단층 촬영

Tomography
그림 1 : 단층 촬영의 기본 원리 : (단층 촬영이 아닌) 투사 화상 P와 비교하여 단층 촬영이 필요1 없는 단면2 S, S의 중첩 자유
자기 공명 영상에 의한 머리의 정중 시상 단층 촬영.

단층촬영은 모든 종류의 투과파를 이용한 단면 촬영 또는 단면 촬영입니다.이 방법은 방사선학, 고고학, 생물학, 대기과학, 지구물리학, 해양학, 플라즈마 물리학, 재료과학, 천체물리학, 양자 정보 및 기타 과학 분야에서 사용됩니다.단층 촬영이라는 단어는 고대 그리스어인 【μο】토모스(slice, section)와 【【그래포】(grapho)에서 유래한 것으로, 「쓰다」, 또는 이 문맥에서 「묘사하다」라고도 한다.단층 촬영에 사용되는 장치는 단층 촬영기이며, 생성된 이미지는 단층 촬영기입니다.

대부분의 경우, 이러한 이미지의 생산은 X선 컴퓨터 단층 촬영이 기술적으로 여러 개의 투영 방사선 사진으로부터 생산되는 것과 같은 수학적 절차 단층 촬영 재구성에 기초한다.다양한 재구성 알고리즘이 존재합니다.대부분의 알고리즘은 FBP(Filtered Back Projection)와 IR(Repeative Reconstruction)의 두 가지 범주 중 하나로 분류됩니다.이러한 절차는 정확도와 필요한 계산 시간 사이의 타협을 나타내는 부정확한 결과를 제공합니다.FBP는 컴퓨팅 자원을 적게 [1]필요로 하는 반면 IR은 일반적으로 높은 컴퓨팅 비용으로 아티팩트(재구축 오류)를 적게 생성합니다.

MRI, 광학 코히렌스 단층 촬영 및 초음파는 전송 방법이지만 일반적으로 다른 방향에서 데이터를 수집하기 위해 전송기를 움직일 필요가 없습니다.MRI에서는 공간변동형 자기장을 적용하여 투영 및 고공간 고조파를 모두 샘플링하므로 이미지를 생성하기 위해 움직이는 부분이 필요하지 않다.한편, 초음파 및 광학 코히렌스 단층 촬영은 수신 신호를 공간 부호화하기 위해 비행 시간을 사용하기 때문에, 엄밀하게는 단층 촬영 방법이 아니며, 복수의 화상 획득을 필요로 하지 않는다.

단층 촬영의 종류

이름. 데이터 소스 줄임말 도입년도
항공 단층 촬영 전자파 복사 AT 2020
원자 탐침 단층 촬영 원자 프로브 APT
컴퓨터 단층 촬영 이미징 분광계[2] 가시광선 스펙트럼 이미징 CTIS 2001
화학발광[3][4] 컴퓨터 단층촬영 화학 발광 불꽃 CTC 2009
공초점 현미경 검사(레이저 주사 공초점 현미경 검사) 레이저 주사 공초점 현미경법 LSCM
극저온 전자 단층 촬영 극저온 투과 전자 현미경법 크라이오엣
전기 커패시턴스 단층 촬영 전기 용량 Ect. 1988년[5]
전기 캐패시턴스 볼륨 단층 촬영 전기 용량 ECVT
전기 저항 단층 촬영 전기 저항률 ERT
전기 임피던스 단층 촬영 전기적 임피던스 EIT 1984
전자 단층 촬영 투과전자현미경법 ET 1968년[6][7]
초점 평면 단층 촬영 엑스레이 1930년대
기능적 자기공명영상 자기 공명 fMRI 1992
유압 단층 촬영 유체 흐름 HT 2000
적외선 마이크로토마토그래피[8] 이미징 중적외선 2013
레이저 절제 단층 촬영 레이저 절제 및 형광 현미경 검사 위도 2013
자기유도단층촬영 자기 유도, 자속 밀도 MIT
자분 이미징 초파라매트릭스 MPI 2005
자기공명영상 또는 핵자기공명단층촬영 핵자기 모멘트 MRI 또는 MRT
멀티 소스 단층 촬영[9][10] 엑스레이
뮤온 단층 촬영 뮤온
마이크로파 단층 촬영[11] 전자레인지
중성자 단층 촬영 중성자
중성자 자극 방출 컴퓨터 단층 촬영
해양 음향 단층 촬영 소나 귀리
광학 코히렌스 단층 촬영 간섭계 OCT
광확산단층촬영 빛의 흡수 ODT
광학 투사 단층 촬영 광학 현미경 옵트
생물의학에서의 광음향영상 광음향 분광법 쓰다듬다
광전자 방출 궤도 단층 촬영 각도 분해 광방출 분광법 냄비 2009년[12]
양전자 방출 단층 촬영 양전자 방출 애완동물
양전자 방출 단층 촬영 - 컴퓨터 단층 촬영 양전자 방출 및 X선 PET-CT
양자 단층 촬영 양자 상태 QST
단광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 감마선 스펙트
지진 단층 촬영 지진파
테라헤르츠 단층 촬영 테라헤르츠 방사선 THz-CT
열음향 영상 광음향 분광법 TAT
초음파 변조 광학 단층 촬영 초음파 UOT
초음파 컴퓨터 단층 촬영 초음파 USCT
초음파 투과 단층 촬영 초음파
X선 컴퓨터 단층 촬영 엑스레이 CT, CATSCAN 1971
X선 마이크로토모그래피 엑스레이 마이크로CT
Zeeman-Doppler 이미징 제만 효과

최근의 일부 발전은 CT와 혈관 조영, 결합된 CT/MRI 및 결합된 CT/PET에 X선 같은 통합된 물리적 현상을 동시에 사용하는 데 의존한다.

반면 이산 단층 촬영과 기하 단층 촬영은 이산(예: 결정) 또는 균질한 물체의 재구성을 다루는 연구[citation needed] 영역입니다.이들은 재구성 방법과 관련이 있으므로 위에 나열된 특정(실험적) 단층 촬영 방법에 제한되지 않습니다.

싱크로트론 X선 단층 현미경 검사

싱크로트론 X선 단층 현미경이라고 불리는 새로운 기술은 화석을 [13][14]3차원적으로 정밀하게 스캔할 수 있게 해준다.

1990년대 이후 검출기 기술, 데이터 저장 및 처리 능력의 엄청난 향상과 결합된 3세대 싱크로트론 선원의 구축은 시각화 및 정량 분석과 같은 다양한 응용 분야를 가진 재료 연구에서 하이엔드 싱크로트론 단층 촬영의 증가로 이어졌다.f 시료의 상이한 흡수상, 미세공극, 균열, 침전물 또는 입자.싱크로트론 방사선은 고진공 상태에서 자유 입자를 가속시킴으로써 만들어진다.전기역학 법칙에 따라 이 가속도는 전자기 방사 방출로 이어진다(Jackson, 1975).선형 입자 가속도 하나의 가능성이지만, 매우 높은 전기장을 제외하고 지속적인 방사선을 얻기 위해서는 하전 입자를 닫힌 궤도로 유지하는 것이 더 실용적입니다.자기장은 입자를 원하는 궤도로 밀어 넣고 직선으로 날아가는 것을 막기 위해 사용된다.그러면 방향 변경과 관련된 방사 가속이 [15]방사선을 생성합니다.

볼륨 렌더링

주요 기사:볼륨 렌더링
여러 X선 컴퓨터 단층 촬영(정량 광물 밀도 보정 포함)을 적층하여 3D 모델을 형성합니다.

볼륨 렌더링(Volume Rendering)은 이산적으로 샘플링된 3D 데이터 세트(일반적으로 3D 스칼라 필드)의 2D 투영을 표시하는 데 사용되는 기술 세트입니다.일반적인 3D 데이터 세트는 CT, MRI 또는 MicroCT 스캐너로 획득한 2D 슬라이스 영상 그룹입니다.이것들은 통상적인 패턴(예를 들면, 밀리미터 마다 1 슬라이스)으로 취득되며, 통상적인 패턴에 일정한 수의 화상 픽셀이 있습니다.이것은 각 볼륨 요소 또는 복셀 주변의 즉시 영역을 샘플링하여 얻은 단일 값으로 표시되는 일반 볼륨 그리드의 예입니다.

3D 데이터 세트의 2D 투영을 렌더링하려면 먼저 볼륨을 기준으로 공간에 카메라를 정의해야 합니다.또한 모든 복셀의 불투명도와 색상을 정의해야 합니다.이는 일반적으로 가능한 모든 복셀 값에 대해 RGBA 값을 정의하는 RGBA(빨강, 녹색, 파란색, 알파의 경우) 전송 함수를 사용하여 정의됩니다.

예를 들어 볼륨에서 등각면(같은 값의 표면)을 추출하여 폴리곤 메쉬로 렌더링하거나 볼륨을 데이터 블록으로 직접 렌더링하여 볼륨을 볼 수 있습니다.행진 큐브 알고리즘은 볼륨 데이터에서 등서면을 추출하는 일반적인 기술입니다.직접 볼륨 렌더링은 여러 가지 방법으로 수행할 수 있는 계산 부하가 높은 작업입니다.

역사

초점 평면 단층 촬영은 1930년대에 방사선학자 알레산드로 발레보나에 의해 개발되었으며 투영 방사선 촬영에서 구조물의 중첩 문제를 줄이는 데 유용하다는 것이 입증되었다.William Sanatory 요새의 B. Pollak은 1953년 의학 저널의 기사에서 단층촬영의 [16]다른 용어인 평판촬영의 사용을 묘사했다.초점 [17]평면 단층 촬영은 1970년대 후반 주로 컴퓨터 단층 촬영으로 대체될 때까지 전통적인 단층 촬영의 형태로 남아 있었다.초점 평면 단층 촬영에서는 초점 평면이 더 선명하게 나타나는 반면 다른 평면의 구조가 흐릿하게 보인다는 사실을 사용합니다.노광 중에 X선 소스와 필름을 반대 방향으로 이동하고 이동 방향과 범위를 수정함으로써 작업자는 관심 구조를 포함하는 다른 초점 평면을 선택할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Herman, Gabor T. (2009). Fundamentals of Computerized Tomography: Image Reconstruction from Projections (2nd ed.). Dordrecht: Springer. ISBN 978-1-84628-723-7.
  2. ^ Ford, Bridget K.; Volin, Curtis E.; Murphy, Sean M.; Lynch, Ronald M.; Descour, Michael R. (February 2001). "Computed Tomography-Based Spectral Imaging For Fluorescence Microscopy". Biophysical Journal. 80 (2): 986–993. Bibcode:2001BpJ....80..986F. doi:10.1016/S0006-3495(01)76077-8. PMC 1301296. PMID 11159465.
  3. ^ Floyd, J.; Geipel, P.; Kempf, A.M. (February 2011). "Computed Tomography of Chemiluminescence (CTC): Instantaneous 3D measurements and Phantom studies of a turbulent opposed jet flame". Combustion and Flame. 158 (2): 376–391. doi:10.1016/j.combustflame.2010.09.006.
  4. ^ Mohri, K; Görs, S; Schöler, J; Rittler, A; Dreier, T; Schulz, C; Kempf, A (10 September 2017). "Instantaneous 3D imaging of highly turbulent flames using computed tomography of chemiluminescence". Applied Optics. 56 (26): 7385–7395. Bibcode:2017ApOpt..56.7385M. doi:10.1364/AO.56.007385. PMID 29048060.
  5. ^ Huang, S M; Plaskowski, A; Xie, C G; Beck, M S (1988). "Capacitance-based tomographic flow imaging system". Electronics Letters. 24 (7): 418–19. Bibcode:1988ElL....24..418H. doi:10.1049/el:19880283.
  6. ^ Crowther, R. A.; DeRosier, D. J.; Klug, A.; S, F. R. (1970-06-23). "The reconstruction of a three-dimensional structure from projections and its application to electron microscopy". Proc. R. Soc. Lond. A. 317 (1530): 319–340. Bibcode:1970RSPSA.317..319C. doi:10.1098/rspa.1970.0119. ISSN 0080-4630. S2CID 122980366.
  7. ^ Electron tomography: methods for three-dimensional visualization of structures in the cell (2nd ed.). New York: Springer. 2006. pp. 3. ISBN 9780387690087. OCLC 262685610.
  8. ^ Martin, Michael C; Dabat-Blondeau, Charlotte; Unger, Miriam; Sedlmair, Julia; Parkinson, Dilworth Y; Bechtel, Hans A; Illman, Barbara; Castro, Jonathan M; Keiluweit, Marco; Buschke, David; Ogle, Brenda; Nasse, Michael J; Hirschmugl, Carol J (September 2013). "3D spectral imaging with synchrotron Fourier transform infrared spectro-microtomography". Nature Methods. 10 (9): 861–864. doi:10.1038/nmeth.2596. PMID 23913258. S2CID 9900276.
  9. ^ 크레이머, A., Hecla, J., Wu, D. 등공간 및 기타 자원이 제한된 환경을 위한 고정 컴퓨터 단층 촬영.Sci Rep 8, 14195 (2018)[1]
  10. ^ V. B. Neculaes, P. M. Edic, M. Frontera, A. Caiafa, G. Wang 및 B.De Man, IEEE Access의 "Multisource X-Ray and CT: Learned and Future Outlook", vol. 2, 페이지 1568-1585, 2014, doi: 10.1109/ACCESS. 2014.2363949.[2]
  11. ^ Ahadi, Mojtaba; Isa, Maryam; Saripan, M. Iqbal; Hasan, W. Z. W. (December 2015). "Three dimensions localization of tumors in confocal microwave imaging for breast cancer detection". Microwave and Optical Technology Letters. 57 (12): 2917–2929. doi:10.1002/mop.29470. S2CID 122576324.
  12. ^ Puschnig, P.; Berkebile, S.; Fleming, A. J.; Koller, G.; Emtsev, K.; Seyller, T.; Riley, J. D.; Ambrosch-Draxl, C.; Netzer, F. P.; Ramsey, M. G. (30 October 2009). "Reconstruction of Molecular Orbital Densities from Photoemission Data". Science. 326 (5953): 702–706. Bibcode:2009Sci...326..702P. doi:10.1126/science.1176105. PMID 19745118. S2CID 5476218.
  13. ^ Donoghue, PC; Bengtson, S; Dong, XP; Gostling, NJ; Huldtgren, T; Cunningham, JA; Yin, C; Yue, Z; Peng, F; Stampanoni, M (10 August 2006). "Synchrotron X-ray tomographic microscopy of fossil embryos". Nature. 442 (7103): 680–3. Bibcode:2006Natur.442..680D. doi:10.1038/nature04890. PMID 16900198. S2CID 4411929.
  14. ^ "Contributors to Volume 21". Metals, Microbes, and Minerals - the Biogeochemical Side of Life. De Gruyter. 2021. pp. xix–xxii. doi:10.1515/9783110589771-004. ISBN 9783110588903. S2CID 243434346.
  15. ^ 반하트, 존, 에드재료 연구 및 엔지니어링의 고급 단층 촬영 방법.물질의 물리와 화학에 관한 논문.옥스포드; 뉴욕: 옥스포드 대학 출판부, 2008.
  16. ^ Pollak, B. (December 1953). "Experiences with Planography". Chest. 24 (6): 663–669. doi:10.1378/chest.24.6.663. ISSN 0012-3692. PMID 13107564. Archived from the original on 2013-04-14. Retrieved July 10, 2011.
  17. ^ Littleton, J.T. "Conventional Tomography" (PDF). A History of the Radiological Sciences. American Roentgen Ray Society. Retrieved 29 November 2014.

외부 링크