sections have significant irreversible distortions and deformations, for example, crushing, tearing of the surfaces of a biological object, micro and macro dislocation of tissues, which is due to physics 0 000480
4 процесса получения срезов. Из-за деформаций среза в процессе разделения биологического объекта, искажения формы среза при его гистологической обработке реконструкция исходного биологического объекта на практике может быть только фрагментарная. Кроме того, используемая методика разделения биологического объекта посредством ножа микротома не позволяет получать срезы тканей с различной плотностью, например, мышечной ткани и/или костной ткани. Поэтому имеет место ограничение по получению виртуальной модели биологического объекта, состоящего только из мышечных тканей. Низкое разрешение характеристики виртуальной модели биологического объекта приводит к детализации, недостаточной для специалиста-морфолога, а большое количество искажений каждого среза не позволяет создать полностью идентичную виртуальную модель исходного биологического объекта.  4 slicing processes. Due to the deformation of the slice during the separation of the biological object, the distortion of the shape of the slice during its histological processing, the reconstruction of the original biological object in practice can only be fragmentary. In addition, the technique used to separate a biological object using a microtome knife does not allow tissue sections with different densities, for example, muscle tissue and / or bone tissue, to be obtained. Therefore, there is a restriction on obtaining a virtual model of a biological object consisting only of muscle tissue. The low resolution of the characteristics of the virtual model of a biological object leads to detailing insufficient for a specialist morphologist, and the large number of distortions of each slice does not allow creating a completely identical virtual model of the initial biological object.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
В основу заявляемого изобретения положена задача создать способ создания виртуальной модели биологического объекта, а также разработать реализующее названный способ устройство, в которых за счет изменения условий получения срезов биологического объекта исключалось бы искажение структуры и формы биологического объекта, что обеспечивало бы создание виртуальной модели биологического объекта, имеющей строение и структуру, практически идентичную строению и структуре тканей и клеток исследуемого биологического объекта.  The basis of the claimed invention is to create a method for creating a virtual model of a biological object, and also to develop a device implementing the named method in which, by changing the conditions for obtaining slices of a biological object, distortion of the structure and shape of the biological object would be eliminated, which would ensure the creation of a virtual model of a biological object, having a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the biological object under study.
Эта задача решается при создании способа создания виртуальной модели биологического объекта, включающем фиксирование биологического объекта с помощью заливочного материала в объемной фигуре с образованием образца и разделение его на множество параллельных слоев в заданной последовательности, получение изображения каждого слоя образца в цифровом формате, введение полученного изображения каждого слоя в блок обработки цифровьж изображений с получением трехмерного виртуального отображения каждого слоя, совмещение полученных виртуальных отображений множества слоев в последовательности, обратной заданной, до получения виртуальной модели образца и удаление изображения заливочного материала с получением виртуальной модели биологического объекта, согласно изобретению, перед фиксированием биологический объект моментально замораживают при криогенных температурах, биологический объект фиксируют путем замораживания заливочного материала, а разделение на слои образца проводят в замкнутом пространстве путем последовательного фрезерования выбранной плоскости образца с дискретным шагом, равным не более 50 мкм, при этом изображение каждого слоя в цифровом формате получают с поверхности образца, сформированной в результате выполнения каждого шага фрезерования. This problem is solved when creating a method for creating a virtual model of a biological object, including fixing a biological object using filling material in a three-dimensional figure with the formation of a sample and dividing it into many parallel layers in a given sequence, obtaining an image of each layer of the sample in digital format, introducing the resulting image of each layer in the digital image processing unit to obtain a three-dimensional virtual display of each layer, combining the resulting virtual mappings of a plurality of layers in the reverse order given to obtaining a virtual model of the sample and removing the image of the casting material to obtain a virtual model of a biological object, according to the invention, before fixing the biological object is instantly frozen at cryogenic temperatures, biological the object is fixed by freezing the filling material, and the separation into layers of the sample is carried out in an enclosed space by sequentially milling the selected plane of the sample with a discrete step equal to not more than 50 μm, while the image of each layer in digital format is obtained from the surface of the sample formed as a result of each milling steps.
Заявленный способ создания виртуальной модели биологического объекта позволяет осуществить достоверную объемную трехмерную реконструкцию любого патолого-биологического объекта независимо от плотности его тканей и однородности их структуры за счет исследования моментально замороженного биологического объекта в среде замороженного заливочного материала, что существенно отличает патентуемый способ от всех известных аналогичных методов. Благодаря созданию названных выше условий представляется возмолшым исключить искажения структуры и формы биологического объекта в процессе разделения образца на слои. Это обеспечивает создание такой виртуальной модели биологического объекта, которая имеет строение и структуру, практически идентичную строению и структуре тканей и клеток биологического объекта.  The claimed method of creating a virtual model of a biological object allows for reliable three-dimensional volumetric reconstruction of any pathological biological object, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure by examining an instantly frozen biological object in a medium of frozen casting material, which significantly distinguishes the patented method from all known similar methods . Thanks to the creation of the conditions mentioned above, it seems puzzling to exclude distortions in the structure and shape of the biological object during the separation of the sample into layers. This ensures the creation of such a virtual model of a biological object, which has a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of a biological object.
Благодаря тому, что исследуется поверхность образца после каждого цикла срезания слоя, а не сам срезанный слой, как это принято в известных методах, представляется возможным исключить негативные особенности, связанные с большим количеством искажений каждого среза, и обеспечить визуализацию всех анатомических особенностей зафиксированного в образце биологического объекта и его внутренних структур на уровне тканей и клеток.  Due to the fact that the surface of the sample is examined after each cycle of cutting the layer, and not the cut layer itself, as is customary in known methods, it seems possible to eliminate the negative features associated with a large number of distortions of each section and to provide visualization of all the anatomical features of the biological the object and its internal structures at the level of tissues and cells.
Особенность заявляемого изобретения состоит в том, что в качестве заливочного материала используют криоагент.  A feature of the claimed invention is that a cryoagent is used as filling material.
Конструктивно выгодно фрезерование осуществлять с дискретным шагом, выбранном в интервале от 1,0 до 2,0 мкм.  Structurally, it is advantageous to perform milling with a discrete step selected in the range from 1.0 to 2.0 μm.
Технологично, чтобы температуру, при которой осуществляют разделение образца на слои, устанавливали в интервале от - 25°С до - 30 °С.  It is technologically feasible that the temperature at which the sample is divided into layers is set in the range from -25 ° C to -30 ° C.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для создания виртуальной модели биологического объекта, включающее основание, узел крепления образца, средство для разделения образца на слои, выполненное с возможностью циклического взаимодействия с образцом, и средство визуализации изображения биологического объекта, включающее средство получения цифровых изображений образца, выполненное с возможностью формирования группы цифровых изображений образца по срезаемым слоям и связанное через блок обработки изображений образца с блоком управления, согласно изобретению, в продольном направлении основания установлен холодильный шкаф, с первой стороны которого в продольном направлении на основании установлен первый стол, на котором размещен механизм линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении, выполненный с возможностью возвратно-поступательных перемещений узла крепления образца из первого крайнего положения во второе крайнее положение, и второй стол, установленный на первом столе в поперечном направлении, снабженный механизмом дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении, имеющим шаг, соответствующий толщине срезаемого слоя образца, при этом второй стол связан с узлом крепления образца с возможностью размещения последнего в холодильном шкафу, со второй стороны которого, противоположной первой, на основании установлено средство для разделения образца на слои, представляющее собой механизм вращения, ось которого ориентирована в поперечном направлении, с фрезой, введенной в холодильный шкаф, при этом блок обработки изображений образца выполнен с возможностью удаления изображения заливочного материала и формирования виртуального изображения биологического объекта, а к блоку управления подключены механизм вращения, механизм линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении и механизм дискретны линейны перемещений узла крепления образца в поперечном направлении. The problem is also solved by the fact that the device for creating a virtual model of a biological object, including a base, a sample attachment unit, means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample, and means for visualizing the image of the biological object, including means for obtaining digital images a sample made with the possibility of forming a group of digital images of the sample along the cut layers and connected through the image processing unit of the sample with the control unit according to the invention, a refrigerating cabinet is installed in the longitudinal direction of the base, on the first side of which a first table is installed on the base, on which the mechanism of linear displacements of the specimen attachment unit in the longitudinal direction is placed, arranged with the possibility of reciprocating movements of the attachment unit of the specimen tsa from the first extreme position to the second extreme position, and the second table mounted on the first table in the transverse direction, equipped with a mechanism for discrete linear movements of the specimen attachment unit in the transverse direction, having a step corresponding to the thickness of the cut layer of the sample, while the second table is connected with the node fixing the sample with the possibility of placing the latter in the refrigerator, on the second side of which, opposite the first, on the base there is installed a means for dividing the sample into layers, representing a rotation mechanism, the axis of which is oriented in the transverse direction, with a cutter inserted into the refrigerator, while the sample image processing unit is configured to remove the image of the casting material and form a virtual image of the biological object, and the rotation mechanism, the linear mechanism, are connected to the control unit the displacements of the specimen attachment assembly in the longitudinal direction and the mechanism are discrete linear displacements of the specimen attachment assembly in the transverse direction.
Согласно изобретению целесообразно, чтобы устройство содержало группу осветительных приспособлений, расположенных вне холодильного шкафа и выполненных с возможностью фокусирования излучения на образце.  According to the invention, it is advisable that the device contains a group of lighting devices located outside the refrigerator and made with the possibility of focusing radiation on the sample.
Согласно изобретению конструктивно предпочтительно, чтобы с первой стороны холодильного шкафа на его первой боковой стенке была выполнена продольная прорезь для возвратно-поступательных перемещений узла крепления образца.  According to the invention, it is structurally preferable that a longitudinal slot is made on the first side of the refrigerator on its first side wall for reciprocating movements of the specimen attachment assembly.
Согласно изобретению полезно, чтобы устройство содержало средство перекрывания продольной прорези, установленное на первой боковой стенке холодильного шкафа и выполненное с возможностью перекрывания продольной прорези. Согласно изобретению желательно, чтобы средство перекрывания продольной прорези включало две гофрированные шторки, расположенные по обе стороны от узла крепления образца и механически с ним связанные, и продольные направляющие, выполненные на первой боковой стенке холодильного шкафа. According to the invention, it is advantageous for the device to comprise means for overlapping a longitudinal slot mounted on a first side wall of the refrigerator and configured to overlap a longitudinal slot. According to the invention, it is desirable that the means for overlapping the longitudinal slots include two corrugated shutters located on both sides of the sample attachment unit and mechanically connected with it, and longitudinal guides made on the first side wall of the refrigerator.
Согласно изобретению полезно, чтобы со второй стороны холодильного шкафа на его второй боковой стенке было вьшолнено окно, расположенное напротив зоны размещения средства получения цифровых изображений образца.  According to the invention, it is useful that on the second side of the refrigerator, a window is located on its second side wall, which is located opposite the zone of placement of the means for obtaining digital images of the sample.
Согласно изобретению конструктивно предпочтительно, чтобы устройство содержало средство перекрывания окна, соединенное с блоком управления и выполненное с возможностью открывания окна при расположении образца напротив него при перемещении узла крепления образца из первого крайнего положения во второе.  According to the invention, it is structurally preferable that the device comprises a window shutter connected to the control unit and configured to open the window when the sample is located opposite it when moving the sample mount from the first extreme position to the second.
Согласно изобретению полезно, чтобы средство перекрывания окна содержало привод, расположенный вне холодильного шкафа, и заслонку, механически связанную с приводом и расположенную внутри холодильного шкафа.  According to the invention, it is advantageous for the window closing means to comprise an actuator located outside the refrigerator cabinet and a shutter mechanically connected to the drive and located inside the refrigerator cabinet.
Функционально, чтобы привод был выполнен гидравлическим или пневматическим.  Functionally, the drive must be hydraulic or pneumatic.
Удобно, чтобы на верхней стенке холодильного шкафа имелась крышка, установленная в зоне размещения привода вращения.  It is convenient that on the upper wall of the refrigerator there is a lid installed in the area where the rotation drive is located.
Желательно, чтобы крышка была выполнена из прозрачного материала.  It is desirable that the lid was made of a transparent material.
Конструктивно целесообразно, чтобы фреза была выполнена торцевой с пластинами из поликристаллического алмаза.  Structurally, it is advisable that the cutter was made face with plates of polycrystalline diamond.
Разумно, чтобы шаг перемещения узла крепления образца в поперечном направлении не превышал 50 мкм.  It is reasonable that the step of moving the specimen attachment assembly in the transverse direction does not exceed 50 microns.
Разумно, чтобы шаг перемещения узла крепления образца в поперечном направлении составлял от 1,0 до 2,0 мкм.  It is reasonable that the step of movement of the specimen attachment assembly in the transverse direction is from 1.0 to 2.0 μm.
Согласно изобретению целесообразно, чтобы холодильный шкаф был выполнен с возможностью поддержания в нем температуры в интервале от - 25 °С до - 30 °С.  According to the invention, it is advisable that the refrigerating cabinet was configured to maintain a temperature in it in the range from −25 ° C. to −30 ° C.
Конструктивно предпочтительно, чтобы узел крепления образца содержал паллету, на которой размещена группа крепежных элементов, выполненных с возможностью фиксации положения образца на паллете.  Structurally, it is preferable that the sample attachment unit comprises a pallet on which a group of fasteners are arranged that are capable of fixing the position of the sample on the pallet.
Техническим результатом настоящего изобретения является исключение искажения структуры и формы биологического объекта в процессе разделения образца на слои независимо от плотности его тканей и однородности их структуры, что позволяет создать достоверную объемную трехмерную виртуальную модель любого биологического объекта, имеющей строение и структуру, практически идентичную строению и структуре тканей и клеток исследуемого биологического объекта. The technical result of the present invention is the elimination of distortion of the structure and shape of a biological object in the separation process the sample into layers, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure, which allows you to create a reliable three-dimensional virtual three-dimensional model of any biological object that has a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the studied biological object.
Патентуемое изобретение позволяет формировать виртуальные модели для всех разделов биологии: ботаники, зоологии, анатомии. При этом создаваемые виртуальные модели имеют строение и структуру, практически идентичную строению и структуре тканей и клеток исходного биологического объекта, что позволяет обеспечить исследователей точными динамически анимированными по физиологическим законам наглядными пособиями с полной информационной поддержкой в любых доступных интеграциях.  The patented invention allows the formation of virtual models for all areas of biology: botany, zoology, anatomy. At the same time, the created virtual models have a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the original biological object, which allows researchers to provide accurate dynamically animated visual aids according to physiological laws with full information support in any available integrations.
Дальнейшие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания заявляемого способа создания виртуальной модели биологического объекта и устройства для его осуществления. Изобретение описывается детально в нижеприведённом примере, не являющемся при этом исключительным и единственным в рамках исполнения патентуемого изобретения.  Further objectives and advantages of the claimed invention will become apparent from the following detailed description of the proposed method for creating a virtual model of a biological object and device for its implementation. The invention is described in detail in the example below, which is not exclusive and unique in the framework of the patented invention.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, на которых:  The invention is illustrated by the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 изображает общий вид устройства для создания виртуальной модели биологического объекта, вид в аксонометрии спереди, согласно изобретению;  Figure 1 depicts a General view of a device for creating a virtual model of a biological object, a front perspective view, according to the invention;
Фиг.2 - вид сзади по фиг.1, согласно изобретению;  Figure 2 is a rear view of figure 1, according to the invention;
Фиг.З - функциональную схему патентуемого устройства, согласно изобретению; Фиг.4 - разрез по линии А - А на фиг.2, согласно изобретению;  Fig. 3 is a functional diagram of a patented device according to the invention; Figure 4 is a section along the line a - a in figure 2, according to the invention;
Фиг.5 - фрагмент холодильного шкафа, вид в аксонометрии, согласно изобретению;  5 is a fragment of a refrigerator, a perspective view, according to the invention;
Фиг.6 - узел крепления образца, согласно изобретению;  Fig.6 - sample mount, according to the invention;
Фиг.7 - контейнер для формирования образца.  7 is a container for forming a sample.
Лучший вариант осуществления изобретения The best embodiment of the invention
Заявляемый способ создания виртуальной модели основан на построении трехмерной модели биологического объекта с помощью компьютерной техники при использовании информации об объекте, который рассматривают как единство дискретных элементов - слоев, на которые разделяют биологический объект. The inventive method of creating a virtual model is based on the construction of a three-dimensional model of a biological object using computer technology with using information about an object that is considered as a unity of discrete elements - layers into which a biological object is divided.
В соответствии с заявляемым изобретением при создании трехмерной модели биологического объекта предложены пути для использования достоверных информационно-характеристических данных каждого дискретного элемента биологического объекта.  In accordance with the claimed invention, when creating a three-dimensional model of a biological object, ways are proposed for using reliable information-characteristic data of each discrete element of a biological object.
Для реализации этого положения, то есть получения при создании виртуальной модели полной информации, свойственной данному биологическому объекту, например, внутреннему органу человека, используют в качестве исходного материала патолого-биологический препарат, например, патолого-анатомический образец, иначе говоря, девитальный орган, подготовленный для патолого-морфологических исследований по традиционной методике, или растение, подготовленное по традиционной методике для патолого-биологических исследований.  To implement this provision, that is, to obtain, when creating a virtual model, the complete information specific to a given biological object, for example, an internal organ of a person, a pathological biological preparation, for example, a pathological anatomical sample, in other words, a devital organ prepared for pathological and morphological studies according to the traditional method, or a plant prepared according to the traditional method for pathological and biological studies.
Существенной особенностью заявляемого способа является использование характеристик биологического объекта, получаемых не со срезов этого биологического объекта, приготовленных по традиционным гистологическим методикам и несущих искажения и деформации различного рода, а с поверхностей биологического объекта, образованных в результате последовательного фрезерования, а в некоторых случаях шлифования выбранной плоскости биологического объекта.  A significant feature of the proposed method is the use of the characteristics of a biological object obtained not from slices of this biological object, prepared according to traditional histological methods and bearing distortions and deformations of various kinds, but from the surfaces of a biological object formed as a result of sequential milling, and in some cases grinding of a selected plane biological object.
В соответствии с заявляемым изобретением, для исключения необратимых деформаций биологического объекта в процессе фрезерования, в том числе для исключения смятия, разрывов поверхностей биологического объекта, микро- и макровывихов его тканей предлагается фрезерованию, преимущественно дисковому фрезерованию, подвергать биологический объект, предварительно прошедший низкотемпературную обработку, а именно, мгновенное замораживание при криогенных температурах.  In accordance with the claimed invention, in order to exclude irreversible deformations of a biological object during the milling process, including to exclude wrinkling, tearing of the surfaces of a biological object, micro and macro dislocations of its tissues, it is proposed to subject a biological object that has previously undergone low-temperature processing to milling, mainly disk milling, namely, instant freezing at cryogenic temperatures.
Для реализации этой особенности заявляемого изобретения исходный биологический объект, виртуальную модель которого предполагают создать, подвергают моментальному замораживанию при криогенных температурах, что достигается, например, с помощью жидкости (жидкий азот), охлажденной примерно до минус 90-99°С. Этот прием исключает прежде применяемую длительную химическую обработку биологического объекта, вследствие чего стало возможно сохранить его естественную окраску и форму. При выполнении последующего фрезерования (шлифования) представляется возможность контролировать качество поверхности биологического объекта и исключить его повреждение, что особо ценно для объектов, состоящих из структур с различными физико-механическими свойствами. To realize this feature of the claimed invention, the initial biological object, the virtual model of which is supposed to be created, is subjected to instant freezing at cryogenic temperatures, which is achieved, for example, using a liquid (liquid nitrogen) cooled to about minus 90-99 ° С. This technique excludes the previously applied long-term chemical treatment of a biological object, as a result of which it has become possible to maintain its natural color and shape. When performing the subsequent milling (grinding) it is possible to control the surface quality of a biological object and eliminate its damage, which is especially valuable for objects consisting of structures with different physical and mechanical properties.
Замороженный биологический объект размещают в пространстве, ограниченном объемной фигурой, заполняют пространство заливочным материалом, пригодным для криотехнологии, например, криоагентом.  A frozen biological object is placed in a space limited by a three-dimensional figure; the space is filled with filling material suitable for cryotechnology, for example, a cryoagent.
Далее, согласно изобретению, замораживают заливочный материал и таким образом с помощью заливочного материала фиксируют биологический объект в пространстве, ограниченном объемной фигурой. Далее сформированный объемный объект далее называют образец.  Further, according to the invention, the filling material is frozen and thus, using the filling material, the biological object is fixed in the space limited by the three-dimensional figure. The formed volumetric object is hereinafter referred to as the sample.
Указанный прием способствует, помимо сказанного, длительному сохранению биологического объекта в состоянии низкотемпературной заморозки.  The specified technique contributes, in addition to the above, to the long-term preservation of the biological object in a state of low-temperature freezing.
После формирования образца вышеописанным способом осуществляют разделение образца на слои для последующего моделирования виртуальной модели биологического объекта.  After the formation of the sample in the manner described above, the sample is divided into layers for subsequent modeling of a virtual model of a biological object.
Согласно изобретению, разделение подготовленного замороженного образца на слои проводят в замкнутом пространстве, имеющем температуру, при которой сохраняется нативная геометрия и цветовая характеристика замороженного биологического объекта. Установлено, что для выполнения этого условия температура в замкнутом пространстве может составлять примерно от - 25°С до - 30°С при влажности примерно 25-30%. Экспериментально установлено, что в указанном температурном режиме биологический объект длительное время сохраняется в состоянии низкотемпературной заморозки, а в указанном диапазоне влажности исключается образование инея, который мог бы затруднить исследования. При таких условиях поддерживается практически одинаковая плотность всех тканей биологического объекта, например, мышечных и костных тканей биологического объекта, что обеспечивает получение в результате фрезерования ровной и гладкой поверхности выбранной плоскости биологического объекта. При этом в процессе фрезерования исключается скалывание и дробление высокоплотных тканей, например, костных тканей.  According to the invention, the separation of the prepared frozen sample into layers is carried out in a confined space having a temperature at which the native geometry and color characteristics of the frozen biological object are maintained. It has been established that in order to fulfill this condition, the temperature in a confined space can be from about -25 ° C to -30 ° C at a humidity of about 25-30%. It was experimentally established that in the indicated temperature regime the biological object remains in a state of low-temperature freezing for a long time, and the formation of frost is excluded in the indicated humidity range, which could complicate the study. Under such conditions, almost the same density of all tissues of a biological object is maintained, for example, muscle and bone tissues of a biological object, which ensures that as a result of milling a smooth and smooth surface of the selected plane of the biological object. Moreover, during the milling process, chipping and crushing of high-density tissues, for example, bone tissues, is excluded.
Согласно изобретению, разделение подготовленного образца, что соответствует разделению биологического объекта на множество параллельных слоев в заданной последовательности, осуществляют путем последовательного фрезерования, преимущественно, торцевого фрезерования выбранной плоскости образца с шагом, равным не более 50 мкм. Наиболее предпочтительно, чтобы шаг фрезерования лежал в диапазоне от 1,0 мкм до 2,0 мкм. Снятый при фрезеровании слой утилизируют, а поверхность образца, часть которой является поверхностью среза биологического объекта, рассматривают как новый открывшийся слой образца. Благодаря тому, что каждый новый открывшийся слой заданной плоскости образца получают при удалении слоя толщиной не более 50 мкм, а предпочтительно примерно 1,0-2,0 мкм, обеспечивается визуализация всех анатомических особенностей зафиксированного в образце биологического объекта, его внутренней структуры на уровне тканей и клеток. According to the invention, the separation of the prepared sample, which corresponds to the separation of the biological object into many parallel layers in a given sequence, carried out by sequential milling, mainly, face milling of the selected plane of the sample with a step equal to not more than 50 microns. Most preferably, the milling step is in the range from 1.0 μm to 2.0 μm. The layer removed during milling is disposed of, and the surface of the sample, part of which is the cutting surface of a biological object, is considered as a new opened layer of the sample. Due to the fact that each new opened layer of a given plane of the sample is obtained by removing a layer with a thickness of not more than 50 μm, and preferably about 1.0-2.0 μm, all the anatomical features of the biological object fixed in the sample, its internal structure at the tissue level are visualized and cells.
При выполнении фрезерования в выбранной плоскости образованная поверхность имеет чистоту, сопоставимую с чистотой поверхности зеркала.  When performing milling in the selected plane, the formed surface has a purity comparable to that of the mirror surface.
Далее, именно эту поверхность образца и, соответственно, поверхность биологического объекта подвергают, например, фотографированию или сканированию, обеспечивающему отображение всех плоскостей этой поверхности, и получают двухмерное цветное изображение в цифровом формате.  Further, it is this surface of the sample and, accordingly, the surface of the biological object that is subjected, for example, to photographing or scanning to display all the planes of this surface, and a two-dimensional color image in digital format is obtained.
Фрезерование образца и, соответственно, биологического объекта выполняют до его полного иссечения на множество слоев, то есть до его полной деструкции.  Milling of the sample and, accordingly, the biological object is performed until it is completely excised into many layers, that is, until it is completely destroyed.
При этом получают множество двухмерных изображений множества последовательных поверхностей образца и, соответственно, биологического объекта в цифровом формате.  In this case, a plurality of two-dimensional images of a plurality of consecutive surfaces of a sample and, accordingly, a biological object in digital format is obtained.
Каждое полученное двухмерное изображение каждого слоя в цифровом формате вводят в блок обработки цифровых изображений и с помощью программной обработки изображению каждого слоя придают толщину, равную шагу фрезерования, при этом получают адекватное трехмерное виртуальное отображение каждого слоя.  Each received two-dimensional image of each layer in digital format is input into the digital image processing unit and using software processing the image of each layer is given a thickness equal to the milling step, and an adequate three-dimensional virtual display of each layer is obtained.
Далее с помощью программной обработки осуществляют совмещение полученных трехмерных виртуальных отображений множества слоев в последовательности, обратной осуществлению разделения образца на слои, обеспечивающее реконструкцию названного образца до получения его виртуальной модели. Затем с помощью программной обработки удаляют изображение заливочного материала и получают виртуальную модель биологического объекта. U2010/000480 Then, using software processing, the obtained three-dimensional virtual mappings of the multiple layers are combined in the reverse order of the separation of the sample into layers, which ensures reconstruction of the named sample to obtain its virtual model. Then, using software processing, the image of the filling material is removed and a virtual model of the biological object is obtained. U2010 / 000480
12  12
Благодаря тому, что для получения виртуальной модели биологического объекта исследуют поверхность образца после каждого цикла срезания слоя, а не сам срезанный слой образца, как раскрыто в известных методиках, представляется возможным исключить негативные особенности, связанные с большим количеством искажений каждого среза, и обеспечить визуализацию всех анатомических особенностей зафиксированного в образце биологического объекта и его внутренних структур на уровне тканей и клеток. Due to the fact that, to obtain a virtual model of a biological object, the surface of the sample is examined after each layer cutting cycle, and not the cut sample layer itself, as disclosed in known methods, it seems possible to eliminate negative features associated with a large number of distortions of each section and to provide visualization of all the anatomical features of a fixed biological object and its internal structures at the level of tissues and cells.
Заявляемый способ позволяет создавать виртуальные модели для разных отраслей - ботаники, зоологии, анатомии. Это обеспечивает исследователей точными динамически анимированными по физиологическим законам наглядными пособиями с полной информационной поддержкой в любых доступных интеграциях.  The inventive method allows you to create virtual models for different industries - botany, zoology, anatomy. This provides researchers with accurate visual aids dynamically animated by physiological laws with full information support in any available integrations.
Заявляемый способ создания виртуальной модели биологического объекта может быть реализован, например, с помощью устройства, представленного на сопроводительных чертежах.  The inventive method of creating a virtual model of a biological object can be implemented, for example, using the device shown in the accompanying drawings.
В патентуемом устройстве представляется возможным создавать виртуальную модель биологического объекта, который предварительно подготовлен для исследования с использованием описанных выше приемов.  In the patented device, it seems possible to create a virtual model of a biological object, which is previously prepared for research using the techniques described above.
Устройство для создания виртуальной модели биологического объекта содержит основание 1 (фиг.1), на котором смонтирован узел 2 крепления образца и средство для разделения образца на слои, выполненное с возможностью циклического взаимодействия с образцом и представляющее собой механизм 3 вращения с режущим элементом в виде фрезы.  A device for creating a virtual model of a biological object contains a base 1 (Fig. 1), on which a mount 2 of the sample is mounted and a means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample and representing a rotation mechanism 3 with a cutting element in the form of a cutter .
Основание 1 представляет собой массивную станину, установленную на специальных опорах, гасящих возможные вибрации.  Base 1 is a massive bed mounted on special supports that dampen possible vibrations.
На основании 1 в его продольном направлении установлен холодильный шкаф 4, фрагмент которого изображен на фиг.1 и который выполнен с возможностью поддержания внутри него диапазона отрицательных температур, в котором обеспечивается сохранение нативной геометрии биологического объекта и его цветовой характеристики. В холодильном шкафу 4 с возможностью линейных перемещений в продольном направлении и с возможностью дискретных линейных перемещений в поперечном направлении размещен узел 2 крепления образца.  On the basis of 1, a refrigerating cabinet 4 is installed in its longitudinal direction, a fragment of which is shown in FIG. 1 and which is configured to maintain a negative temperature range inside it, in which the native geometry of the biological object and its color characteristics are maintained. In the refrigerator 4 with the possibility of linear displacements in the longitudinal direction and with the possibility of discrete linear displacements in the transverse direction, a sample attachment unit 2 is placed.
С первой стороны холодильного шкафа 4 на основании 1 установлен первый стол 5, а с его противоположной стороны на основании 1 установлен механизм 3 вращения с режущим инструментом в виде фрезы, ось которого ориентирована в поперечном направлении. При этом фреза 6 расположена в холодильном шкафу 4, а шпиндельный узел 7 крепления фрезы 6 и электрический двигатель 8 механизма 3 вращения - за пределами холодильного шкафа 4. On the first side of the refrigerator 4 on the base 1, the first table 5 is installed, and on its opposite side, on the base 1, mechanism 3 is installed rotation with a cutting tool in the form of a mill, the axis of which is oriented in the transverse direction. In this case, the cutter 6 is located in the refrigerator 4, and the spindle assembly 7 for mounting the cutter 6 and the electric motor 8 of the rotation mechanism 3 are outside the refrigerator 4.
Узел 2 крепления образца включает паллету 9, на которой посредством крепежных элементов закреплен образец 10, включающий биологический объект (на чертеже не показан), со всех сторон окруженный замороженным заливочным материалом.  The sample attaching unit 2 includes a pallet 9, on which a sample 10, including a biological object (not shown), is fixed on all sides surrounded by frozen casting material by means of fasteners.
На первом столе 5 установлен механизм И линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении, выполненный с возможностью линейных возвратно-поступательных перемещений узла 2 крепления образца из первого крайнего положения, как представлено на фиг.1, во второе крайнее положение, соответствующе положению на противоположном конце первого стола 5. Фреза 6 выполнена с возможностью срезания слоя образца 10 с биологическим объектом при перемещении образца 10 из первого во второе крайнее положение.  On the first table 5, a mechanism AND of linear displacements of the specimen attachment unit in the longitudinal direction is mounted, configured to linearly reciprocate the specimen attachment unit 2 from the first extreme position, as shown in Fig. 1, to the second extreme position corresponding to the position at the opposite end the first table 5. The cutter 6 is made with the possibility of cutting off the layer of the sample 10 with a biological object when moving the sample 10 from the first to the second extreme position.
В качестве фрезы 6 предпочтительно использование торцевой фрезы для высокоскоростной обработки цветных металлов и сплавов с пластинами из поликристаллического алмаза, которая обеспечивает фрезерование с большой шириной контакта и позволяет получить чистоту поверхности, близкую к зеркальной. В конкретном варианте выполнения изобретения торцевая фреза может иметь 8 зубьев и диаметр 125 мм.  As cutter 6, it is preferable to use an end mill for high-speed processing of non-ferrous metals and alloys with polycrystalline diamond plates, which provides milling with a large contact width and allows to obtain a surface finish close to mirror. In a particular embodiment, the end mill may have 8 teeth and a diameter of 125 mm.
Устройство также содержит второй стол 12, установленный на первом столе 5 и ориентированный в поперечном направлении. На втором столе 12 установлен механизм 13 дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении, при этом ось названного механизма 13 ориентирована в поперечном направлении, а его шаг соответствует толщине срезаемого слоя образца 10. С механизмом 13 связана паллета 9, установленная с возможностью присоединения к указанному механизму 13 при установке паллеты 9 в холодильный шкаф 4 и отсоединения от механизма 13 после завершения работы.  The device also includes a second table 12 mounted on the first table 5 and oriented in the transverse direction. On the second table 12, there is a mechanism 13 for discrete linear displacements of the specimen attachment unit in the transverse direction, while the axis of the said mechanism 13 is oriented in the transverse direction, and its step corresponds to the thickness of the cut-off layer of the specimen 10. A pallet 9 is connected to the mechanism 13 and can be connected to the specified mechanism 13 when installing the pallets 9 in the refrigerator 4 and disconnecting from the mechanism 13 after completion of work.
В описываемом варианте изобретения для обеспечения линейных продольных и поперечных перемещений узла 2 крепления образца использованы направляющие качения модульного типа и передача винт-гайка качения с предварительным натягом. Такое техническое решение не является единственно возможным и для специалиста очевидно использование аналогичных средств, позволяющих обеспечить плавное и точное перемещение узла 2 крепления образца как в продольном, так и в поперечном направлении. In the described embodiment of the invention, to ensure linear longitudinal and transverse movements of the specimen attachment unit 2, rolling elements of a modular type and a rolling screw-nut transmission with a preload are used. Such a technical solution is not the only one possible for a specialist it is obvious that similar means are used to ensure smooth and precise movement of the specimen attachment unit 2 both in the longitudinal and transverse directions.
Механизм 13 дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении в конкретном варианте изобретения обеспечивает перемещение образца 10 в диапазоне 120-140 мм с шагом не более 2,0 мкм, желательно 1,0 мкм, а механизм 11 продольных перемещений обеспечивает перемещение образца 10 в пределах 350-450 мм.  The mechanism 13 of discrete linear displacements of the mounting unit of the sample in the transverse direction in a particular embodiment of the invention provides the movement of the sample 10 in the range of 120-140 mm with a pitch of not more than 2.0 μm, preferably 1.0 μm, and the mechanism 11 of the longitudinal movements provides the movement of the sample 10 in the limits of 350-450 mm.
Холодильный шкаф 4 имеет две боковых стенки - первую боковую стенку 14, расположенную со стороны узла 2 крепления образца, и противоположную ей вторую боковую стенку (на чертеже не показана). Первая боковая стенка 14 имеет специальную конструкцию, которая будет описана ниже и которая позволяет узлу 2 крепления образца осуществлять линейные возвратно-поступательные перемещения в продольном направлении и предотвращать «утечку» холода из холодильного шкафа 4 The refrigerator 4 has two side walls - the first side wall 14, located on the side of the sample attachment unit 2, and the second side wall opposite to it (not shown). The first side wall 14 has a special design, which will be described below and which allows the mount unit 2 of the sample to perform linear reciprocating movements in the longitudinal direction and to prevent the "leak" of cold from the refrigerator 4
На второй боковой стенке холодильного шкафа 4 имеется окно (на чертеже не показано), выполненное в зоне, следующей за зоной расположения фрезы 6 по направлению перемещения образца 10 из первого во второе крайнее положение. Названное окно предназначено для осуществления съемки поверхности образца 10. On the second side wall of the refrigerator 4 there is a window (not shown in the drawing) made in the area following the area of the cutter 6 in the direction of movement of the sample 10 from the first to the second extreme position. The named window is intended for shooting the surface of the sample 10.
Патентуемое устройство снабжено средством 15 перекрывания окна, выполненным с возможностью открывания окна при расположении образца 10 напротив названного окна при его перемещении из первого во второе крайнее положение.  The patented device is equipped with a window shutter 15 adapted to open a window when the sample 10 is located opposite the said window when it is moved from the first to the second extreme position.
Средство 15 перекрывания окна содержит привод 16, расположенный вне холодильного шкафа 4, и заслонку 17, механически связанную с приводом 16 и расположенную внутри холодильного шкафа 4. Более детально средство 15 перекрывания окна будет описано ниже.  The window closing means 15 comprises an actuator 16 located outside the refrigerator 4 and a shutter 17 mechanically connected to the drive 16 and located inside the refrigerator 4. A window closing means 15 will be described in more detail below.
На верхней стенке холодильного шкафа 4 выполнена крышка 18, установленная в зоне расположения механизма 3 вращения и предназначенная для помещения в холодильный шкаф 4 паллеты 9 с образцом 10 в начале цикла и ее извлечения в конце цикла. Для визуального наблюдения за происходящим процессом крышка 18 выполнена из прозрачного материала.  A cover 18 is made on the upper wall of the refrigerator 4, which is installed in the area of the rotation mechanism 3 and is intended for placement in the refrigerator 4 of the pallet 9 with sample 10 at the beginning of the cycle and its removal at the end of the cycle. For visual observation of the ongoing process, the cover 18 is made of a transparent material.
Посредством гибкого кабеля 19 осуществляется электрическое питание узлов патентуемого устройства. Патентуемое устройство содержит средство 20 получения цифровых изображений образца (фиг.2), установленное вне холодильного шкафа 4 напротив окна 21, выполненного на второй стенке 22 холодильного шкафа 4. Средство 20 получения цифровых изображений образца в описываемом варианте представляет собой цифровую фотокамеру с высокой разрешающей способностью и выполнено с возможностью формирования группы цифровых изображений образца 10, последовательно получаемых после срезания каждого слоя образца 10 при его перемещении из первого во второе крайнее положение. Для специалиста очевидна возможность применения и другого устройства для получения цифровых изображений, например, цифрового сканера. By means of a flexible cable 19, electrical power is provided to the nodes of the patented device. The patented device comprises a means 20 for obtaining digital images of the sample (Fig. 2), mounted outside the refrigerator 4 opposite the window 21 made on the second wall 22 of the refrigerator 4. The means 20 for receiving digital images of the sample in the described embodiment is a digital camera with high resolution and made with the possibility of forming a group of digital images of the sample 10, sequentially obtained after cutting each layer of the sample 10 when it is moved from the first to the second extremely e position. For a specialist, the possibility of using another device for obtaining digital images, for example, a digital scanner, is obvious.
Для получения цифровых изображений образца 10 высокого качества устройство содержит группу осветительных приспособлений 23, расположенных вне холодильного шкафа 4 и выполненных с возможностью фокусирования излучения на образце 10, которое осуществляется через окно 21 в стенке 22 холодильного шкафа 4. В описываемом варианте выполнения изобретения имеется четыре осветительных приспособления 23, смонтированных на специальной опоре 24, на которой также закреплено средство 20 получения цифровых изображений образца.  To obtain digital images of a high-quality sample 10, the device contains a group of lighting devices 23 located outside the refrigerator 4 and configured to focus radiation on the sample 10, which is carried out through a window 21 in the wall 22 of the refrigerator 4. In the described embodiment, there are four lighting devices 23 mounted on a special support 24, on which the means 20 for obtaining digital images of the sample are also fixed.
Для подвода и отвода хладагента в холодильном шкафу 4 предусмотрены технологические отверстия 25, посредством которых холодильный шкаф 4 соединен с компрессором (на чертеже не показан). При этом холодильный шкаф 4 выполнен с возможностью поддержания в нем диапазона отрицательных температур, при которых сохраняется нативная геометрия и цветовая характеристика замороженного биологического объекта. При этом поддерживается практически одинаковая плотность всех тканей биологического объекта, например, мышечных и костных тканей биологического объекта, что делает образец 10 технологичным для исследований.  For supplying and discharging refrigerant in the refrigerator 4, technological holes 25 are provided by which the refrigerator 4 is connected to a compressor (not shown in the drawing). At the same time, the refrigerating cabinet 4 is configured to maintain a range of negative temperatures in it, at which the native geometry and color characteristics of the frozen biological object are preserved. At the same time, almost the same density of all tissues of a biological object is maintained, for example, muscle and bone tissues of a biological object, which makes sample 10 technologically advanced for research.
В описываемом примере осуществления изобретения температура в холодильном шкафу лежит в диапазоне от - 25°С до -30°С, а влажность составляет примерно 25-30%, что контролируется соответствующими датчиками температуры и влажности (на чертеже не показаны). При указанных значениях температуры и влажности иней в холодильном шкафу 4 не образуется, что позволяет получать достоверные изображения слоев образца 10, а исследователям позволяет вести визуальное наблюдение за происходящим процессом. Для обработки цифровых изображений образца 10 устройство содержит блок обработки цифровых изображений образца (на фиг.2 не показан), вьшолненный с возможностью удаления изображения заливочного материала и формирования виртуального изображения биологического объекта. In the described embodiment, the temperature in the refrigerator is in the range from -25 ° C to -30 ° C, and the humidity is about 25-30%, which is controlled by the corresponding temperature and humidity sensors (not shown in the drawing). At the indicated temperature and humidity values, hoarfrost is not formed in the refrigerator 4, which allows obtaining reliable images of the layers of sample 10, and allows researchers to conduct visual observation of the process. For processing digital images of sample 10, the device comprises a digital image processing unit for the sample (not shown in FIG. 2), configured to remove the image of the casting material and form a virtual image of the biological object.
На фиг.З представлена функциональная схема патентуемого устройства для создания виртуальной модели биологического объекта, включающая блок 26 управления, к которому подключены механизм 3 вращения, механизм 11 линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении, механизм 13 дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении, средство 20 получения цифровых изображений образца, к которому подключен блок 27 обработки цифровых изображений образца, и средство 15 перекрывания окна.  Fig. 3 shows a functional diagram of a patented device for creating a virtual model of a biological object, including a control unit 26 to which a rotation mechanism 3, a linear movement mechanism 11 of the specimen attachment unit in the longitudinal direction, a discrete linear displacement mechanism 13 of the specimen attachment unit in the transverse direction 13 are connected , means 20 for obtaining digital images of the sample to which the block 27 for processing digital images of the sample is connected, and means 15 for blocking the window.
На фиг.4 в продольном разрезе по линии А - А на фиг.2. представлено средство 15 перекрывания окна, которое содержит привод 16, расположенный вне холодильного шкафа 4, и заслонку 17, механически связанную с приводом 16 и расположенную внутри холодильного шкафа 4.  Figure 4 is a longitudinal section along the line a - a in figure 2. a window shutter means 15 is provided which comprises an actuator 16 located outside the refrigerator 4 and a shutter 17 mechanically connected to the drive 16 and located inside the refrigerator 4.
В описываемом варианте изобретения использован пневматический привод, имеющий цилиндр 28, в котором с возможностью возвратно-поступательных перемещений установлен шток 29, жестко связанный с заслонкой 17.  In the described embodiment of the invention, a pneumatic actuator having a cylinder 28 is used, in which, with the possibility of reciprocating movements, a rod 29 is mounted rigidly connected to the shutter 17.
В других вариантах изобретения возможно применение других модификаций выполнения привода 16 перекрывания окна, например, гидравлического привода.  In other embodiments of the invention, it is possible to use other modifications of the actuator 16 of the overlapping window, for example, a hydraulic actuator.
На фиг.5 изображена первая боковая стенка 14 холодильного шкафа 4, приспособленная для осуществления возвратно-поступательных линейных перемещений узла 2 крепления образца в продольном направлении.  Figure 5 shows the first side wall 14 of the refrigerator 4, adapted for the implementation of reciprocating linear movements of the node 2 mounting the sample in the longitudinal direction.
В описываемом варианте выполнения изобретения в первой боковой стенке 14 выполнена продольная прорезь 30, поперечный размер которой незначительно превышает поперечный размер расположенной в ней части узла 2 крепления образца, обеспечивая возмолшость осуществления возвратно-поступательных перемещений узла 2 крепления образца из крайнего первого в крайнее второе положение и обратно. При этом длина продольной прорези 30 соответствует расстоянию между первым и вторым крайними положениями узла 2 крепления образца.  In the described embodiment, a longitudinal slot 30 is made in the first side wall 14, the transverse dimension of which slightly exceeds the transverse dimension of the portion of the specimen attachment unit 2 located therein, ensuring the reciprocating movement of the specimen attachment unit 2 from the extreme first to the extreme second position and back. The length of the longitudinal slot 30 corresponds to the distance between the first and second extreme positions of the node 2 of the mounting sample.
Для изолирования внутреннего объема холодильного шкафа 4, в котором поддерживается отрицательная температура около - 30°С, от внешней среды предусмотрено средство 31 перекрывания продольной прорези, установленное на первой боковой стенке 14 холодильного шкафа 4. To isolate the internal volume of the refrigerator 4, which maintains a negative temperature of about - 30 ° C, from the external environment means 31 are provided for overlapping a longitudinal slot mounted on a first side wall 14 of the refrigerator 4.
В описываемом варианте выполнения изобретения средство 31 перекрывания продольной прорези включает две гофрированные шторки 32, механически связанные с узлом 2 крепления образца и расположенные по обе стороны от указанного узла 2 (на чертеже не показан). Для перемещения шторок 32 имеются продольные направляющие 33, выполненные на верхней и нижней частях стенки 14.  In the described embodiment, the means 31 for overlapping a longitudinal slot includes two corrugated shutters 32 mechanically connected to the assembly 2 of the sample mount and located on both sides of the assembly 2 (not shown). To move the blinds 32 there are longitudinal guides 33 made on the upper and lower parts of the wall 14.
Положение шторок 32, изображенное на фиг.5, соответствует второму крайнему положению узла 2 крепления образца, то есть положению, когда образец 10 находится напротив окна 21 (фиг.2). При этом левая от узла 2 шторка 32 раскрыта и перекрывает часть продольной прорези 30, а правая шторка 32 закрыта.  The position of the shutter 32 shown in FIG. 5 corresponds to the second extreme position of the specimen attachment unit 2, that is, the position when the specimen 10 is opposite the window 21 (FIG. 2). While the left of the node 2, the shutter 32 is opened and overlaps part of the longitudinal slot 30, and the right shutter 32 is closed.
Описанный вариант выполнения средства 31 перекрывания продольной прорези не является единственно возможным и для специалиста очевидно иное техническое решение, например, в виде сворачивающихся/разворачивающихся шторок, связанных с узлом 2 крепления образца.  The described embodiment of the means for overlapping the longitudinal slots 31 is not the only possible one, and a different technical solution is obvious for the specialist, for example, in the form of folding / unfolding shutters connected to the specimen attachment unit 2.
На фиг.6 изображена часть узла 2 крепления образца, расположенная в холодильном шкафу 4. На паллете 9 смонтирована группа крепежных элементов 34, выступающих за пределы поверхности паллеты 9 и обеспечивающих фиксацию на паллете 9 образца 10 с биологическим объектом 35, условно изображенным на фиг.6 в виде мыши.  FIG. 6 shows a part of the sample attachment unit 2 located in the refrigerator 4. On a pallet 9, a group of fasteners 34 are mounted that extend beyond the surface of the pallet 9 and provide fixation on the pallet 9 of the sample 10 with the biological object 35, conventionally depicted in FIG. 6 in the form of a mouse.
В описываемом варианте выполнения изобретения в качестве крепежных элементов 34 использованы болты, головки которых выступают за пределы паллеты 9, что позволяет зафиксировать образец 10 на паллете 9. Для фиксации паллеты 9 на узле 2 крепления образца имеется посадочное гнездо 36.  In the described embodiment, bolts are used as fasteners 34, the heads of which protrude beyond the pallet 9, which allows the sample 10 to be fixed on the pallet 9. To fix the pallet 9 on the sample attachment 2, there is a seat socket 36.
На фиг.6 паллета 9 с образцом 10, содержащим биологический объект 35, изображена в «рабочем» виде, т.е. в виде, пригодном для срезания слоев образца 10 с биологическим объектом 35.  6, a pallet 9 with a sample 10 containing a biological object 35 is depicted in a “working” form, i.e. in a form suitable for cutting the layers of sample 10 with a biological object 35.
Для получения образца 10 в «рабочем» виде использован сборный контейнер 37 в виде параллелепипеда, представ ленный на фиг.7 и имеющий нижнюю стенку, которой служит паллета 9, и четыре съемные боковые стенки 38, соединенные между собой с помощью болтов 39. Для удобства переноски контейнера 37 имеются ручки 40, выполненные, преимущественно, из теплоизоляционного материала. RU2010/000480 To obtain sample 10 in a “working” form, the prefabricated container 37 in the form of a parallelepiped, shown in Fig. 7 and having a bottom wall, which is a pallet 9, and four removable side walls 38, interconnected by bolts 39, was used. For convenience Carrying container 37 there are handles 40, made mainly of heat-insulating material. RU2010 / 000480
18  eighteen
Описываемое устройство, в котором реализуется патентуемый способ создания виртуальной модели биологического объекта, работает следующим образом. The described device, which implements the patented method of creating a virtual model of a biological object, works as follows.
Предварительно исследуемый биологический объект приводят в состояние, пригодное для разделения на слои согласно патентуемому способу. Для этого биологический объект 35, например, мышь, условно изображенную на фиг.6,7, подвергают моментальному замораживанию при криогенных температурах в специальном устройстве, которое не является предметом настоящего изобретения.  Pre-investigated biological object is brought into a state suitable for separation into layers according to the patented method. To this end, a biological object 35, for example, a mouse, conventionally depicted in Fig.6,7, is subjected to instant freezing at cryogenic temperatures in a special device that is not the subject of the present invention.
Затем биологический объект 35 помещают в сборный контейнер 37, который в несколько этапов заполняют заливочным материалом, например, криоагентом, и последовательно, в несколько этапов подвергают замораживанию так, чтобы биологический объект 35 располагался примерно в центральной части контейнера 37.  Then the biological object 35 is placed in a collection container 37, which is filled in several stages with a filling material, for example, a cryoagent, and subsequently, in several stages, it is frozen so that the biological object 35 is located approximately in the central part of the container 37.
Объемную фигуру из заливочного материала с находящимся внутри нее биологическим объектом 35 называют «образец», который обозначен на фигуре позицией 10.  A three-dimensional figure made of casting material with a biological object inside it is called a “sample”, which is indicated by 10 in the figure.
Крепежные элементы 34 обеспечивают прочную связь между паллетой 9 и образцом 10. Полученную таким образом паллету 9 с образцом 10 извлекают из сборного контейнера 37, для чего снимают его боковые стенки 38, и помещают в холодильный шкаф 4 (фиг.1). Посадочное гнездо 36, выполненное на паллете 9, приспособлено для быстрой и надежной фиксации паллеты 9 в узле 2 крепления, образца.  The fasteners 34 provide a strong connection between the pallet 9 and the sample 10. The thus obtained pallet 9 with the sample 10 is removed from the collection container 37, for which its side walls 38 are removed, and placed in a refrigerator 4 (Fig. 1). The landing seat 36, made on the pallet 9, is adapted for quick and reliable fixation of the pallet 9 in the mount 2 of the sample.
Одновременно с подготовкой биологического объекта к исследованию так, как описано выше, патентуемое устройство готовят к началу работы.  Simultaneously with the preparation of the biological object for research as described above, the patented device is being prepared for the start of work.
Блок 26 управления (фиг.З) задает необходимые параметры процесса: температуру и влажность в холодильном шкафу 4, шаг линейных перемещений узла 2 крепления образца в поперечном направлении, соответствующий толщине срезаемого с образца 10 слоя, скорость возвратно-поступательных перемещений узла 2 крепления образца в продольном направлении, скорость вращения фрезы 6. При этом шаг линейных перемещений обеспечивается механизмом 13 дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении, скорость возвратно- поступательных перемещений узла 2 крепления образца обеспечивается механизмом 11 линейных перемещений узла крепления биологического объекта в продольном направлении, а скорость вращения фрезы 6 обеспечивается механизмом 3 вращения. Кроме того, блок 26 управления по заданной программе координирует осуществление съемки образца 10 в зависимости от положения образца 10 в холодильном шкафу 4 при осуществлении возвратно-поступательных линейных перемещений. The control unit 26 (FIG. 3) sets the necessary process parameters: temperature and humidity in the refrigerator 4, the linear increment of the sample mounting unit 2 in the transverse direction corresponding to the thickness of the layer cut off from the sample 10, the reciprocating speed of the sample mounting unit 2 in the longitudinal direction, the rotational speed of the cutter 6. The linear displacement step is provided by the mechanism 13 of discrete linear displacements of the specimen attachment unit in the transverse direction, the reciprocating speed x displacement unit 2 of the sample fixing mechanism 11 is provided for linear displacements of a biological object mounting assembly in the longitudinal direction, and the tool rotation speed mechanism 6 is provided by 3 rotation. In addition, the control unit 26 for a given program coordinates the implementation shooting sample 10 depending on the position of sample 10 in the refrigerator 4 when performing reciprocating linear movements.
В холодильный шкаф 4 (фиг. 1) подают хладагент до достижения температуры приблизительно минус 25-30°С, при которой сохраняется нативная геометрия и цветовая характеристика криозамороженного биологического объекта, а также обеспечивается равная плотность и мышечных и костных тканей биологического объекта.  Refrigerant 4 is supplied to the refrigerator 4 (FIG. 1) until a temperature of approximately minus 25-30 ° C is reached, at which the native geometry and color characteristics of the cryo-frozen biological object are preserved, and the muscle and bone tissues of the biological object are equally dense.
В холодильный шкаф 4 помещают замороженный образец 10 с биологическим объектом 35, фиксируя посадочное гнездо паллеты 9 в соответствующем ответном приспособлении узла 2 крепления биологического объекта. При этом образец 10 располагается напротив фрезы 6 механизма 3 вращения, что соответствует первому крайнему положению узла 2 крепления образца..  A frozen sample 10 with a biological object 35 is placed in the refrigerating cabinet 4, fixing the landing socket of the pallet 9 in the corresponding response device of the biological object attaching unit 2. In this case, the sample 10 is located opposite the cutter 6 of the rotation mechanism 3, which corresponds to the first extreme position of the sample attachment 2.
Оператор включает механизм 3 вращения с заданным числом оборотов фрезы 6 и механизм 13 дискретных линейных перемещений узла крепления биологического объекта с заданным шагом линейных перемещений. Названный шаг соответствует толщине срезаемого слоя образца 10 и, соответственно, толщине слоя биологического объекта 35 и установлен равным не более 50 мкм, но предпочтительно, равным примерно 1,0-2,0 мкм.  The operator includes a rotation mechanism 3 with a predetermined number of revolutions of the cutter 6 and a mechanism 13 of discrete linear displacements of the attachment point of a biological object with a given linear displacement step. The named step corresponds to the thickness of the cut-off layer of the sample 10 and, accordingly, the thickness of the layer of the biological object 35 and is set equal to not more than 50 μm, but preferably equal to about 1.0-2.0 μm.
После перемещения образца 10 на установленный шаг вперед поверхность образца 10 достигает вращающейся фрезы 6 и, таким образом, происходит срезание первого слоя образца 10. Снятый при фрезеровании слой образца 10 утилизируют, а поверхность образца 10, в том числе поверхность биологического объекта 35, образовавшаяся после срезания соответствующего слоя, служит предметом дальнейшего исследования.  After the sample 10 is moved forward, the surface of the sample 10 reaches the rotating cutter 6 and, thus, the first layer of the sample 10 is cut off. The layer of the sample 10 removed during milling is disposed of, and the surface of the sample 10, including the surface of the biological object 35, formed after cutting the corresponding layer, is the subject of further research.
Установленный в холодильном шкафу 4 температурный режим обеспечивает получение после фрезерования ровной и гладкой поверхности выбранной плоскости биологического объекта. В процессе фрезерования исключается скалывание, дробление высокоплотных костных тканей. Влажность, поддерживаемая в холодильном шкафу 4 и составляющая приблизительно 30%, практически исключает образование инея на внутренних поверхностях холодильного шкафа 4 и на узлах, расположенных в холодильном шкафу 4.  The temperature regime established in the refrigerator 4 ensures that, after milling, an even and smooth surface of the selected plane of the biological object is obtained. During the milling process, chipping, crushing of high-density bone tissues is excluded. The humidity maintained in the refrigerator 4 and approximately 30%, virtually eliminates the formation of frost on the inner surfaces of the refrigerator 4 and on the nodes located in the refrigerator 4.
Благодаря тому, что каждый новый открывшийся слой заданной плоскости образца 10 получают при удалении слоя толщиной не более 50 мкм, а предпочтительно 1,0-2,0 мкм, обеспечивается визуализация всех анатомических особенностей зафиксированного в образце 10 биологического объекта 35, его внутренних структур на уровне тканей и клеток. Due to the fact that each new opened layer of a given plane of sample 10 is obtained by removing a layer with a thickness of not more than 50 μm, and preferably 1.0-2.0 μm, visualization of all the anatomical features of the biological object 35 fixed in the sample 10, its internal structures at the level of tissues and cells is ensured.
После срезания слоя образца 10 механизм 3 вращения отключается, включается механизм 11 линейных перемещений в продольном направлении и узел 2 крепления образца перемещается из первого во второе крайнее положение по заданной программе. Благодаря тому, что в стенке 14 холодильного шкафа 4 имеется прорезь 30 (фиг.5) и предусмотрено средство 31 перекрывания этой прорези, включающее гофрированные шторки 32, связанные с узлом 2 крепления образца, сам узел 2 имеет возможность перемещаться по прорези 30 и одновременно перекрывать часть прорези 30 одной из двух гофрированных шторок 32 в зависимости от направления перемещения узла 2. Такое конструктивное выполнение практически исключает контакт внутреннего объема холодильного шкафа 4 с окружающей средой и обеспечивает поддержание в холодильном шкафу 4 заданной температуры и влажности.  After cutting off the sample layer 10, the rotation mechanism 3 is turned off, the linear displacement mechanism 11 in the longitudinal direction is turned on, and the sample attachment unit 2 is moved from the first to the second extreme position according to a predetermined program. Due to the fact that in the wall 14 of the refrigerating cabinet 4 there is a slot 30 (Fig. 5) and means 31 are provided for overlapping this slot, including corrugated shutters 32 connected to the sample fastening unit 2, the node 2 itself can move along the slot 30 and simultaneously overlap part of the slot 30 of one of the two corrugated shutters 32, depending on the direction of movement of the node 2. Such a design virtually eliminates the contact of the internal volume of the refrigerator 4 with the environment and ensures maintenance in cold a closet 4 preset temperature and humidity.
При достижения образцом 10 второго крайнего положения узел 2 крепления биологического объекта останавливается и включается привод 16 (фиг.2) средства 15 перекрывания окна, который поднимает заслонку 17, тем самым, открывает окно 21, выполненное в боковой стенке 22 холодильного шкафа 4.  When the sample 10 reaches the second extreme position, the attachment unit 2 of the biological object stops and the drive 16 (Fig. 2) of the window closing means 15 is turned on, which raises the shutter 17, thereby opening the window 21 made in the side wall 22 of the refrigerator 4.
При выполнении фрезерования образованная поверхность образца 10 имеет чистоту, сопоставимую с чистотой поверхности зеркала.  When performing milling, the formed surface of the sample 10 has a purity comparable to that of the surface of the mirror.
Далее, именно эту поверхность образца 10 и, соответственно, поверхность биологического объекта 35 подвергают дальнейшему исследованию, например, фотографированию или сканированию.  Further, it is this surface of the sample 10 and, accordingly, the surface of the biological object 35 is subjected to further research, for example, photographing or scanning.
В конкретном варианте выполнения изобретения осуществляют микрофотографирование с помощью микрофотографической установки, содержащей осветительные приспособления 23, светофильтры, микроскоп и средство 20 получения цифровых изображений образца, например, цифровую фотокамеру фирмы KODAK, объектив которой обеспечивает получение из одного ракурса цифрового выражения изображения всех плоскостей экспонируемого образца.  In a particular embodiment of the invention, microphotography is carried out using a microphotographic apparatus containing lighting fixtures 23, light filters, a microscope and means 20 for acquiring digital images of a sample, for example, a KODAK digital camera, the lens of which provides the digital expression of all planes of the exposed sample from one perspective.
Для этого осветительные приспособления 23 фокусируют световой поток через открытое окно 21 на образце 10, а средство 20 получения изображений в цифровом формате осуществляет съемку поверхности образца 10 и, соответственно, биологического объекта 35. После завершения одного этапа съемки по команде блока 26 управления для исключения повышения температуры в холодильном шкафу 4 закрывается окно 21, а механизм 11 линейных перемещений возвращает узел 2 крепления образца из второго в первое крайнее положение. For this, the lighting fixtures 23 focus the luminous flux through the open window 21 on the sample 10, and the means for obtaining images in digital format captures the surface of the sample 10 and, accordingly, biological object 35. After the completion of one shooting step at the command of the control unit 26 to prevent temperature increase in the refrigerator 4 closes the window 21, and the linear movement mechanism 11 returns the mount unit 2 of the sample from the second to the first extreme position.
На этом заканчивается один цикл работы устройства, в результате чего с заготовки 10 срезается один слой и в цифровом формате получается одно изображение поверхности образца 10 с биологическим объектом 35.  This ends one cycle of operation of the device, as a result of which one layer is cut off from the workpiece 10 and in digital format one image of the surface of the sample 10 with a biological object 35 is obtained.
Далее по программе в автоматическом режиме включается механизм 3 вращения и узел 2 крепления образца перемещается на один шаг в сторону фрезы 6, после чего описанный цикл повторяется до полного иссечения образца 10 на множество слоев, то есть до полной деструкции образца 10.  Further, according to the program, the rotation mechanism 3 is automatically turned on and the sample attachment unit 2 moves one step towards the cutter 6, after which the described cycle is repeated until the sample 10 is completely excised into many layers, that is, until the sample 10 is completely destroyed.
При этом получают множество двухмерных изображений множества последовательно полученных поверхностей образца 10 и, соответственно, поверхностей биологического объекта 35 в цифровом формате.  In this case, a plurality of two-dimensional images are obtained of a plurality of successively obtained surfaces of the sample 10 and, accordingly, the surfaces of the biological object 35 in digital format.
Каждое полученное двухмерное изображение образца 10 в цифровом формате вводят в блок 27 обработки цифровых изображений, где с помощью программной обработки изображению каждого слоя придают толщину, равную шагу фрезерования, при этом получают адекватное трехмерное виртуальное отображение каждого слоя.  Each obtained two-dimensional image of sample 10 in digital format is input into the digital image processing unit 27, where, using software processing, the image of each layer is given a thickness equal to the milling step, and an adequate three-dimensional virtual display of each layer is obtained.
Далее с помощью программной обработки в блоке 27 обработки цифровых изображений осуществляют совмещение полученных трехмерных виртуальных отображений множества слоев в последовательности, обратной осуществлению разделения образца 10 на слои, что обеспечивает реконструкцию названного биологического объекта 35 вплоть до получения его виртуальной модели. Затем с помощью программной обработки удаляют изображение заливочного материала и получают виртуальную модель биологического объекта.  Next, using the software processing in the digital image processing unit 27, the obtained three-dimensional virtual mappings of the multiple layers are combined in the reverse order of the separation of the sample 10 into layers, which ensures reconstruction of the biological object 35 up to its virtual model. Then, using software processing, the image of the filling material is removed and a virtual model of the biological object is obtained.
Полученная в соответствии с заявляемым способом виртуальная модель биологического объекта представляет собой некий "интеллектуальный объем", который способен, по желанию пользователя, распадаться на дискретные элементы, что обеспечивает достоверную визуализацию на мониторе всех реконструированных анатомических особенностей биологического объекта и его внутренних структур на уровне клеток и тканей.  Obtained in accordance with the claimed method, the virtual model of a biological object is a kind of "intellectual volume" that can, at the request of the user, break up into discrete elements, which provides reliable visualization on the monitor of all reconstructed anatomical features of the biological object and its internal structures at the cell level and tissues.
Заявляемый способ, реализованный в патентуемом устройстве, позволяет исключить искажения структуры и формы биологического объекта и осуществить достоверную объемную трехмерную реконструкцию любого патолого-биологического объекта независимо от плотности его тканей и однородности их структуры. Благодаря патентуемому изобретению возможно создавать виртуальные модели для всех разделов биологии: ботаники, зоологии, анатомии. При этом создаваемые виртуальные модели имеют строение и структуру, практически идентичную строению и структуре тканей и клеток исходного биологического объекта, что позволяет обеспечить исследователей точными динамически анимированными по физиологическим законам наглядными пособиями с полной информационной поддержкой в любых доступных интеграциях. The inventive method implemented in the patented device allows to eliminate distortion of the structure and shape of the biological object and to implement reliable volumetric three-dimensional reconstruction of any pathological biological object, regardless of the density of its tissues and the uniformity of their structure. Thanks to the patented invention, it is possible to create virtual models for all branches of biology: botany, zoology, anatomy. In this case, the created virtual models have a structure and structure that is almost identical to the structure and structure of tissues and cells of the original biological object, which allows researchers to provide accurate dynamically animated visual aids according to physiological laws with full information support in any available integrations.
Промышленная применимость Industrial applicability
Настоящее изобретение может найти применение при формировании анатомических атласов и учебных пособий для вузов и научно-исследовательских институтов медико-биологического профиля. Кроме того, виртуальная модель биологического объекта, полученная с помощью патентуемого способа и реализованная в предлагаемом устройстве, может быть использована при решении ряда анатомо-биологических вопросов, в том числе, о взаимном пространственном расположении органов и составляющих их структур, о позиционировании инструмента во время хирургических вмешательств, об объемном воздействии на орган хирургических и других лечебных мероприятий, например, трансмиокардиальной реваскуляризации .  The present invention can find application in the formation of anatomical atlases and textbooks for universities and research institutes of biomedical profile. In addition, a virtual model of a biological object obtained using the patented method and implemented in the proposed device can be used to solve a number of anatomical and biological issues, including the relative spatial arrangement of organs and their constituent structures, the positioning of the instrument during surgical interventions, about the volumetric effect on the organ of surgical and other therapeutic measures, for example, transmyocardial revascularization.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ создания виртуальной модели биологического объекта, включающий фиксирование биологического объекта с помощью заливочного материала в объемной фигуре с образованием образца и разделение его на множество параллельных слоев в заданной последовательности, получение изображения каждого слоя образца в цифровом формате, введение полученного изображения каждого слоя в блок обработки цифровых изображений с получением трехмерного виртуального отображения каждого слоя, совмещение полученных виртуальных отображений множества слоев в последовательности, обратной заданной, до получения виртуальной модели образца и удаление изображения заливочного материала с получением виртуальной модели биологического объекта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что перед фиксированием биологический объект моментально замораживают при криогенных температурах, биологический объект фиксируют путем замораживания заливочного материала, а разделение на слои образца проводят в замкнутом пространстве путем последовательного фрезерования выбранной плоскости образца с дискретным шагом, равным не более 50 мкм, при этом изображение каждого слоя в цифровом формате получают с поверхности образца, сформированной в результате выполнения каждого шага фрезерования. 1. A method of creating a virtual model of a biological object, including fixing a biological object using filling material in a three-dimensional figure with the formation of a sample and dividing it into many parallel layers in a given sequence, obtaining a digital image of each layer of the sample, introducing the obtained image of each layer into a block processing digital images to obtain a three-dimensional virtual display of each layer, combining the resulting virtual mappings of multiple layers in the reverse order, until a virtual model of the sample is obtained and the image of the filling material is removed to obtain a virtual model of the biological object, since the biological object is immediately frozen at cryogenic temperatures before fixing, the biological object fixed by freezing the filling material, and the separation into layers of the sample is carried out in a confined space by sequentially milling the selected plane of the sample with a discrete step equal to m is not more than 50 microns, wherein the image of each layer is obtained in digital format from the sample surface, formed as a result of execution of each milling step.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве заливочного материала используют криоагент.  2. The method according to claim 1, characterized in that the cryoagent is used as the filling material.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фрезерование осуществляют с шагом, выбранным в интервале от 1,0 мкм до 2,0 мкм.  3. The method according to claim 1, characterized in that the milling is carried out with a step selected in the range from 1.0 μm to 2.0 μm.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру, при которой осуществляют разделение образца на слои, устанавливают в интервале от минус 25°С до минус 30 °С. 4. The method according to claim 1, characterized in that the temperature at which the separation of the sample into layers is set in the range from minus 25 ° C to minus 30 ° C.
5. Устройство для создания виртуальной модели биологического объекта, включающее основание, узел крепления образца, средство для разделения образца на слои, выполненное с возможностью циклического взаимодействия с образцом, и средство визуализации изображения биологического объекта, включающее средство получения цифровых изображений образца, вьшолненное с возможностью формирования группы цифровых изображений образца по срезаемым слоям и связанное через блок обработки изображений образца с блоком управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в продольном направлении основания установлен холодильный шкаф, с первой стороны которого в продольном направлении на основании установлен первый стол, на котором размещен механизм линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении, выполненный с возможностью возвратно-поступательных перемещений узла крепления образца из первого крайнего положения во второе крайнее положение, и второй стол, установленный на первом столе в поперечном направлении, снабженный механизмом дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении, имеющим шаг, соответствующий толщине срезаемого слоя образца, при этом второй стол связан с узлом крепления образца с возможностью размещения последнего в холодильном шкафу, со второй стороны которого, противоположной первой, на основании установлено средство для разделения образца на слои, представляющее собой механизм вращения, ось которого ориентирована в поперечном направлении, с фрезой, введенной в холодильный шкаф, при этом блок обработки изображений образца выполнен с возможностью удаления изображения заливочного материала и формирования виртуального изображения биологического объекта, а к блоку управления подключены механизм вращения, механизм линейных перемещений узла крепления образца в продольном направлении и механизм дискретных линейных перемещений узла крепления образца в поперечном направлении. 5. A device for creating a virtual model of a biological object, including a base, a sample attachment unit, means for dividing the sample into layers, made with the possibility of cyclic interaction with the sample, and means for visualizing the image of the biological object, including means for obtaining digital images of the sample, made with the possibility of forming groups of digital images of the sample by cut layers and connected through the block of image processing of the sample with the control unit, as a result of which that a refrigerator is installed in the longitudinal direction of the base, on the first side which, in the longitudinal direction on the base, a first table is mounted on which there is a linear mechanism for moving the specimen attachment unit in the longitudinal direction, made with the possibility of reciprocating movements of the specimen attachment unit from the first extreme position to the second extreme position, and a second table mounted on the first table in the transverse direction, equipped with a mechanism for discrete linear movements of the specimen attachment unit in the transverse direction, having a step corresponding to the cut-off thickness the second layer of the sample, while the second table is connected to the mount of the sample with the possibility of placing the latter in the refrigerator, on the second side of which, opposite the first, on the base there is a means for separating the sample into layers, which is a rotation mechanism, the axis of which is oriented in the transverse direction , with a milling cutter inserted into the refrigerator, while the sample image processing unit is configured to remove the image of the casting material and form a virtual image of the biologist object, and the rotation mechanism, the linear movement mechanism of the specimen attachment unit in the longitudinal direction, and the discrete linear motion mechanism of the specimen attachment unit in the transverse direction are connected to the control unit.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит группу осветительных приспособлений, расположенных вне холодильного шкафа и выполненных с возможностью фокусирования излучения на образце.  6. The device according to claim 5, characterized in that it contains a group of lighting devices located outside the refrigerator and made with the possibility of focusing radiation on the sample.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на первой боковой стенке холодильного шкафа, расположенной со стороны узла крепления образца, выполнена продольная прорезь для возвратно-поступательных линейных перемещений узла крепления образца.  7. The device according to claim 5, characterized in that on the first side wall of the refrigerator, located on the side of the sample attachment point, a longitudinal slot is made for reciprocating linear movements of the sample attachment point.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что содержит средство перекрывания продольной прорези, установленное на первой боковой стенке холодильного шкафа и выполненное с возможностью перекрывания продольной прорези.  8. The device according to claim 7, characterized in that it comprises means for overlapping a longitudinal slot mounted on the first side wall of the refrigerator and configured to overlap a longitudinal slot.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство перекрывания продольной прорези включает две гофрированные шторки, расположенные по обе стороны от узла крепления образца и механически с ним связанные, и продольные направляющие, выполненные на первой боковой стенке холодильного шкафа. 9. The device according to claim 8, characterized in that the means for overlapping the longitudinal slot includes two corrugated shutters located on both sides of the sample attachment unit and mechanically connected with it, and longitudinal guides made on the first side wall of the refrigerator.
10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на второй боковой стенке холодильного шкафа, противоположной первой, вьшолнено окно, расположенное напротив зоны размещения средства получения цифровых изображений образца. 10. The device according to claim 5, characterized in that on the second side wall of the refrigerator, opposite the first, a window is located opposite the area of placement of the means for obtaining digital images of the sample.
И. Устройство по п.10, отличающееся тем, что содержит средство перекрывания окна, соединенное с блоком управления и выполненное с возможностью открывания окна при расположении образца напротив него при перемещении узла крепления образца из первого крайнего положения во второе. I. The device according to claim 10, characterized in that it comprises means for blocking the window connected to the control unit and configured to open the window when the sample is located opposite it when moving the sample mount from the first extreme position to the second.
12. Устройство по п.П, отличающееся тем, что средство перекрывания окна содержит привод, расположенный вне холодильного шкафа, и заслонку, механически связанную с приводом и расположенную внутри холодильного шкафа.  12. The device according to claim P, characterized in that the window closing means comprises an actuator located outside the refrigerator, and a shutter mechanically connected to the drive and located inside the refrigerator.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что привод выполнен гидравлическим. 13. The device according to p. 12, characterized in that the drive is made hydraulic.
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что привод выполнен пневматическим.14. The device according to p. 12, characterized in that the actuator is pneumatic.
15. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на верхней стенке холодильного шкафа имеется крышка, установленная в зоне размещения привода вращения. 15. The device according to claim 5, characterized in that on the upper wall of the refrigerator there is a lid installed in the area of the rotation drive.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что крышка выполнена из прозрачного материала.  16. The device according to clause 15, wherein the lid is made of a transparent material.
17. Устройство по п.5, отличающееся тем, что фреза выполнена торцевой с пластинами из поликристаллического алмаза.  17. The device according to claim 5, characterized in that the cutter is made end with plates of polycrystalline diamond.
18. Устройство по п.5, отличающееся тем, что шаг перемещения узла крепления образца в поперечном направлении не превышает 50 мкм.  18. The device according to claim 5, characterized in that the step of moving the mount of the sample in the transverse direction does not exceed 50 microns.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что шаг перемещения узла крепления образца в поперечном направлении составляет от 1,0 до 2,0 мкм.  19. The device according to p. 18, characterized in that the step of moving the mount unit of the sample in the transverse direction is from 1.0 to 2.0 microns.
20. Устройство по п.5, отличающееся тем, что холодильный шкаф выполнен с возможностью поддержания в нем температуры в интервале от минус 25 до минус 30 °С.  20. The device according to claim 5, characterized in that the refrigerator is configured to maintain a temperature in it in the range from minus 25 to minus 30 ° C.
21. Устройство по п.5, отличающееся тем, что узел крепления образца содержит паллету, на которой размещена группа крепежных элементов, выполненных с возможностью фиксации положения образца на паллете.  21. The device according to claim 5, characterized in that the attachment unit of the sample contains a pallet on which is placed a group of fasteners made with the possibility of fixing the position of the sample on the pallet.
PCT/RU2010/000480 2009-09-07 2010-09-03 Method for generating a virtual model of a biological object and device for implementing same WO2011028151A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009133382 2009-09-07
RU2009133382/14A RU2418316C1 (en) 2009-09-07 2009-09-07 Method of creating virtual model of biological object and device for realising said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011028151A1 true WO2011028151A1 (en) 2011-03-10

Family

ID=43649506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000480 WO2011028151A1 (en) 2009-09-07 2010-09-03 Method for generating a virtual model of a biological object and device for implementing same

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2418316C1 (en)
WO (1) WO2011028151A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111461960A (en) * 2020-03-19 2020-07-28 稿定（厦门）科技有限公司 Multi-layer matrix transformation method and device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209386U1 (en) * 2021-05-04 2022-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "НПО "Группа компаний машиностроения и приборостроения" DEVICE FOR HISTOLOGICAL PROCESSING OF TISSUES

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619428A (en) * 1995-05-31 1997-04-08 Neopath, Inc. Method and apparatus for integrating an automated system to a laboratory
RU2173480C2 (en) * 1999-11-03 2001-09-10 Терпиловский Алексей Анатольевич Method for creating virtual model of biologic object
US6387653B1 (en) * 1999-04-09 2002-05-14 Culterra, Llc Apparatus and method for automatically producing tissue slides

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619428A (en) * 1995-05-31 1997-04-08 Neopath, Inc. Method and apparatus for integrating an automated system to a laboratory
US6387653B1 (en) * 1999-04-09 2002-05-14 Culterra, Llc Apparatus and method for automatically producing tissue slides
RU2173480C2 (en) * 1999-11-03 2001-09-10 Терпиловский Алексей Анатольевич Method for creating virtual model of biologic object

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ELENKO M.: "Tekhnologii bystrogo prototipirovaniya-posloiny sintez fizicheskoi kopoo na osnove 3D-CAD-modeli", CAD/CAM/CAE OBSERVER #2, vol. 11, 2003, pages 2 - 9 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111461960A (en) * 2020-03-19 2020-07-28 稿定（厦门）科技有限公司 Multi-layer matrix transformation method and device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009133382A (en) 2011-03-20
RU2418316C1 (en) 2011-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9200989B2 (en) Method and device for three dimensional microdissection
US7440793B2 (en) Apparatus and method for removing abnormal tissue
EP0920639B1 (en) System and method for the dynamic display of three-dimensional image data
US11304676B2 (en) Apparatuses, systems, and methods for preclinical ultrasound imaging of subjects
CN106447787B (en) Bone CT value and elasticity modulus relationship determine method
Sørensen et al. The visible ear: a digital image library of the temporal bone
JPS6297074A (en) Method and apparatus for displaying 3-d surface structure
KR20110121707A (en) System and method for harvesting and implanting hair using image-generated topological skin models
CN105004723A (en) Pathological section scanning 3D imaging and fusion device and method
CN110441342B (en) Method for accurately representing three-dimensional orientation and crystallographic orientation of crystal
Heggli et al. Measuring snow in 3-D using X-ray tomography: assessment of visualization techniques
KR20060061922A (en) Sampling device of carrots for tissue array
Zhang et al. 3D visualization of the microstructure of Quedius beesoni Cameron using micro-CT
KR20040062414A (en) A multiple view angle x-ray stereoscopic imaging method and system
RU2418316C1 (en) Method of creating virtual model of biological object and device for realising said method
CN1270672C (en) Method for correcting brain tissue deformation in navigation system of neurosurgery
US20090041316A1 (en) Vibratome assisted subsurface imaging microscopy (vibra-ssim)
US7123255B2 (en) Method and system for medical image display of a three-dimensional representation
JPH0683940A (en) Image display device
AU2017285943A1 (en) Three-dimensional imaging method and system
Wang Reverse engineering the kinetics of grain growth in Al-based polycrystals by microstructural mapping in 4D
Proudhon et al. Characterisation of fretting fatigue damage using synchrotron X-ray micro-tomography
WO2007006560A2 (en) X-ray or infrared imaging method and device
RU2173480C2 (en) Method for creating virtual model of biologic object
JP2022090787A (en) Ultrasonic diagnostic system and operation support method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10814019

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10814019

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1