Kvantitativní 3D charakterizace biologických struktur pomocí rentgenové počítačové mikrotomografie
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT
Abstract
Moderní vývojová biologie využívá široké spektrum metod k analyzování studovaných struktur. Multioborové týmy v poslední době prosazují využívání 3D přístupu k porozumění biologickým procesům. Jedna z hlavních překážek při využívání 3D zobrazovacích technik v biologii je nedostatek metodologie pro kvantifikování pozorovaných jevů, které často bývají příčinou vývojových či genetických onemocnění. V posledních letech se v biologických výzkumech rozšířilo využití rentgenové počítačové mikrotomografie (mikroCT). Technika mikroCT dokáže poskytnout izotropní rozlišení až 1 µm a při správné přípravě vzorku širokou škálu tkáňové diferenciace. Biologické struktury jsou však rozmanitých velikostí a tvarů a každá struktura vyžaduje specifický přístup v oblasti zpracování dat. Tato práce se zabývá využitím mikroCT pro zobrazování, ale především 3D charakterizaci biologických struktur ex-vivo. Zvláštní důraz je kladen na analýzu měkkých tkání v hlavách myších embryí a zobrazování různých druhů mloků se zaměřením na jejich regenerační schopnosti. Tato práce popisuje relevantní informace pro uživatele mikroCT zabývajícími se biologickými projekty: To zahrnuje přípravu vzorku pro měření, výběr vhodných parametrů k samotnému měření, a především analýzu vzniklého 3D datasetu. Nejnovější technologické pokroky ve 3D zobrazovaní byly studovány a testovány na konkrétních projektech vývojové biologie, kde 3D informace získaná pomocí mikroCT hrála klíčovou roli.
Modern developmental biology uses a broad spectrum of methods for analysing structures of interest. Multi-disciplinary teams are currently pushing forward the understanding of biological questions using 3D approaches. However, one major challenge of 3D imaging techniques in biology is a lack of methodology for quantifying observed phenomena that are often the cause of developmental or genetic disorders. One of the methods whose application has been widely spread in recent years is X-ray computed microtomography (microCT). This technique provides isotropic resolution up to 1 µm and, when a sample is appropriately prepared, a wide variety of tissue differentiation. However, biological structures are usually diverse in size and shape, and every task requires a specific solution regarding data processing. This work addresses the implementation of microCT for imaging and mainly 3D characterization of biological structures ex-vivo. Particular emphasis is given to analysing soft tissues in mouse embryos’ heads and imaging salamander species, focusing on their regeneration ability. This work describes the relevant information for microCT users dealing with biological samples; it includes the preparation of the sample for measurements, selecting suitable parameters for the experiment and mainly subsequent quantitative analysis of 3D datasets. The latest technological advancements in 3D imaging were studied and tested on concrete projects in the field of developmental biology, where 3D information from microCT played a key role.
Modern developmental biology uses a broad spectrum of methods for analysing structures of interest. Multi-disciplinary teams are currently pushing forward the understanding of biological questions using 3D approaches. However, one major challenge of 3D imaging techniques in biology is a lack of methodology for quantifying observed phenomena that are often the cause of developmental or genetic disorders. One of the methods whose application has been widely spread in recent years is X-ray computed microtomography (microCT). This technique provides isotropic resolution up to 1 µm and, when a sample is appropriately prepared, a wide variety of tissue differentiation. However, biological structures are usually diverse in size and shape, and every task requires a specific solution regarding data processing. This work addresses the implementation of microCT for imaging and mainly 3D characterization of biological structures ex-vivo. Particular emphasis is given to analysing soft tissues in mouse embryos’ heads and imaging salamander species, focusing on their regeneration ability. This work describes the relevant information for microCT users dealing with biological samples; it includes the preparation of the sample for measurements, selecting suitable parameters for the experiment and mainly subsequent quantitative analysis of 3D datasets. The latest technological advancements in 3D imaging were studied and tested on concrete projects in the field of developmental biology, where 3D information from microCT played a key role.
Description
Citation
TESAŘOVÁ, M. Kvantitativní 3D charakterizace biologických struktur pomocí rentgenové počítačové mikrotomografie [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Pokročilé nanotechnologie a mikrotechnologie
Comittee
prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda)
doc. RNDr. Petr Vaňhara, Ph.D. (člen)
RNDr. Mgr. Peter Oberta, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D. (člen)
Ing. Gabriela Kalčíková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-09-09
Defence
Disertační práce studentky Ing. Markéty Tesařová se zabývá metodou rentgenové počítačové mikrotomografie (mikroCT) pro kvantitativní analýzu biologických vzorků. Konkrétně se zaměřuje na měkké tkáně myších embryí a regenerační schopnosti několika druhů mloků. Téma je vysoce aktuální, protože microCT umožňuje ve srovnání s klasickou „humánní" CT dosahovat vyššího prostorového rozlišení, a je tak neobyčejně vhodnou metodou pro studium morfologických struktur u malých zvířecích modelů. Výsledky disertační práce byly úspěšně publikovány v kvalitních časopisech. Počtem publikovaných výsledků autorka výrazně překračuje obvyklé požadavky kladené na disertační práce v oboru. Disertační práce Ing. Markéty Tesařové předkládá nové originální vědecké poznatky v oblasti moderních zobrazovacích technologií. V průběhu obhajoby studentka zodpověděla na všechny dotazy oponentů a komise a prokázala tím své tvůrčí schopnosti a vysokou odbornost ve studované oblasti.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení