Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparison of quantitative multi-material phase-retrieval algorithms in propagation-based phase-contrast X-ray tomography
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.ORCID-id: 0000-0003-2723-6622
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.
2017 (Engelska)Ingår i: Optics Express, ISSN 1094-4087, E-ISSN 1094-4087, Vol. 25, nr 26, s. 33543-33558Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Propagation-based phase-contrast X-ray imaging provides high-resolution, dose-efficient images of biological materials. A crucial challenge is quantitative reconstruction, referred to as phase retrieval, of multi-material samples from single-distance, and hence incomplete, data. In this work, the two most promising methods for multi-material samples, the parallel method, and the linear method, are analytically, numerically, and experimentally compared. Both methods are designed for computed tomography, as they rely on segmentation in the tomographic reconstruction. The methods are found to result in comparable image quality, but the linear method provides faster reconstruction. In addition, as already done for the parallel method, we show that the linear method provides quantitative reconstruction for monochromatic radiation.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
OPTICAL SOC AMER , 2017. Vol. 25, nr 26, s. 33543-33558
Nationell ämneskategori
Medicinsk bildbehandling
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-224073DOI: 10.1364/OE.25.033543ISI: 000418893200122Scopus ID: 2-s2.0-85039066011OAI: oai:DiVA.org:kth-224073DiVA, id: diva2:1190493
Anmärkning

QC 20180314

Tillgänglig från: 2018-03-14 Skapad: 2018-03-14 Senast uppdaterad: 2018-09-06Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. High-resolution biomedical phase-contrast tomography
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>High-resolution biomedical phase-contrast tomography
2018 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Improved three-dimensional biomedical imaging can give a better understanding of tissue structure, growth and diseases. Most present imaging techniques that provide cellular spatial resolution are based on visible or infrared light. These methods cannot image deeper than a millimeter into tissue. Consequently, larger samples cannot be completely imaged without sectioning. Techniques that are typically used to image larger samples don't provide sufficient contrast and resolution to image cellular-sized features in soft tissues. There is a need for new imaging methods that can fill the gap between present methods. For practical reasons, compact equipment is preferred, to enable close connection to other research and applications. Furthermore, minimized sample preparation both reduces the work needed and the time until results are ready.

In this Thesis, propagation-based phase-contrast tomography with liquid-metal-jet x-ray sources has been investigated for high-resolution three-dimensional biomedical imaging. By using phase contrast, the contrast for cellular-sized features in soft tissue is vastly increased compared to absorption, also in larger samples. The high resolution relies on using an x-ray source with small emission spot, but also with high power to keep exposure times reasonable.

This Thesis is about developing and optimizing experimental methods and image reconstruction algorithms. A new method to remove ring artifacts was developed and tested, and a comparison of multi-material phase-retrieval algorithms was made. The improvements provide better contrast and resolution, as well as reduce noise and artifacts. The improved image quality is demonstrated in a few biomedical applications. It is shown that the method can image 5 µm large myofibrils in whole-body zebrafish, despite the small size and low contrast of myofibrils. A high-resolution tomography of a mouse can be done fast by using a specialized high-power source. The image quality in tomographies of both human coronary arteries and a mummified human hand is sufficient to analyze the tissues and cellular-sized features, which is something that could be called virtual histology. 

Abstract [sv]

Förbättrad tredimensionell biomedicinsk avbildning kan ge en bättre förståelse av vävnadsstruktur, tillväxt och sjukdomar. De flesta av dagens avbildningstekniker som ger cellulär upplösning är baserade på synligt eller infrarött ljus. Dessa metoder kan inte avbilda mer än en millimeter ner i vävnad. Därför kan inte större prov avbildas i sin helhet utan att snittas. Tekniker som vanligen används för att avbilda större prover ger inte tillräcklig kontrast och upplösning för att avbilda strukturer av cellulär storlek i mjuk vävnad. Det finns ett behov av nya avbildningsmetoder som kan fylla utrymmet mellan befintliga metoder. Av praktiska skäl föredras att använda kompakt utrustning, för att möjliggöra nära koppling till annan forskning och tillämpningar. Dessutom, minimerade förberedelser av proven reducerar både arbetsinsatsen och tiden tills resultaten är klara.

I den här doktorsavhandlingen har propagationsbaserad faskontrast- \mbox{tomografi} med metallstråleröntgenkällor undersökts för högupplöst tredimensionell avbildning. Genom att använda faskontrast kan kontrasten för strukturer av cellulär storlek i mjukvävnad ökas markant jämfört med absoption, även i större prover. Den höga upplösningen hänger på användandet av en röntgenkälla med liten emissionsspot, men även med hög effekt för att hålla exponeringstider korta.

Den här doktorsavhandlingen handlar om att utveckla och optimera experimetella metoder och bildrekonstruktionsalgoritmer. En ny metod för att ta bort ringartefakter utvecklades och testades, och en jämförelse av flermaterials-fasrekonstruktion gjordes. Förbättringarna ger bättre kontrast och upplösning, men minskar också brus och artefakter. Den förbättrade bildkvaliteten visas i några biomedicinska tillämpningar. Det visas att metoden kan avbilda 5 µm stora myofibriller i hela zebrafiskar trots den lilla storleken och låga kontrasten hos myofibriller. En högupplöst tomografi av en mus kan göras snabbt genom att använda en specialiserad högeffektskälla. Bildkvaliteten i tomografier av både mänskliga kranskärl och en mummifierad mänsklig hand är tillräcklig för att analysera vävnader och strukturer av cellulär storlek, vilket är något som skulle kunna kallas virtuell histologi.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2018. s. 63
Serie
TRITA-SCI-FOU ; 2018:34
Nyckelord
x-ray, x-ray imaging, biomedical, phase contrast, tomography, zebrafish, coronary artery, virtual histology, ring artifacts, phase retrieval, mummy
Nationell ämneskategori
Fysik Radiologi och bildbehandling
Forskningsämne
Fysik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-234300 (URN)978-91-7729-915-8 (ISBN)
Disputation
2018-10-05, FD5, Albanova Universitetscentrum, Roslagstullsbacken 21, Stockholm, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 20180907

Tillgänglig från: 2018-09-07 Skapad: 2018-09-06 Senast uppdaterad: 2018-09-07Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Häggmark, IlianVågberg, WilliamHertz, HansBurvall, Anna
Av organisationen
Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
I samma tidskrift
Optics Express
Medicinsk bildbehandling

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 367 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf