กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

ไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์

ใน การถ่ายภาพรังสี เอก ซ์ ไมโครโทโมกราฟีเอก ซ์เรย์ ใช้ เอกซ์เรย์ ในการสร้างภาพตัดขวางของวัตถุทางกายภาพ ซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างแบบจำลองเสมือน ( แบบจำลอง 3 มิติ )...

ไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์

ภาพเรนเดอร์ 3 มิติจากไมโครซีทีของตั๊กแตนต้นไม้
ภาพเรนเดอร์ 3 มิติจากการสแกนไมโครซีทีของชิ้นส่วนใบไม้ ความละเอียดประมาณ 40 ไมโครเมตร/ โวเซล
การวิเคราะห์ μCT สองเฟสของวัสดุคอมโพสิตเฟส Ti2AlC/Al MAX [ 1 ]

ในการถ่ายภาพรังสีเอกซ์ ไมโครโทโมกราฟีเอก ซ์เรย์ ใช้เอกซ์เรย์ในการสร้างภาพตัดขวางของวัตถุทางกายภาพ ซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างแบบจำลองเสมือน ( แบบจำลอง 3 มิติ ) โดยไม่ทำลายวัตถุต้นฉบับ คล้ายกับโทโมกราฟีและเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์โทโมกราฟีคำนำหน้า ไมโคร- (สัญลักษณ์: μ) ใช้เพื่อระบุว่า ขนาด พิกเซลของภาพตัดขวางอยู่ในช่วงไมโครเมตร[ 2 ]ขนาดพิกเซลเหล่านี้ยังส่งผลให้เกิดคำพ้องความหมาย เช่น โทโมกราฟีเอกซ์เร ย์ความละเอียดสูงไมโครคอมพิวเตอร์โทโมกรา ฟี ( ไมโคร-CTหรือμCT ) และคำอื่นๆ ที่คล้ายกัน บางครั้งคำว่าคอมพิวเตอร์โทโมกราฟีความละเอียดสูง (HRCT) และไมโคร-CT จะถูกแยกความแตกต่างกัน[ 3 ] แต่ในบางกรณี จะใช้คำว่าไมโคร-CT ความละเอียดสูง[ 4 ]โทโมกราฟีเกือบทั้งหมดในปัจจุบันเป็นคอมพิวเตอร์โทโมกราฟี

ไมโครซีที (Micro-CT) มีการใช้งานทั้งในด้านการถ่ายภาพทางการแพทย์และการถ่ายภาพรังสีคอมพิวเตอร์เชิงอุตสาหกรรมโดยทั่วไปแล้ว การจัดวางเครื่องสแกนมีสองประเภท ประเภทแรก แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์และตัวตรวจจับมักจะอยู่กับที่ในระหว่างการสแกน ในขณะที่ตัวอย่าง/สัตว์จะหมุน ประเภทที่สอง ซึ่งคล้ายกับเครื่องสแกนซีทีทางคลินิกมากกว่า คือแบบที่ใช้โครงสร้างแบบคาน (gantry-based) โดยที่สัตว์/ตัวอย่างจะอยู่กับที่ ในขณะที่หลอดรังสีเอกซ์และตัวตรวจจับจะหมุนรอบ เครื่องสแกนเหล่านี้มักใช้กับสัตว์ขนาดเล็ก ( เครื่องสแกน ในร่างกาย ) ตัวอย่างทางชีวการแพทย์ อาหาร ซากดึกดำบรรพ์ขนาดเล็ก และการศึกษาอื่นๆ ที่ต้องการรายละเอียดที่แม่นยำมาก

ระบบไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์ระบบแรกได้รับการคิดค้นและสร้างขึ้นโดยศาสตราจารย์ James C. Elliott ที่วิทยาลัยการแพทย์โรงพยาบาลลอนดอนในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ภาพไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์ที่ตีพิมพ์ครั้งแรกเป็นภาพตัดขวางที่สร้างขึ้นใหม่ของหอยทากเขตร้อนขนาดเล็ก ( Biomphalaria glabrata )โดยมีขนาดพิกเซลประมาณ 50 ไมโครเมตร[ 5 ]

หลักการทำงาน

ระบบการถ่ายภาพ

การปรับปรุงคานพัด

ระบบลำแสงพัด (Fan-beam system) ใช้หลักการตรวจจับรังสีเอกซ์แบบหนึ่งมิติ (1D) และแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อสร้างภาพตัดขวาง สองมิติ (2D) ของวัตถุ โดยทั่วไปจะใช้ในระบบ เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ของมนุษย์

การสร้างภาพใหม่ด้วยลำแสงทรงกรวย

ระบบลำแสงทรงกรวยนั้นใช้หลักการตรวจจับรังสีเอกซ์แบบ 2 มิติ ( กล้อง ) และแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยสร้างภาพฉายที่จะนำไปใช้ในการสร้างภาพตัดขวางในภายหลัง

ระบบเปิด/ระบบปิด

ระบบเอ็กซ์เรย์แบบเปิด

ในระบบเปิด รังสีเอ็กซ์อาจเล็ดลอดหรือรั่วไหลออกมาได้ ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานต้องอยู่หลังฉากกั้น สวมชุดป้องกันพิเศษ หรือใช้งานเครื่องสแกนจากระยะไกลหรือในห้องอื่น ตัวอย่างทั่วไปของเครื่องสแกนเหล่านี้ ได้แก่ เครื่องสแกนสำหรับมนุษย์ หรือเครื่องสแกนที่ออกแบบมาสำหรับวัตถุขนาดใหญ่

ระบบเอ็กซ์เรย์แบบปิด

ในระบบปิด จะมีการติดตั้งแผ่นป้องกันรังสีเอ็กซ์ไว้รอบเครื่องสแกน เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถวางเครื่องสแกนไว้บนโต๊ะหรือโต๊ะพิเศษได้ แม้ว่าเครื่องสแกนจะมีแผ่นป้องกันรังสี แต่ก็ต้องระมัดระวัง และโดยปกติผู้ใช้งานจะพกเครื่องวัดปริมาณรังสีติดตัวไปด้วย เนื่องจากรังสีเอ็กซ์มีแนวโน้มที่จะถูกดูดซับโดยโลหะแล้วปล่อยออกมาใหม่เหมือนเสาอากาศ แม้ว่าเครื่องสแกนทั่วไปจะสร้างรังสีเอ็กซ์ในปริมาณที่ไม่เป็นอันตรายมากนัก แต่การสแกนซ้ำๆ ในช่วงเวลาสั้นๆ อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ โดยปกติจะใช้ตัวตรวจจับดิจิทัลที่มีระยะห่างระหว่างพิกเซลเล็กและหลอดรังสีเอ็กซ์แบบไมโครโฟกัสเพื่อให้ได้ภาพที่มีความละเอียดสูง[ 6 ]

ระบบปิดมักจะมีน้ำหนักมากเนื่องจากใช้ตะกั่วในการป้องกันรังสีเอ็กซ์ ดังนั้นเครื่องสแกนขนาดเล็กจึงมีพื้นที่สำหรับวางตัวอย่างจำกัด

การสร้างภาพสามมิติขึ้นใหม่

ชุดภาพฉายจากการสแกนเว็บแคมด้วยระบบ μCT แบบลำแสงทรงกรวย ที่แรงดันหลอด 100kV และกำลังหลอด 12W

หลักการ

เนื่องจากเครื่องสแกนไมโครโทโมกราฟีให้ความละเอียดแบบไอโซโทรปิกหรือใกล้เคียงไอโซโทรปิก การแสดงภาพจึงไม่จำเป็นต้องจำกัดอยู่เฉพาะภาพแกนตามแบบแผนเดิมเท่านั้น แต่โปรแกรมซอฟต์แวร์สามารถสร้างปริมาตรโดยการ "ซ้อน" สไลด์แต่ละแผ่นซ้อนกันได้ จากนั้นโปรแกรมอาจแสดงปริมาตรในรูปแบบอื่น[ 7 ]

ซอฟต์แวร์การสร้างภาพใหม่

สำหรับไมโครโทโมกราฟีด้วยรังสีเอกซ์ มีซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สที่มีประสิทธิภาพ เช่น ASTRA toolbox [ 8 ] [ 9 ] ASTRA Toolbox เป็น toolbox MATLAB และ Python ที่มี GPU primitive ประสิทธิภาพสูงสำหรับโทโมกราฟี 2 มิติและ 3 มิติ ซึ่งพัฒนาโดยiMinds-Vision Labมหาวิทยาลัย Antwerp ตั้งแต่ปี 2009 ถึง 2014 และตั้งแต่ปี 2014 ได้รับการพัฒนาร่วมกันโดย iMinds-VisionLab, UAntwerpen และ CWI, Amsterdam toolbox นี้รองรับลำแสงแบบขนาน แบบพัด และแบบกรวย พร้อมการวางตำแหน่งแหล่งกำเนิด/ตัวตรวจจับที่ยืดหยุ่นสูง มีอัลกอริธึมการสร้างภาพใหม่จำนวนมากให้เลือกใช้ รวมถึง FBP, ART, SIRT, SART, CGLS [ 10 ]

สำหรับการแสดงภาพสามมิติTomvizเป็นเครื่องมือโอเพนซอร์สยอดนิยมสำหรับการสร้างภาพตัดขวาง

การเรนเดอร์ภาพสามมิติ

การเรนเดอร์แบบปริมาตร (Volume rendering ) เป็นเทคนิคที่ใช้ในการแสดงภาพฉาย 2 มิติของชุดข้อมูล 3 มิติที่สุ่มตัวอย่างแบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งได้จากเครื่องสแกนไมโครโทโมกราฟี โดยปกติแล้วข้อมูลเหล่านี้จะถูกเก็บรวบรวมในรูปแบบที่สม่ำเสมอ เช่น หนึ่งชิ้นทุกๆ มิลลิเมตร และโดยทั่วไปจะมีจำนวนพิกเซลภาพที่สม่ำเสมอในรูปแบบที่สม่ำเสมอ นี่คือตัวอย่างของตารางปริมาตรแบบสม่ำเสมอ โดยแต่ละองค์ประกอบของปริมาตร หรือว็อกเซล จะถูกแทนด้วยค่าเดียวที่ได้จากการสุ่มตัวอย่างบริเวณโดยรอบว็อกเซล

การแบ่งส่วนภาพ

ในกรณีที่โครงสร้างต่าง ๆ มีความหนาแน่นของเกณฑ์ที่คล้ายกัน การแยกโครงสร้างเหล่านั้นโดยการปรับพารามิเตอร์การแสดงผลปริมาตรเพียงอย่างเดียวอาจเป็นไปไม่ได้ วิธีแก้ปัญหานี้เรียกว่าการแบ่งส่วน ซึ่งเป็นกระบวนการด้วยตนเองหรืออัตโนมัติที่สามารถกำจัดโครงสร้างที่ไม่ต้องการออกจากภาพได้[ 11 ] [ 12 ]

การใช้งานทั่วไป

โบราณคดี

วิศวกรรมปิโตรเลียม

การประยุกต์ใช้ไมโครซีทีที่โดดเด่นในการกำหนดลักษณะอ่างเก็บน้ำคือการสร้างแบบจำลองหินดิจิทัลเพื่อประเมินคุณสมบัติการไหลแบบแอนไอโซโทรปิก[ 15 ]

ชีวการแพทย์

  • การถ่ายภาพสัตว์ขนาดเล็กทั้งในหลอดทดลองและในร่างกาย
  • เซลล์ประสาท[ 16 ]
  • ตัวอย่างผิวหนังมนุษย์
  • ตัวอย่างกระดูก รวมถึงฟัน[ 17 ]มีขนาดตั้งแต่หนูไปจนถึงตัวอย่างเนื้อเยื่อของมนุษย์
  • การถ่ายภาพปอดโดยใช้การควบคุมการหายใจ
  • การถ่ายภาพระบบหัวใจและหลอดเลือดโดยใช้การควบคุมจังหวะการเต้นของหัวใจ
  • การถ่ายภาพดวงตาของมนุษย์ โครงสร้างจุลภาคของดวงตา และเนื้องอก[ 18 ]
  • การถ่ายภาพเนื้องอก (อาจต้องใช้สารทึบแสง)
  • การถ่ายภาพเนื้อเยื่ออ่อน[ 19 ]
  • แมลง[ 20 ] – การพัฒนาของแมลง[ 21 ] [ 22 ]
  • ปรสิตวิทยา – การอพยพของปรสิต[ 23 ]สัณฐานวิทยาของปรสิต[ 24 ] [ 25 ]
  • การตรวจสอบความสม่ำเสมอของแท็บเล็ต[ 26 ]

ชีววิทยาการพัฒนา

  • ติดตามการพัฒนาของเสือทัสมาเนียที่สูญพันธุ์ไปแล้วในระหว่างการเจริญเติบโตในถุงหน้าท้อง[ 27 ]
  • สิ่งมีชีวิตที่เป็นแบบจำลองและไม่ใช่แบบจำลอง (ช้าง[ 28 ]ปลาซีบราฟิช[ 29 ]และวาฬ[ 30 ] )

อิเล็กทรอนิกส์

  • ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น ไอซีDRAM ในเคสพลาสติก

อุปกรณ์ไมโคร

วัสดุผสมและโฟมโลหะ

  • เซรามิกและวัสดุคอมโพสิตเซรามิก-โลหะ[ 1 ]การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคและการตรวจสอบความล้มเหลว
  • วัสดุผสมที่มีเส้นใยแก้วขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง10 ถึง 12 ไมโครเมตร

โพลิเมอร์พลาสติก

เพชร

  • การตรวจหาตำหนิในเพชรและการหาวิธีที่ดีที่สุดในการเจียระไน

อาหารและเมล็ดพันธุ์

  • การสร้างภาพสามมิติของอาหาร[ 31 ]
  • การวิเคราะห์ความเครียดจากความร้อนและภัยแล้งต่อพืชอาหาร[ 32 ]
  • การตรวจจับฟองอากาศในชีสที่มีเสียงดัง[ 33 ]

ไม้และกระดาษ

วัสดุก่อสร้าง

  • วัสดุก่อสร้างมรดก[ 34 ]
  • คอนกรีตหลังจากรับน้ำหนักแล้ว

ธรณีวิทยา

ในทางธรณีวิทยา ใช้เพื่อวิเคราะห์รูพรุนขนาดเล็กในหินกักเก็บ[ 35 ] [ 36 ]สามารถใช้ใน การวิเคราะห์ ไมโครเฟซสำหรับลำดับชั้นทางธรณีวิทยา ใน การสำรวจ ปิโตรเลียมใช้เพื่อจำลองการไหลของปิโตรเลียมภายใต้รูพรุนขนาดเล็กและอนุภาคนาโน

สามารถให้ความละเอียดสูงถึง 1 นาโนเมตร

ฟอสซิล

ไมโครฟอสซิล

การถ่ายภาพเอกซเรย์ไมโครโทโมกราฟีของเรดิโอลาเรียน Triplococcus acanthicus
นี่คือไมโครฟอสซิลจากยุคออร์โดวิเชียนตอนกลางที่มีทรงกลมซ้อนกันสี่ชั้น ทรงกลมชั้นในสุดถูกเน้นด้วยสีแดง แต่ละส่วนแสดงด้วยมาตราส่วนเดียวกัน[ 40 ]

อักษรโบราณ

  • จดหมายโต้ตอบแบบดิจิทัลที่คลี่ออกโดยใช้ ระบบ ล็อกจดหมาย[ 41 ] [ 42 ]

ช่องว่าง

ภาพสามมิติ

  • การแสดงภาพด้วยสีฟ้าและสีเขียว หรือฟิลเตอร์สีฟ้าเพื่อดูความลึก

คนอื่น

ดูเพิ่มเติม

  • การถ่ายภาพรังสีเอกซ์คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก: ระเบียบวิธีและการประยุกต์ใช้เก็บถาวรเมื่อ 16 กรกฎาคม 2011 ที่Wayback Machine
  • ภาพสามมิติของการเจริญเติบโตของกระดูกในวัสดุชีวภาพแคลเซียมฟอสเฟตจากการถ่าย ภาพรังสีเอกซ์แบบไมโครโทโมกราฟีด้วยซินโครตรอนและไม่ใช้ซินโครตรอน เก็บถาวร เมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2548 ที่Wayback Machine
  • การถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบไมโครโฟกัสในงานวิจัยวัสดุ เก็บ ถาวร เมื่อ 10 กันยายน 2005 ที่Wayback Machine
  • การระบุตำแหน่งอนุภาคคล้ายฝุ่นดาวในแอโรเจลโดยใช้เทคนิคเอ็กซ์เรย์
  • การใช้ไมโครซีทีในการศึกษาเกี่ยวกับนิ่วในไต
  • การใช้ไมโครซีทีในจักษุวิทยา
  • การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อัลตราเอ็กซ์เรย์ Gatan (XuM) ในการตรวจสอบตัวอย่างวัสดุและชีวภาพ
  • การถ่ายภาพไมโครโทโมกราฟีด้วยรังสีเอกซ์ซินโครตรอนแบบ 3 มิติของตัวอย่างสี
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=X-ray_microtomography&oldid=1342474678 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไมโครโทโมกราฟีเอ็กซ์เรย์

ใน การถ่ายภาพรังสี เอก ซ์ ไมโครโทโมกราฟีเอก ซ์เรย์ ใช้ เอกซ์เรย์ ในการสร้างภาพตัดขวางของวัตถุทางกายภาพ ซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างแบบจำลองเสมือน ( แบบจำลอง 3 มิติ )...

ระบบการถ่ายภาพ

ระบบลำแสงพัด (Fan-beam system) ใช้หลักการตรวจจับรังสีเอกซ์แบบหนึ่งมิติ (1D) และแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อสร้าง ภาพตัดขวาง สองมิติ (2D) ของวัตถุ โดยทั่วไปจะใช้ในระบบ เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ของมนุษย์

ระบบเปิด/ระบบปิด

ในระบบเปิด รังสีเอ็กซ์อาจเล็ดลอดหรือรั่วไหลออกมาได้ ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานต้องอยู่หลังฉากกั้น สวมชุดป้องกันพิเศษ หรือใช้งานเครื่องสแกนจากระยะไกลหรือในห้องอื่น ตัวอย่างทั่วไปของเครื่องสแกนเหล่านี้ ได้แก่ เครื่องสแกนสำหรับมนุษย์...

การสร้างภาพสามมิติขึ้นใหม่

ชุดภาพฉายจากการสแกน เว็บแคม ด้วยระบบ μCT แบบลำแสงทรงกรวย ที่แรงดันหลอด 100kV และกำลังหลอด 12W