Computergestützte 3D-Visualisierung histologischer Schnittbildserien am Beispiel des bovinen Mesonephros

Der rechte Mesonephros, sein Ductus mesonephricus sowie drei Tubuli
eines bovinen Embryo mit 35 mm SSL wurden aus 902 histologischen
Einzelbildern am Computer rekonstruiert. Zur Verwendung kam die
kommerzielle Software „Amira“. Die Arbeit wurde über einen
Remote-Zugang auf den Rechensystemen des Leibniz-Rechenzentrums in
Garching bei München durchgeführt. Die Schwierigkeiten und Grenzen
der computergestützten Visualisierung aus kon¬ventionellen
Schnittbildserien konnten gezeigt werden. Das Vorgehen mit
physi¬kalischen Schnitten brachte vor allem Probleme beim
Ausrichten der Schnitte sowie beim Zuordnen von Bildpunkten zu
Strukturen mit sich. Bei der bearbeite¬ten histologischen Serie
handelte es sich um archivierte Bilder. Diese waren zum Zeitpunkt
ihrer Herstellung nicht zum Zwecke der Bearbeitung an einem PC
be¬stimmt und daher nicht mit Markersystemen zur besseren
Reorientierung aus¬gestattet. Konventionelle Schnittbildserien
komplizierter Strukturen können also als Ausgangsdaten zur
digitalen Weiterverarbeitung als nicht optimal bezeichnet werden.
Im Ergebnis konnten jedoch mit größtenteils zeitaufwendigen,
händi¬schen Verfahren dank der sehr guten Hardware-Performance
befriedigende Er¬gebnisse erzielt werden. Diese bestätigten
größtenteils die bisherigen Beschreibungen des Mesonephros.
Hinweise auf einen kraniokaudalen Gradienten in der Entwicklung und
Degene¬ration konnte ebenso gezeigt werden wie grundsätzliche
morphologische Bezie¬hungen. Ein Nephron besteht aus dem medial
gelegenen Glomerulum, dem ge¬streckten proximalen Tubulus und einem
stark gewundenen, distalen Tubulus mit attachment-Zone in direkter
Nachbarschaft zum Glomerulum. Ein unmittelbar unter der Organkapsel
verlaufender, kollektiver Abschnitt mündet schließlich in den
Wolffschen Gang. Die Stellung der Nephrone ist segmentübergreifend
und nahezu senkrecht zum Verlauf des Wolffschen Gangs. Der mit der
Visualisierung der Schnittbildserie verbundene hohe Zeitaufwand
sowie die Notwendigkeit ständiger manueller Kontrolle zeigt
deutlich, dass bis zum routinemäßigen Einsatz dreidimensionaler
Techniken im lichtmikroskopi¬schen Forschungsbereich noch großer
Handlungsbedarf besteht. 3D-Modelle sind in der Lage,
Wissenschaftlern neue Einblicke und Zugänge zu gewähren sowie
Studierenden den Lernstoff auf anschauliche Art und Weise zu
vermitteln. Der Aufwand zu ihrer Herstellung muss jedoch in einem
sinnvollen Verhältnis zu ihrem Nutzen stehen.