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Comparison of the 3D Structures of Hairs

from Humans and from Animals by Using Synchrotron Radiation Micro-CT

Hong-Tae Kim · Sung-Mi Han · Young-Suk Moon

Department of Anatomy, School of Medicine, Catholic University of Daegu, Daegu 705-718

Sung-Jun Seo · Jong-Ki Kim

Department of Bioengineering, School of Medicine, Catholic University of Daegu, Daegu 705-718

Ki-Hong Kim

^∗

Department of Optometry & Vision Science, Catholic University of Daegu, Kyungsan 730-852 (Received 14 December 2011 : revised 29 February 2012 : accepted 2 March 2012)

The objective of this study is to elucidate the feasibility of synchrotron X-ray micro-CT as a non-destructive imaging method to visualize and compare the three-dimensional morphological structures of hair samples from humans and animals. Each hair sample was mounted on a computer- controlled precision stage and rotated in 0.18

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increments through 180

^◦

. The projection images of phase contrast X-ray images showed the detailed structure of the hair, including the cuticle, cortex and medulla. On 3D reconstruction of phase contrast X-ray micro-CT, the internal and the exter- nal structures of hair were clearly defined. In conclusion, by using edge-enhanced phase contrast

-269-

imaging, we could observe the three-dimensional microstructure of hair without preprocessing the hair samples. A synchrotron radiation phase contrast micro-CT imaging system may be applied as a useful tool for hair science.

PACS numbers: 42.30.-d

Keywords: Synchrotron radiation, X-ray micro-CT, Hair

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∗E-mail: [email protected]

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Fig. 1. Comparison of phase contrast X-ray images of human hair samples (A-C) and animal hair samples (D- H). The hair samples from scalp hair of two men (A and B), a pubic hair of a woman (C). The guard hair samples from a rabbit (D), a rat (F) and a mouse (G).

The wihskers from a rabbit (E) and a mouse (H). Arrow;

cuticle, Cx; cortex, Md; medulla. Scale bar = 100 µm.

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Fig. 2. Tomographic slices of microtomography recon- struction images of human scalp hairs (A and B), a hu- man pubic hair (C), a guard hair (D) and whisker (E) of rabbit and a guard hair of rat (F). (a) Longitudinal and (b) cross slices show the medulla and air sacs within the cortex. Different hair shapes and sizes can be observed.

Arrow; cuticle, Cx; cortex, Md; medulla.

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Fig. 3. (Color online) The three-dimensional volume- rendered microtomography images of human scalp hairs (A and B), a human pubic hair (C), a guard hair (D) and whisker (E) of rabbit and a guard hair of rat (F).

(a) A three-dimensional expression of the entire body of the CT data. One quadrant or half have been cropped.

(b) 3D rendition of the hair revealing the medulla (Md) within the cuticle (Cu), (c) medulla and (d) air. Cu;

cuticle, Cx; cortex, Md; medulla .

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