[发明专利]三维体积成像

说明书

一种三维体积建模方法可以包括：将具有半透明外表面的三维生物对象旋转到不同角度位置；捕获三维生物对象的不同二维图像，所述不同二维图像中的每个处于不同角度位置；以及基于所述不同二维图像对三维生物对象的外部进行建模。所述方法可以进一步牵涉到标识每个二维图像的三维生物对象的内部结构的点，以及通过使用三维生物对象的三维体积模板在所述不同二维图像间对所述点进行三角测量，来在三维空间中相对于三维生物对象的外部对三维生物对象的内部结构进行建模。

背景技术

诸如细胞、3D培养物和类器官之类的细胞结构可以充当对于理解细胞机制和过程的关键。这样的细胞结构有时被建模或重建，以促进对这样的细胞结构的进一步研究。

附图说明

图1是示例三维体积建模系统的部分的示意图。

图2是示例三维体积建模方法的流程图。

图3是示例三维体积建模系统的部分的示意图。

图4是图示了在成像期间向对象施加非旋转非均匀电场以旋转对象的图解。

图5是示例三维体积建模方法的流程图。

图6是示意性图示了以不同角度捕获旋转对象的二维图像帧的图解。

图7是描绘了包括在第一角度位置处的对象的特征标识的示例图像帧的图解。

图8是描绘了包括在第二不同角度位置处的对象的特征标识的示例图像帧的图解。

图9是图示了用于合并和对齐来自帧的特征的不同标识特征的三角测量的图解。

图10是图示了从包括图7和图8的示例图像帧在内的示例图像帧产生的示例三维体积参数模型的图解。

贯穿附图，相同的参考标号指定相似但不一定相同的元素。各图不一定是按比例的，并且一些部分的大小可能被放大以更清楚地图示所示的示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实现方式；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实现方式。

示例的详细描述

本文公开的是促进在三维中可视化细胞结构（也称为三维生物对象）的示例三维体积建模方法和系统。三维体积建模方法和系统促进体积重建或建模、细胞结构表面和细胞膜内的内部结构的建模。这样的可视化可以促进对不同细胞机制和相互作用的精确研究，从而为细胞生物学提供新的见解。例如，在细胞分裂期间，三维信息可以提供关于染色体如何凝聚和分裂的附加角度和见解。活细胞的旋转和三维模型的创建可以进一步提供关于诸如胞吞和胞吐的瞬时现象的信息。细胞器和蛋白质可以在活细胞中被荧光标记，以用于不同事件的可视化，所述事件诸如线粒体分裂、核断裂、蛋白质通过Er/高尔基体的转运等。通过信号分子和细胞器的可视化和追踪可以促进细胞功能的研究，从而获得有关于信号如何通过一个细胞并且级联到下一个细胞上背后机制的信息。

与共焦系统形成对比，所公开的三维体积建模方法和系统以相对简单、低成本和可靠的方式促进细胞结构和其他粒子的体积重建或建模（与表面重建或建模形成对比），所述共焦系统（1）可能相对复杂和昂贵，利用进动步进、共焦光学器件和高灵敏度相机，（2）当光从样本远端部分穿过靠近光学器件的样本部分，使得近端部分充当滤光器从而增加噪声并破坏远端部分的成像（尤其是对于具有高荧光团浓度的荧光成像而言相关）时，可能经历数据退化，以及（3）当从薄平面收集数据时，由于低光子通量，可能经历数据不确定性。与输出点云的建模方法形成对比，所公开的三维体积建模方法和系统输出生物对象的参数三维模型促进分析。