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Tipo do documento: Dissertação
Título: Aperfeiçoamento da obtenção e processamento de imagem por microtomografia síncrotron para estudo morfométrico cerebral da Drosophila melanogaster
Título(s) alternativo(s): Improvement of image acquisition and processing by synchrotron microtomography for brain morphometric study of Drosophila melanogaster
Autor: Oliveira, Samara Cristina Santos de 
Primeiro orientador: Gonçalves, Marcos Vinicius Colaço
Primeiro coorientador: Nogueira, Liebert Parreiras
Primeiro membro da banca: Jussiani, Eduardo Inocente
Segundo membro da banca: Borges, Juliano Morimoto
Terceiro membro da banca: Almeida, André Pereira de
Quarto membro da banca: Cupello, Camila David
Resumo: A microtomografia com contraste de fase por radiação síncrotron (SR-PhC-μCT) tem emergido como uma técnica poderosa nas ciências biomédicas para visualização não destrutiva das estruturas internas de uma amostra que apresentam absorções muito semelhantes, sem a necessidade de marcação química e com alta resolução. Essa abordagem elimina a necessidade de preparações de amostras que poderiam alterar e/ou danificar estruturas em micro e nanoescala. Neste trabalho, utilizamos a linha de luz SYRMEP no síncrotron de Elettra, na Itália, para investigar as estruturas internas de Drosophila melanogaster, comumente conhecida como mosca-da-fruta, que é reconhecida como um modelo ideal para o estudo de doenças neurodegenerativas devido à sua correspondência genética com genes causadores de doenças humanas. Empregamos um regime de contraste de fase de distância única combinado com técnicas de recuperação de fase pioneiras por Paganin (2002). As amostras foram medidas em duas configurações, uma com energia média de 16,7 keV e outra com 25 keV, ambas com a utilização de um feixe de raios X policromático filtrado. O hidrogel Plurônico (F-127) e o etanol 100% foram utilizados para estabilização dentro do porta amostra e foram comparados entre si. Diferentes parâmetros para recuperação de fase foram testados e avaliados para alcançar o contraste ideal entre o cérebro e estruturas vizinhas. Nossos resultados demonstram a eficácia do SR-PhC-μCT em visualizar e diferenciar o cérebro da mosca, além de permitir uma boa segmentação da área de interesse, neste trabalho foi realizada pelo método de interpolação e por deep learning, possibilitando uma quantificação precisa do volume cerebral. Olhando para o futuro, o potencial da utilização de fontes síncrotron de última geração como na linha de luz MOGNO no Sirius (Brasil) apresenta perspectivas promissoras.
Abstract: Synchrotron radiation phase-contrast microtomography (SR-PhC-µCT) has emerged as a powerful technique in biomedical science for non-destructive visualization of internal structures with very similar densities without the need for chemical staining and with high resolution. This approach eliminates the need for sample preparations that could potentially damage micro and nanoscale structures. In this work, we utilized the SYRMEP beamline at Elettra synchrotron in Italy to investigate the internal structures of Drosophila melanogaster, commonly known as the fruit fly, renowned as an ideal model for studying neurodegenerative diseases due to its genetic correspondence with human disease-causing genes. We employed a single distance phase-contrast regimen combined with phase retrieval techniques pioneered by Paganin (2002). The samples were measured in two configurations, one with an average energy of 16.7 keV and the other with 25 keV, both using a filtered polychromatic X-ray beam and a 16-bit air/water-cooled sCMOS camera in combination withappropriate optics, obtaining pixel sizes of 1.5 and 0.9 μm. The samples, mounted on Pluronic hydrogel (F-127) and 100% ethanol for stabilization, were positioned at two sample-detector distances, one of 100 mm and the other of 150 mm. 1200 and 1800 projections around 180° were acquired. Different parameters for phase retrieval have been tested and evaluated to achieve optimal contrast between the brain and neighboring structures. Reconstruction was performed using the filtered back projection (FBP) algorithm, with careful parameter selection to guarantee the best contrast while minimizing information loss. Our results demonstrate the effectiveness of SR-PhC-µCT in visualizing and differentiating the fly's brain, as well as allowing for a precise quantification of the brain’s volume. Looking forward, the potential of utilizing advanced synchrotron sources like the MOGNO beamline at Sirius (Brazil) presents exciting prospects.
Palavras-chave: Microtomografia por raio-X
Radiação sincrotrônica
Drosophila melanogaster – Processamento de imagens
Preparo de amostras (Química) – Microtomografia por raio-X
Radiação síncrotron
Amostra biológica
Processamento de imagem
Segmentação
Volume
X-Ray microtomography
Synchrotron radiation
Drosophila melanogaster - Image processing
Sample preparation (Chemistry) - X-Ray microtomography
Micro-CT
Biological sample
Image processing
Segmentation
Deep learning
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENS;OUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: OLIVEIRA, Samara Cristina Santos de. Aperfeiçoamento da obtenção e processamento de imagem por microtomografia síncrotron para estudo morfométrico cerebral da Drosophila melanogaster. 2024. 135 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física Armando Dias Tavares, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23545
Data de defesa: 7-Mar-2024
Aparece nas coleções:Mestrado em Física



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