|
|
X-ray micro and nano computed tomography of soft tissue
Kavková, Michaela ; Tromba, Giuliana (oponent) ; Szabo-Rogers, Heather (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Abstract Industrial X-ray micro computed tomography (micro CT) is a non-destructive imaging technique used for visualization of internal structures of samples and creation of precise 3D models. The core of this thesis revolves around the practical implementation of industrial micro CT in biological research with focus on the imaging of soft tissues. The aim of this study was to explore the potential of industrial micro CT as a non-destructive imaging tool for soft tissue visualization and to propose complex methodology for preparation of the sample and the analysis of obtained data in the specialized software. In the thesis the case studies showcasing the diverse applications of micro CT in various developmental biology research domains are presented, providing the methodology for precise 3D analysis of the selected structures. The thesis concludes by summarizing the transformative potential of industrial micro CT in biological research, highlighting its ability to unveil intricate anatomical structures, track developmental processes, and enhance our understanding of complex biological systems.
|
|
|
Optimalizace nastavení tomografické stanice GE phoenix pro plastové součásti obsahující kovové části
Starý, Přemysl ; Petrilak, Michal (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Rentgenová výpočetní tomografie je nástroj využívaný hlavně v medicínské diagnostice. S vývojem této techniky a zlepšení přesnosti tomografických systémů se tomografie začala používat pro průmyslové aplikace především kvůli nedestruktivní analýze vnitřní struktury vzorků. Při skenování nízko-absorpčních materiálů spolu s vysoko-absorpčními (například plast s kovem) však dochází k negativnímu ovlivnění rekonstruovaných dat. Toto ovlivnění znemožňuje analýzu vnitřní struktury. Existují dvě možnosti, jak tyto artefakty eliminovat. Buď použít algoritmy k redukci kovových artefaktů, nebo se jim pokusit vyhnout již při skenování. Tato bakalářská práce se zaměřuje na optimalizaci nastavení tomografické stanice pro pozorování plastových součástí obsahujících kovové části. Bude pozorován vliv použitého filtru rentgenového záření, vliv použití kolimátoru a vliv polohy vzorku na kvalitu dat. Kvalita dat bude hodnocena jak porovnáním tak s využitím kritérií jako kontrast, šum a ostrost hran.
|
|
|
Využití fázového kontrastu v rentgenové počítačové tomografii
Kalasová, Dominika ; Švéda,, Libor (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Rentgenová počítačová tomografie umožňuje nedestruktivní 3D zobrazování vnitřní struktury objektů, je však omezena absorpčními vlastnostmi látek. Zobrazování ve fázovém kontrastu umožňuje pozorování vzorků s nízkou absorpcí nebo částí, jež mají absorpci velmi podobnou. Kvůli požadavkům na prostorovou koherenci záření bylo zobrazování ve fázovém kontrastu dlouhou dobu omezeno na synchrotronové zdroje nebo na speciální techniky. S rozvojem techniky je dnes možné použití těchto metod i na laboratorních zdrojích. Tato práce podává základní přehled dnes používaných metod zobrazování ve fázovém kontrastu s důrazem na metodu volného šíření záření. Ukazuje příklady použití této metody a aplikaci tzv. phase retrieval algoritmu na datech z tomografických systémů RIGAKU Nano3DX a GE phoenix v|tome|x L240 v Laboratoři rentgenové mikro a nanotomografie CEITEC VUT.
|
|
|
Rentgenová počítačová tomografie chrupavčitých tkání embryí
Tesařová, Markéta ; Křivánek,, Jan (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Výzkum chrupavky se standardně realizuje pomocí optických mikroskopů na histologických řezech. Pro objasnění mechanismů jejího vývoje a formování je ale zapotřebí technik, které umožní zobrazit chrupavku ve 3D. Tato práce se zabývá rentgenovou počítačovou tomografií myších embryí. Konkrétně se věnuje vizualizaci chrupavčitých tkání v obličejové části. V práci jsou shrnuty základy rentgenové počítačové tomografie a dále je zpracována krátká rešeršní studie zabývající se kontrastováním měkkých tkání pro rentgenové záření. V rámci práce je stanoven postup pro realizaci tomografického měření myších embryí kontrastovaných látkou PTA. Tento postup obsahuje protokol aplikace kontrastovacích látek, upevnění vzorku, nastavení CT přístroje a postup pro segmentaci a vytvoření 3D modelu chrupavky. Dílčí výsledky jsou demonstrovány na myších embryí vývojového stádia od 12,5 do 17,5 dne. Z důvodu zlepšení kvality dat a standardizace postupu měření a přípravy vzorků jsou v práci zkoumány parametry rentgenové trubice a teplotní podmínky při tomografickém měření. Jsou ukázány výsledné 3D modely obličejové části a možnosti následných analýz modelů.
|
|
|
Zpracování dat pro tomografickou rekonstrukci
Dospiva, Jindřich ; Žídek, Jan (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá zpracováním dat z rentgenového tomografického systému. Zejména se zaměřuje na popis úprav projekcí probíhající před tomografickou rekonstrukcí. Dále je navržen konkrétní postup zpracování dat ze systému Nano3DX využitím otevřeného softwaru ASTRA tomography toolbox, která umožňuje v prostředí MATLAB provádět tomografickou rekonstrukci na grafické kartě. Ve stejném prostředí je navíc přidána korekce na pohyb vzorku během měření, filtrace šumu v projekcích a výpočet polohy osy rotace. Na závěr jsou výsledky navrženého postupu srovnány se softwarem na zpracování od výrobců přístroje.
|
|
|
Determination of device geometrical misalignments influence on dimensional measurements in X-ray microcomputed tomography
Blažek, Pavel ; Klapetek, Petr (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis deals with geometrical misalignments of X-ray computed tomography (CT) device components. It focuses on their adverse effects on metrological CT measurements and on the methods which can be used to eliminate them. Results of simulations of CT measurements with misaligned detector and rotation stage are present, showing which misalignments plays the most significant role in the measurement. The practical part deals with HeliScan microCT, which implements a unique calibration algorithm to eliminate errors from misaligned CT geometry. New reference objects (plates with ruby spheres and calibrated zircon sphere) are developed for the CT system complying with the requirements of guideline VDI/VDE 2630 1.3. for metrological performance testing of CT devices. Testing objects suitable for a larger field of view were manufactured, calibrated, and successfully tested in CT measurement.
|
|
|
Tomographic measurement of industrial parts at temperature below freezing point
Šárközi, Rudolf ; Oberta,, Peter (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
X-ray computed tomography presents and ultimate for non-destructive investigation of objects. Under normal circumstances is the object placed on stage and the temperature of the object is defined by ambient air. However there are also cases when observation at freezing or high temperatures is needed to reveal thermal stability of observed object. Naturally the size of used tomography equipment and the object just like form of cooling or heating are subjected to final design. This work provides a summary of used methods for temperature controlled tomography. Furthermore handles about design of cooling chamber capable to reach -40°C by preserving relative high X-ray transparency. As an addition that showed up as a response to additional requirements is here presented a heating chamber, in which the object can be maintained at 80°C . All test and scans were carried out on GE phoenix v|tome|x L240 industrial computed tomography scanner.
|
|
|
Matematické metody pro zpracování obrazu v biologických pozorováních
Zikmund, Tomáš ; doc. RNDr.Petr Matula, Ph.D. (oponent) ; Krejčí, František (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá zpracováním obrazu v digitální holografické mikroskopii a rentgenové počítačové tomografii. Těžiště práce spočívá v návrhu postupů pro zpracování dat v daných oblastech biologických experimentů. Transmisní světelná holografická mikroskopie je použita zejména pro kvantitativní fázové zobrazení transparentních mikroskopických objektů, jako jsou živé buňky. Fázové obrazy jsou ovlivněny fázovými aberacemi, které ztěžují studium buněk. V této práci je prezentován nový algoritmus pro dynamické zpracování fázových obrazů živých buněk v časosběrné sérii. Algoritmus kompenzuje deformace fázového obrazu použitím metody vážených nejmenších čtverců. Navíc ve fázovém obrazu identifikuje a segmentuje individuální buňku. Tyto vlastnosti algoritmu jsou rozhodující pro kvantitativní fázové zobrazení buněk v reálném čase a řízení průběhu experimentu. Účinnost navrženého algoritmu je demonstrována na obrazech krysích nádorových buněk prostřednictvím mimoosového holografického mikroskopu. Rentgenová počítačová tomografie s vysokým rozlišením je stále více používanou technikou pro studium mikroarchitektury kostí malých hlodavců. V této části práce je provedena analýza kortikální a trabekulární distální poloviny krysích stehenních kostí. Vyvinuli jsme metodu pro mapování pozice a rozměrů kortikálních povrchů od centrální podélné osy s jednostupňovým úhlovým rozlišením. Touto metodou jsou zkoumány tvarové odlišnosti krysích stehenních kostí mezi experimentálními skupinami. Orientace kostí je v tomografických řezech vyrovnána před mapováním pomocí navrženého postupu standardizace tomografických dat. Aktivita remodelačního procesu dlouhé kosti je také studována na systému kortikálních kanálků.
|
|
|
X-ray computed tomography analysis of mouse embryonic heart
Dobrovodská, Daniela ; Oberta, Peter (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
X-ray computed tomography is a versatile technique allowing non-destructive three-dimensional (3D) imaging. It is widely used in industry for metrology and material characterisation. Lately, it has found its importance also in biology and developmental science, where the 3D reconstructed data provide more comprehensive information about the sample than the conventional 2D imaging methods. Moreover, it can produce high-quality images of various biological samples. The obstacle in imaging biological samples might be a very similar attenuation coefficient of soft tissue, and therefore staining with chemical substance must be used. This thesis aims to use microcomputed tomography to visualise and qualitatively evaluate embryonic mouse hearts E17.5 and introduce the best staining protocol. Furthermore, the methodology for highlighting differences between wild type mice and mutant were introduced. Rigaku nano 3DX was used for the experiments with mouse heart interventricular septum, and after considering the specific setting of the device, the phase retrieval algorithm was applied. Finally, the validation of the $\mu$CT data was performed by comparing pictures from the confocal microscope.
|
|
|
Vyhodnocení ošetření zubních kanálků pomocí rentgenové počítačové mikrotomografie
Břínek, Adam ; Jiřík, Radovan (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Práce je věnována zpracování a analýze mikro-CT obrazů zubních kanálků vyplněných dvěma materiály (AH-plus a NaMPC). Proto byla naskenována šestice psích zubů v laboratoři rentgenové počítačové mikrotomografie. Hlavním cílem práce bylo vytvoření algoritmu (v prostředí Matlab) k vyhodnocení kvality vyplnění zubních kanálku (kvality výplňových materiálu). Vytvořený algoritmus segmentuje zubní kanálky a počítá jejich hranice. Algoritmus dále vyhodnocuje procentuální kontakt výplňových materiálu se stěnou zubu. Nakonec algoritmus vytváří masky zubních kanálků pro potřeby komerčního programu VG Studio, kterým jsou vyhodnoceny pórovitosti výplňových materiálu. Z~výsledků procentuálního kontaktu a pórovitosti nebyly mezi předloženými výpl-ňovými materiály pozorovány statisticky významné rozdíly.
|
host ::
RSS.