[發(fā)明專利]三維打印技術(shù)在角膜緣組織體外建立三維結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型

有效

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• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109859304B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 王瑋;李貴剛;徐玲娟;李陽;王云明
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西;馮超

本發(fā)明涉及屬于角膜解剖技術(shù)領域，具體公開了一種三維打印技術(shù)在角膜緣組織體外三維建模中的應用，該應用的方法通過標本固定、組織包埋及切片、HE染色、圖像采集、數(shù)字化和三維重建得到角膜緣組織的三維結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型。本發(fā)明重建的角膜緣三維立體圖能夠顯示人角膜緣組織的顯微結(jié)構(gòu)，從而表明本發(fā)明采集切片染色后高清顯微組織圖像，進行三維數(shù)字重建的方法是具體可行的。本發(fā)明方法結(jié)合了低倍鏡下相鄰組織圖像容易對位和高倍鏡下的組織圖像更加清晰的優(yōu)點，并且簡單實用，也可用于其它組織的顯微結(jié)構(gòu)三維重建。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及屬于角膜解剖技術(shù)領域，具體涉及一種三維打印技術(shù)在角膜緣組織體外三維建模中的應用。

背景技術(shù)

角膜緣是角膜和鞏膜的移行區(qū)，寬約1毫米，其解剖結(jié)構(gòu)從上到下依次為上皮細胞層和基質(zhì)層。其中上皮細胞層為10余層排列不規(guī)則的小圓柱狀細胞，位于基底部的部分上皮細胞向下突出伸入基質(zhì)，同時基質(zhì)呈指突狀伸入上皮層內(nèi)，形成上皮-基質(zhì)交錯排列的Vogt柵欄結(jié)構(gòu)(Vogt?Palisades)。角膜緣干細胞分布于Vogt柵欄結(jié)構(gòu)的基底層細胞中，是具有自我更新并定向分化為角膜上皮細胞能力的成體干細胞，它是維持角膜上皮細胞正常更新的重要保障，一旦其功能失代償(例如角膜化學傷等)，將會導致角膜反復上皮糜爛、感染、穿孔等嚴重并發(fā)癥。角膜緣干細胞失代償?shù)闹委煼浅＜郑湓蛟谂c對角膜緣干細胞微環(huán)境的解剖結(jié)構(gòu)、功能重建尚未完全了解。

基于角膜緣的重要機構(gòu)和功能，如果能通過生物三維打印技術(shù)重建角膜緣的顯微結(jié)構(gòu)，用于角膜緣干細胞的體外培養(yǎng)，對深入認識角膜緣干細胞的結(jié)構(gòu)和功能，進而作為模型揭示角膜緣干細胞的微環(huán)境調(diào)控機制，從而對治療角膜緣干細胞失代償這類疾病具有重要意義。

目前，尚未有技術(shù)能在體外模擬角膜緣組織的三維數(shù)字結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種三維打印技術(shù)在角膜緣組織體外三維建模中的應用。該應用方法是通過對角膜緣標本行連續(xù)組織切片、染色并通過高倍顯微鏡采集高清顯微圖像，然后將這些連續(xù)的二維切片圖像通過計算機數(shù)字化，進而重建真實的人類角膜緣三維結(jié)構(gòu)，可以顯示角膜緣上皮細胞層、基質(zhì)層、Vogt柵欄結(jié)構(gòu)等的整體形象。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計一種三維打印技術(shù)在角膜緣組織體外建立三維結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型中的應用。

本發(fā)明還提供了一種基于三維打印技術(shù)體外建立角膜緣組織的三維結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型的方法，包括以下步驟：

1)標本固定

選取完整保留角膜及角膜緣組織的標本，將標本置于固定液中固定；

2)組織包埋及切片

a.將標本用濾紙包裹好后，首先放入乙醇中脫水，然后浸入二甲苯I中，再浸入二甲苯II中直至透明；

b.將標本放入電烤爐的液體蠟I中透蠟，再在液體蠟II中透蠟；將標本取出放入包埋框中，待蠟油固定后放入水中冷卻成形，修整蠟塊，以垂直于角膜做連續(xù)切片，將裱好的切片置于染色架上并依次編號；

3)HE染色

a.以每間隔2張的順序選取編號為1、4、7、10、14……的切片，放入烤箱中烘烤；

b.將上述所有切片(包括烘烤的切片和未烘烤的切片)依次放入二甲苯I和二甲苯II液中浸泡，然后置于乙醇中浸泡，再用水沖洗；

c.首先將切片浸入蘇木素染液中，水沖洗；然后浸入鹽酸乙醇中，水沖洗；再氨水返藍，水沖洗；浸入伊紅溶液中，水沖洗；

d.首先將切片浸入乙醇中脫水，然后依次放入二甲苯I和二甲苯II中透明化，再中性樹膠封固切片標本并按序號依次排列；角膜緣組織在HE染色下表現(xiàn)為：上皮細胞層內(nèi)的細胞胞核呈深藍色，胞漿呈紫紅色，基質(zhì)層內(nèi)的膠原纖維呈淡粉紅色。