體視學

2016-02-05 10:16:36
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體視學“Stereology”這一詞是在1961年由漢斯·伊萊亞斯(Hans·Elias)在德國的費爾德貝格(Feldberg)召集的只有十幾個人參加的一個非正式國際會議上創造的。這是一個新概念,甚至在最近的字典里仍然找不到這一個詞。

  什么是體視學?

  自“stereology”一詞于1961年問世以來,在國內外不同場合不同應用領域,其定義常常不一,直接影響了人們對體視學學科的準確理解和了解。中國體視學學會組織了跨材料、生物醫學、圖像分析、計算機斷層成像(CT)和仿真與虛擬現實等多領域逾百名專家就此進行了國內外首次相關學術大討論,并對如下問題獲得了共識:體視學一詞(英文為 stereology,stereo- + -logy)的核心含義為“研究三維結構的科學”;由投影數據重建三維CT圖像的學科分支屬于體視學學科范疇;體視學研究的重點是三維結構表征的方法學研究。

  “這是一門介于形態學與數學之間的新學科。簡單地說,就是借助計算機及數據處理系統和顯微鏡及顯做成像系統,將二維平面經過成像及計算機分析處理得到三維形態,以準確地對物體進行定量及形態結構分析。”——唐勇,國際體視學會副主席。

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任天堂3DS使用自動體視學來顯示3D圖形

  體視學“Stereology”這一詞是在1961年由漢斯·伊萊亞斯(Hans·Elias)在德國的費爾德貝格(Feldberg)召集的只有十幾個人參加的一個非正式國際會議上創造的。這是一個新概念,甚至在最近的字典里仍然找不到這一個詞。這次會議的目的主要是交換有關細胞組織或材料組織等的“截面的立體詮釋”的觀點。雖然與會者只是少數的生物學家和數學家,但是,會議的內容很快就引起了長期從事組織分析工作和關注這類工作的材料科學、冶金學、礦物學工作者的注意。兩年后,即1963年,在維也納正式成立了國際體視學學會。之后,差不多每四年就召開一次學術會議,至今已召開過11次會議。這樣,世界上已經有一支橫跨好幾個學科的、從事體視學研究和應用的龐大隊伍了。

  體視學術語

  基本術語

  目前國外已很重視體視學的研究方法,發表了一些論文,國內也開始做這方面的工作,因此有必要將體視學的一些基本術語介紹給讀者,供參閱文獻時或自己進行研究時應用。

  體視學語言目前已是一種通用的術語,現將常用的介紹如下:

  結構(structure):在一個確定的組織模式中,由許多相互依賴的部分所組成的某物體稱為結構。一個結構至少有二個組分構成,體視學的目的即弄清楚各組分之間相互關聯程度、相對大小等。

  組分(component):在結構中能被截然分開而且能被辨認的部分。

  相(phase):所有在本質上相同的組分的集合稱為相。例如一個細胞的所有線粒體構成了此細胞的線粒體相。

  粒子(particle):假如組分是由許多離散的并且能夠作為單元獨立存在的要素所組成,則將這些要素稱為粒子,粒子可以表現為各種形狀。

  凸面體(convex solid):連接此實體內任何兩點的線段,必需全部落于此實體內,換句話說,即此實體上切下的一個切片只能形成一個截面。

  包容空間(containing space):指包含被研究的組分的空間。當然,被研究的組分常與其他不被研究的組分并存。

  密度(density):單位體積、單位面積或單位長度內的量。

  體積密度(volume density):在單位包容空間內,某相的體積。

  表面積密度(surface density):單位包容空間內所含有某相的表面積。

  長度密度(length density):單位包容空間內某相的長度。

  數密度(numerical density):單位包容空間內某相的數目。

  截面(profile):任何結構的切片上的圖像。

  測量值

  體視學的測量值往往是相對測量值,以兩個彼此相關聯的測量值的比率來表達,其中一個測量值與組分有關,另一個測量值與包容空間相關,后者也稱為“參考系統”。體視學原理可確定在切片上測得的這些比率與空間結構內相應的比率之間的精確關系。

  符號

  上述性質反映在體視學符號中,而這些符號目前已普遍被使用,在有些文獻中已不再作解釋了。常用的符號如下:

  P測試點數

  P1單位測試線長上的交點數

  Pa單位測試面積上的點數

  Pv單位測試體積上的點數

  L測試線長

  L1單位測試線長上的截距

  La單位測試面積上線的單元長

  Lv單位測試體積上線的單元長

  A測試面積

  S表面積

  Aa單位測試面積上被測物的面積

  Sv單位測試體積內被測物的表面積

  V體積

  Vv單位測試體積內被測物的體積

  N被測物數目

  N1 單位測試線長上與被測物相交的數

  NA單位測試線長上與被測物的數

  Nv單位測試體積內被測物的數

  舉例

  用測試網格的體視學方法,楊光等,1987年曾對腹腔神經節 小強熒光細胞進行超微結構的定量分析,測量了線粒體、溶酶體、粗面內質網、顆粒小泡的Vv、Sv、Na、Nv等參數,得出了標準小強熒光細胞的計量值。此處的Vv即單位體積細胞質內某種細胞器的體積,據體視學原理,Vv等于切片上被測的某種細胞器所占的面積的均數a與細胞質的面積的均數A之比,如用圖像分析儀即可得出此二者的面積,而用測試格a等于落在此細胞器上的測試格的交點總數∑Pi,A等于落在細胞質上的測試格交點總數∑Pc。

  Vv=ā/A=∑Pi/∑Pc

  測試格的交點數有各種規格,如果有20條橫測試線與20條縱測試線組成的測試網格,則有400個交點,利用交點所落部位進行推算。

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