Phase-Contrast X-Ray Imaging of Complex Objects
Tid: Fr 2021-05-28 kl 13.00
Plats: Via Zoom https://kth-se.zoom.us/j/61213429277, (English)
Ämnesområde: Fysik Biologisk och biomedicinsk fysik
Respondent: Ilian Häggmark , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
Opponent: Professor Henning Friis Poulsen, Department of Physics, Technical University of Denmark, Copenhagen , Denmark
Handledare: Professor Hans Hertz, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik; Universitetslektor Anna Burvall, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
Abstract
Röntgenavbildning är en samling tekniker som använder elektromagnetisk strålning av hög energi. Förmågan att snabbt åskådliggöra inre strukturer i tjocka ogenomskinliga objekt har gjort den till ett oumbärligt redskap inom forskning, medicin och industri. Kontrast åstadkoms generellt genom skillnader i absorption av röntgenstrålningen, men denna mekanism är starkt beroende av atomnummer. Detta resulterar i låg kontrast för material som huvudsakligen består av grundämnen med lågt atomnummer som väte, kol, och syre – typiskt mjuk biologisk vävnad. Begränsningar i stråldos försvårar ytterligare problemet med låg kontrast. För att förbättra kontrasten kan röntgenstrålningens fasskift mätas utan att dosen ökas.
Denna avhandling behandlar en metod som nyttjar denna fassignal – propagationsbaserad faskontrast (PBI). Tre aspekter av hur komplexa objekt kan avbildas behandlas: fasåterhämtning av objekt med flera material, simuleringar av klinisk avbildning och smådjursavbildning med kompakta röntgensystem. Först görs en härledning av en tidigare publicerad metod för fasåterhämtning av objekt med flera material. Viktiga skillnader visas i en jämförelse mellan denna metod och en annan. Sedan utvecklas en strategi för hur stora digitala voxelbaserade fantomer kan användas för klinisk avbildning. Den förevisas på en mammografifantom och tillämpas i en studie med radiologer om klinisk lungavbildning. Slutligen demonstreras hur kompakta röntgensystem kan användas för att avbilda nätverket av vaskulära kanaler i råttben och hur lungavbildning kan utföras med hög upplösning på möss som andas naturligt, d.v.s. utan mekanisk ventilering.