|
|
X-ray nano computed tomography of structured polymeric biomaterials
Kalasová, Dominika ; Oberta,, Peter (referee) ; Kataja, Markku (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů.
|
|
|
Phase plates for transmission electron microscopy
Špičáková, Tereza ; Sháněl, Ondřej (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
Vzorky tvořené atomy lehčích prvků, jako jsou například biologické preparáty, dosahují na snímcích z transmisních elektronových mikroskopů nízkého kontrastu. Pokud však vneseme mezi elektrony nesoucí informaci o zkoumaném vzorku a elektrony pozadí dodatečný fázový posun, dojde k výraznému navýšení kontrastu bez negativních dopadů na kvalitu obrazu. Tohoto efektu lze v mikroskopech dosáhnout s pomocí fázových destiček. V konvenčních transmisních elektronových mikroskopech se běžně využívají fázové destičky založené na tenkých vrstvách amorfního uhlíku. V posledních letech byly detailně zkoumány různé pokročilé designy fázových destiček. Jen několik málo studií se však věnuje alternativním materiálům, které by bylo možné použít jako tenkovrstvé fázové destičky. Hlavním cílem této diplomové práce je tedy navrhnout způsoby měření fázových vlastností různých materiálů. V první části práce je nejprve popsána teorie zobrazování elektronovou vlnou v transmisních elektronových mikroskopech. Dále jsou zde prezentovány a porovnány různé druhy fázových destiček. Ve druhé části práce jsou představeny čtyři návrhy experimentálního uspořádání, z nichž dva byly experimentálně otestovány. Tato měření byla provedena na sadách vzorků různých materiálů a tlouštěk a vhodně zpracována. Na závěr bylo kvalitativní chování těchto návrhů porovnáno s teoretickými výpočty.
|
|
|
Methodology of Dictyostelium discoideum imaging with the transmission digital holographic microscope
Křížová, Aneta ; Ježek, Jan (referee) ; Uhlířová, Hana (advisor)
The task of this bachelor’s thesis was to image Dictyostelium discoideum with a transmission digital holographic microscope and compare this imaging with a commonly used microscopy technique. This bachelor's thesis is structured into a theoretical part and an experimental part. The theoretical part describes the setting of the transmission digital holographic microscope, basic operation and physical principles of imaging with this microscope. Further the process of image reconstruction and numerical process of phase reconstruction is illustrated. At the end of this part, basic biological characteristics of observed cells of Dictyostelium discoideum are introduced. The experimental part describes the cultivation and preparation of Dictyostelium discoideum for the observations, and further the process of performed experiments. The cells of Dictyostelium discoideum have been imaged in couple experiments by a method of the classical phase contrast. By the transmission digital holographic microscope the cells of Dictyostelium discoideum have been imaged in two mediums. Images captured by the transmission digital holographic microscope were processed by a method of Dynamic phase differences and analysed.
|
|
|
X-ray computed tomography analysis of mouse embryonic heart
Dobrovodská, Daniela ; Oberta, Peter (referee) ; Zikmund, Tomáš (advisor)
Rentgenová počítačová tomografie je univerzální technika umožňující nedestruktivní trojrozměrné (3D) zobrazování. Je široce používána v průmyslu pro metrologii a charakterizaci materiálů. V poslední době našla svůj význam také v biologii a vývojové vědě, kde 3D rekonstruovaná data poskytují komplexnější informace o vzorku než konvenční 2D zobrazovací metody. Kromě toho může vytvářet vysoce kvalitní snímky různých biologických vzorků. Překážkou při zobrazování biologických vzorků může být velmi podobný koeficient útlumu měkkých tkání, a proto je nutné použít barvení chemickou látkou. Tato práce si klade za cíl pomocí mikropočítačové tomografie vizualizovat a kvalitativně vyhodnotit srdce embryonálních myší E17.5 a představit nejlepší barvící protokol. Dále byla zavedena metodika pro zvýraznění rozdílů mezi myší divokého typu a mutantem. Rigaku nano 3DX byl použit pro experimenty s mezi-komorovou přepážkou myšího srdce a po nastavení specifických parametrů zařízení byl použit algoritmus pro zvýraznění fáze. Nakonec byla provedena validace $\mu$ CT dat se snímkami z konfokálního mikroskopu.
|
|
|
Phase plates for transmission electron microscopy
Špičáková, Tereza ; Sháněl, Ondřej (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
Vzorky tvořené atomy lehčích prvků, jako jsou například biologické preparáty, dosahují na snímcích z transmisních elektronových mikroskopů nízkého kontrastu. Pokud však vneseme mezi elektrony nesoucí informaci o zkoumaném vzorku a elektrony pozadí dodatečný fázový posun, dojde k výraznému navýšení kontrastu bez negativních dopadů na kvalitu obrazu. Tohoto efektu lze v mikroskopech dosáhnout s pomocí fázových destiček. V konvenčních transmisních elektronových mikroskopech se běžně využívají fázové destičky založené na tenkých vrstvách amorfního uhlíku. V posledních letech byly detailně zkoumány různé pokročilé designy fázových destiček. Jen několik málo studií se však věnuje alternativním materiálům, které by bylo možné použít jako tenkovrstvé fázové destičky. Hlavním cílem této diplomové práce je tedy navrhnout způsoby měření fázových vlastností různých materiálů. V první části práce je nejprve popsána teorie zobrazování elektronovou vlnou v transmisních elektronových mikroskopech. Dále jsou zde prezentovány a porovnány různé druhy fázových destiček. Ve druhé části práce jsou představeny čtyři návrhy experimentálního uspořádání, z nichž dva byly experimentálně otestovány. Tato měření byla provedena na sadách vzorků různých materiálů a tlouštěk a vhodně zpracována. Na závěr bylo kvalitativní chování těchto návrhů porovnáno s teoretickými výpočty.
|
|
|
The use of experimental MR imaging in neurosurgery, diagnostic markers in expansive brain processes. Diagnostic markers of patients with normal pressure hydrocephalus
Vlasák, Aleš ; Bradáč, Ondřej (advisor) ; Hejčl, Aleš (referee) ; Krahulík, David (referee)
Despite decades of research of normal pressure hydrocephalus (NPH), a clear pathophysiological mechanism of the disease is sill unknown. This results in the absence of a unambiguous diagnostic biomarker. Moreover, NPH in contrast to similar neurodegenerative diseases is curable by insertion of a ventrikulo-peritoneal shunt. Now the diagnostics is based on invasive functional testing, on the contrary, imaging methods play only a supporting role. This work is processed with an effort to find a sufficiently sensitive and specific biomarker of MRI imaging using advanced analytical methods. For this reason, the structural volumetry and the phase contrast method were tested. The individual partial results of both of these modalities have already been described in the literature, but the conclusions were controversial. The main contribution of this work is the range of tested parameters and their to date untested advanced analysis - accurate automatic segmentation in volumetric study and machine learning algorithms in phase contrast study. In a volumetric study, we segmented a total of 26 structures in 74 patients (29 with diagnosed NPH, 45 without NPH). In the case of preoperative examination, we demonstrated statistically significant differences in the size of the left hippocampus, corpus callosum, left...
|
|
|
X-ray computed tomography analysis of mouse embryonic heart
Dobrovodská, Daniela ; Oberta, Peter (referee) ; Zikmund, Tomáš (advisor)
Rentgenová počítačová tomografie je univerzální technika umožňující nedestruktivní trojrozměrné (3D) zobrazování. Je široce používána v průmyslu pro metrologii a charakterizaci materiálů. V poslední době našla svůj význam také v biologii a vývojové vědě, kde 3D rekonstruovaná data poskytují komplexnější informace o vzorku než konvenční 2D zobrazovací metody. Kromě toho může vytvářet vysoce kvalitní snímky různých biologických vzorků. Překážkou při zobrazování biologických vzorků může být velmi podobný koeficient útlumu měkkých tkání, a proto je nutné použít barvení chemickou látkou. Tato práce si klade za cíl pomocí mikropočítačové tomografie vizualizovat a kvalitativně vyhodnotit srdce embryonálních myší E17.5 a představit nejlepší barvící protokol. Dále byla zavedena metodika pro zvýraznění rozdílů mezi myší divokého typu a mutantem. Rigaku nano 3DX byl použit pro experimenty s mezi-komorovou přepážkou myšího srdce a po nastavení specifických parametrů zařízení byl použit algoritmus pro zvýraznění fáze. Nakonec byla provedena validace $\mu$ CT dat se snímkami z konfokálního mikroskopu.
|
|
|
X-ray nano computed tomography of structured polymeric biomaterials
Kalasová, Dominika ; Oberta,, Peter (referee) ; Kataja, Markku (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů.
|
|
|
Methodology of Dictyostelium discoideum imaging with the transmission digital holographic microscope
Křížová, Aneta ; Ježek, Jan (referee) ; Uhlířová, Hana (advisor)
The task of this bachelor’s thesis was to image Dictyostelium discoideum with a transmission digital holographic microscope and compare this imaging with a commonly used microscopy technique. This bachelor's thesis is structured into a theoretical part and an experimental part. The theoretical part describes the setting of the transmission digital holographic microscope, basic operation and physical principles of imaging with this microscope. Further the process of image reconstruction and numerical process of phase reconstruction is illustrated. At the end of this part, basic biological characteristics of observed cells of Dictyostelium discoideum are introduced. The experimental part describes the cultivation and preparation of Dictyostelium discoideum for the observations, and further the process of performed experiments. The cells of Dictyostelium discoideum have been imaged in couple experiments by a method of the classical phase contrast. By the transmission digital holographic microscope the cells of Dictyostelium discoideum have been imaged in two mediums. Images captured by the transmission digital holographic microscope were processed by a method of Dynamic phase differences and analysed.
|
guest ::
