由电镜图象实现对猪心肌乙盘的三维重构

　　一、基本原理

　　图象三维重构的方法可以用来研究生物大分子和生物组织的三维结构，从而可以了解生物组织结构的功能。本文采用的付利叶空间三维重构方法是由A.KLug等人首先提出的〔1，2)，它的理论基础是付利叶变换的中心截面原理。这就是说物体f(x，y，z)任一投影Pz(x，y)的二维付利叶变换结果Pz(X，Y)是其三维付利叶变换F(x，Y，z)中一个垂直于投影方向的中心截面上的结果F(X，Y，0)。

　　付利叶空间三维重构方法是利用同一样品多个不同方向的二维投影，通过付利叶变换在付利叶空间中重构出物体的三维付利叶变换结果F(X，Y，Z)，再通过付利叶逆变换得到物体在现实空间的三维图象f(x，y，z)。

　　二、样品的选择和制备

　　近年来人们认识到肌肉中的Z盘是一种平面网格，其结构有一定的周期性，因此可以看作二维晶体，在蜜蜂飞翔肌中，z盘的晶胞近似呈六角形〔6一8〕，而在脊椎动物的心肌中，z盘的晶胞近似呈正方形〔9，10〕。我们采用付叶利变换方法对生物样品进行三维重构过程中，正是利用了Z盘的二维晶格特性。

　　本文选用的样品是猪心肌中的Z盘，它在心肌中作为固定心肌细丝的横板，在肌小节，形成并构成完整的肌肉细胞骨架的过程中起重要作用。在某些心脏病患者的心肌中，Z盘结构有较大变化。因此研究心肌Z盘的结构对于了解心肌的功能，探讨心脏病成因和治疗方法都有实际意义。

　　我们采用了从电击致晕的活猪身上取下的心脏，通过灌流并用戊二醛和饿酸进行固定，再用丙酮作脱水处理，最后用EponslZ树脂包埋剂将样品制成包埋块。然后用超薄切片机切出约500人厚的超薄切片，并用醋酸双氧铀和柠檬酸铅进行染色。对于经过上述处理的样品用透射电镜寻找结构比较规则的Z盘样品，再用激光衍射仪观察各Z盘样品电子显微象的衍射图象，从中精选出衍射点够多而且分布均匀的Z盘样品作为三维重构的试验样品，对于选出的样品标上胶体金颗粒作为定位标记。

　　三、图象的获得、处理和三维重构过程

　　将经过上述处理和精选的样品用低剂量曝光方法在JEM-200CX透射电镜上拍摄出了6个系列共89幅不同方向的投影象(即电子显微象)，并用MICRO--10显微光密度仪对各投影的电子显微象进行了数字化采样，每个数字化点代表样品上16.667的长度，图1是这个Z盘样品没有倾斜和没有旋转时的电子显微象，其电镜放大率为15，000倍，光学放大率为4倍。图1中间一块近似三角形的区域就是心肌的Z盘。

　　对于每幅投影象，逐步进行下述二维图象处理过程和三维重构处理过程.全部数字图象处理是在VAX--11/750计算机上进行的口