A new method of three-dimensional computer assisted reconstruction of the developing biliary tract

Summary

A three-dimensional (3-D) computer assisted reconstruction of the biliary tract was performed in human and rat embryos at Carnegie stage 23 to describe and compare the biliary structures and to point out the anatomic relations between the structures of the hepatic pedicle. Light micrograph images from consecutive serial sagittal sections (diameter 7 mm) of one human and 16 rat embryos were directly digitalized with a CCD camera. The serial views were aligned automatically by software. The data were analysed following segmentation and thresholding, allowing automatic reconstruction. The main bile ducts ascended in the mesoderm of the hepatoduodenal ligament. The extrahepatic bile ducts: common bile duct (CD), cystic duct and gallbladder in the human, formed a compound system which could not be shown so clearly in histologic sections. The hepato-pancreatic ampulla was studied as visualised through the duodenum. The course of the CD was like a chicane. The gallbladder diameter and length were similar to those of the CD. Computer-assisted reconstruction permitted easy acquisition of the data by direct examination of the sections through the microscope. This method showed the relationships between the different structures of the hepatic pedicle and allowed estimation of the volume of the bile duct. These findings were not obvious in two-dimensional (2-D) views from histologic sections. Each embryonic stage could be rebuilt in 3-D, which could introduce the time as a fourth dimension, fundamental for the study of organogenesis.

Résumé

Une reconstruction tridimensionnelle assistée par ordinateur de l'arbre biliaire a été réalisée chez des embryons de rats et un embryon humain pour décrire et comparer les structures biliaires et pour mettre en évidence les rapports anatomiques des différents éléments du pédicule hépatique. Des coupes sagittales (épaisseur de 7 µm) d'un embryon humain et de 16 embryons de rat ont été directement acquises par ordinateur. Les coupes sériées ont été automatiquement alignées. Les données ont été analysées en utilisant une segmentation et un seuillage permettant une reconstruction automatique. Les voies biliaires principales avaient un trajet ascendant dans le mésoderme du ligament hépato-duodénal. Les voies biliaires extra-hépatiques : conduit cholédoque (CD), conduit cystique et la vésicule biliaire chez l'humain, étaient en continuité. L'ampoule hépato-pancréatique a été explorée par transparence à travers le duodénum. Le CD avait un trajet en chicane. Le diamètre et la longueur de la vésicule biliaire étaient identiques à celles du CD. La reconstruction assistée par ordinateur permet une acquisition aisée des données par l'examen direct des coupes histologiques à travers un microscope. Cette méthode détermine clairement les relations entre les différents éléments du pédicule hépatique et leur volume, ce qui n'était pas évident à l'examen en 2 dimensions des coupes histologiques. Chaque stade embryonnaire pourrait être ainsi reconstruit en 3-D, introduisant ainsi le temps comme quatrième dimension, ceci étant fondamental pour l'étude de l'organogénèse.