|
|
Implementation of industrial X-ray computed microtomography in developmental biology
Tesařová, Markéta ; Křivánek,, Jan (oponent) ; Novotná, Marie (vedoucí práce)
X–ray computed microtomography (CT) is an imaging method for three-dimensional (3D) observation of the inner structure of objects. The laboratory of X-ray computed micro and nanotomography at CEITEC BUT (Central European Institute of Technology, Brno University of technology) is predominantly focused on non-destructive analysis in the industry. However, it has resulted that this approach can also be applied in various scientific fields including developmental biology. This thesis provides a connection between the world of material and life sciences. The complete procedure for creating a 3D model of diverse anatomical structures is described in detail. This process consists of staining, a CT measurement and data-processing. Analysis of data is often considered the most important part of CT method, so the most part of this thesis is devoted to this area. In addition, the parameters of GE v|tome|x L 240 were optimised to automate the segmentation process. Furthermore, the possibility of synchrotron measurement is proposed in order to increase the spatial resolution and differential contrast. It is envisioned that in the near future industrial CT setups will acquire similar imaging properties due to the recent development in both hardware and data-processing directions.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Quantitative 3D characterization of biological structures by X-ray computed microtomography
Tesařová, Markéta ; Vaňhara,, Petr (oponent) ; Oberta,, Peter (oponent) ; Zikmund, Tomáš (vedoucí práce)
Modern developmental biology uses a broad spectrum of methods for analysing structures of interest. Multi-disciplinary teams are currently pushing forward the understanding of biological questions using 3D approaches. However, one major challenge of 3D imaging techniques in biology is a lack of methodology for quantifying observed phenomena that are often the cause of developmental or genetic disorders. One of the methods whose application has been widely spread in recent years is X-ray computed microtomography (microCT). This technique provides isotropic resolution up to 1 µm and, when a sample is appropriately prepared, a wide variety of tissue differentiation. However, biological structures are usually diverse in size and shape, and every task requires a specific solution regarding data processing. This work addresses the implementation of microCT for imaging and mainly 3D characterization of biological structures ex-vivo. Particular emphasis is given to analysing soft tissues in mouse embryos’ heads and imaging salamander species, focusing on their regeneration ability. This work describes the relevant information for microCT users dealing with biological samples; it includes the preparation of the sample for measurements, selecting suitable parameters for the experiment and mainly subsequent quantitative analysis of 3D datasets. The latest technological advancements in 3D imaging were studied and tested on concrete projects in the field of developmental biology, where 3D information from microCT played a key role.
|
|
|
Implementation of industrial X-ray computed microtomography in developmental biology
Tesařová, Markéta ; Křivánek,, Jan (oponent) ; Novotná, Marie (vedoucí práce)
X–ray computed microtomography (CT) is an imaging method for three-dimensional (3D) observation of the inner structure of objects. The laboratory of X-ray computed micro and nanotomography at CEITEC BUT (Central European Institute of Technology, Brno University of technology) is predominantly focused on non-destructive analysis in the industry. However, it has resulted that this approach can also be applied in various scientific fields including developmental biology. This thesis provides a connection between the world of material and life sciences. The complete procedure for creating a 3D model of diverse anatomical structures is described in detail. This process consists of staining, a CT measurement and data-processing. Analysis of data is often considered the most important part of CT method, so the most part of this thesis is devoted to this area. In addition, the parameters of GE v|tome|x L 240 were optimised to automate the segmentation process. Furthermore, the possibility of synchrotron measurement is proposed in order to increase the spatial resolution and differential contrast. It is envisioned that in the near future industrial CT setups will acquire similar imaging properties due to the recent development in both hardware and data-processing directions.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.