एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी

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एक पत्ती के टुकड़े के µCT स्कैन का 3डी प्रतिपादन, रिज़ॉल्यूशन लगभग 40 µm/voxel।
Ti2AlC/Al MAX चरण मिश्रण का दो चरण μCT विश्लेषण[1]

रेडियोग्राफ़ में, एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी किसी भौतिक वस्तु के क्रॉस-सेक्शन बनाने के लिए एक्स-रे का उपयोग करती है जिसका उपयोग मूल वस्तु को नष्ट किए बिना वर्चुअल मॉडल (3 डी मॉडलिंग) को फिर से बनाने के लिए किया जा सकता है। यह टोमोग्राफी और एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी के समान है। मीट्रिक उपसर्ग सूक्ष्म (प्रतीक: µ) का उपयोग यह इंगित करने के लिए किया जाता है कि क्रॉस-सेक्शन के पिक्सेल आकार माइक्रोमीटर रेंज में हैं।[2] इन पिक्सेल आकारों के परिणामस्वरूप इसके पर्यायवाची उच्च-रिज़ॉल्यूशन एक्स-रे टोमोग्राफी, माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी (माइक्रो-सीटी या µCT), और समान शब्द भी बने हैं। कभी-कभी उच्च रिज़ॉल्यूशन सीटी | उच्च-रिज़ॉल्यूशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी (एचआरसीटी) और माइक्रो-सीटी को अलग किया जाता है,[3] लेकिन अन्य मामलों में उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रो-सीटी शब्द का उपयोग किया जाता है।[4] आज वस्तुतः सभी औद्योगिक गणना टोमोग्राफी है।

माइक्रो-सीटी का अनुप्रयोग मेडिकल इमेजिंग और औद्योगिक कंप्यूटेड टोमोग्राफी दोनों में है। सामान्य तौर पर, स्कैनर सेटअप दो प्रकार के होते हैं। एक सेटअप में, एक्स-रे स्रोत और डिटेक्टर आमतौर पर स्कैन के दौरान स्थिर रहते हैं जबकि नमूना/जानवर घूमता है। दूसरा सेटअप, क्लिनिकल सीटी स्कैनर की तरह, गैन्ट्री आधारित है जहां जानवर/नमूना अंतरिक्ष में स्थिर रहता है जबकि एक्स-रे ट्यूब और डिटेक्टर चारों ओर घूमते हैं। इन स्कैनरों का उपयोग आम तौर पर छोटे जानवरों (रहना स्कैनर्स), बायोमेडिकल नमूनों, खाद्य पदार्थों, माइक्रोफॉसिल्स और अन्य अध्ययनों के लिए किया जाता है जिनके लिए सूक्ष्म विवरण वांछित होता है।

पहली एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी प्रणाली की कल्पना और निर्माण 1980 के दशक की शुरुआत में जिम इलियट द्वारा किया गया था। पहली प्रकाशित एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफिक छवियां एक छोटे उष्णकटिबंधीय घोंघे के टुकड़ों का पुनर्निर्माण किया गया था, जिसका पिक्सेल आकार लगभग 50 माइक्रोमीटर था। रेफरी>Elliott JC, Dover SD (1982). "एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी". Journal of Microscopy. 126 (2): 211–213. doi:10.1111/j.1365-2818.1982.tb00376.x. PMID 7086891. S2CID 2231984.</ref>

कार्य सिद्धांत

इमेजिंग प्रणाली

फैन बीम पुनर्निर्माण

See also: Fan beam reconstruction

फैन-बीम प्रणाली एक-आयामी (1डी) एक्स-रे डिटेक्टर और एक इलेक्ट्रॉनिक एक्स-रे स्रोत पर आधारित है, जो वस्तु के 2डी क्रॉस सेक्शन (ज्यामिति)|क्रॉस-सेक्शन का निर्माण करती है। आमतौर पर मानव परिकलित टोमोग्राफी प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

शंकु बीम पुनर्निर्माण

See also: Cone beam reconstruction

कोन-बीम प्रणाली 2डी एक्स-रे डिटेक्टर (कैमरा) और एक इलेक्ट्रॉनिक एक्स-रे स्रोत पर आधारित है, जो प्रक्षेपण छवियां बनाती है जिनका उपयोग बाद में छवि क्रॉस-सेक्शन के पुनर्निर्माण के लिए किया जाएगा।

खुले/बंद सिस्टम

एक्स-रे प्रणाली खोलें

एक खुली प्रणाली में, एक्स-रे बच सकते हैं या लीक हो सकते हैं, इस प्रकार ऑपरेटर को एक ढाल के पीछे रहना होगा, विशेष सुरक्षात्मक कपड़े पहनने होंगे, या स्कैनर को दूर या एक अलग कमरे से संचालित करना होगा। इन स्कैनर के विशिष्ट उदाहरण मानव संस्करण हैं, या बड़ी वस्तुओं के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

बंद एक्स-रे प्रणाली

एक बंद प्रणाली में, स्कैनर के चारों ओर एक्स-रे परिरक्षण लगाया जाता है ताकि ऑपरेटर स्कैनर को डेस्क या विशेष टेबल पर रख सके। यद्यपि स्कैनर को संरक्षित किया गया है, फिर भी सावधानी बरतनी चाहिए और ऑपरेटर आमतौर पर एक डोसीमीटर रखता है, क्योंकि एक्स-रे में धातु द्वारा अवशोषित होने और फिर एंटीना की तरह फिर से उत्सर्जित होने की प्रवृत्ति होती है। हालाँकि एक सामान्य स्कैनर अपेक्षाकृत हानिरहित मात्रा में एक्स-रे उत्पन्न करेगा, लेकिन कम समय सीमा में बार-बार स्कैन करने से खतरा पैदा हो सकता है। छोटे पिक्सेल पिच और माइक्रो-फोकस एक्स-रे ट्यूब वाले डिजिटल डिटेक्टरों को आमतौर पर उच्च रिज़ॉल्यूशन की छवियां प्राप्त करने के लिए नियोजित किया जाता है।[5] बंद सिस्टम बहुत भारी हो जाते हैं क्योंकि एक्स-रे को ढालने के लिए सीसे का उपयोग किया जाता है। इसलिए, छोटे स्कैनर में नमूनों के लिए केवल एक छोटी सी जगह होती है।

3डी छवि पुनर्निर्माण

सिद्धांत

क्योंकि माइक्रोटोमोग्राफी स्कैनर आइसोट्रॉपी, या लगभग आइसोट्रोपिक, रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं, छवियों के प्रदर्शन को पारंपरिक अक्षीय छवियों तक सीमित रखने की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम के लिए अलग-अलग स्लाइस को एक के ऊपर एक 'स्टैक' करके वॉल्यूम बनाना संभव है। फिर प्रोग्राम वैकल्पिक तरीके से वॉल्यूम प्रदर्शित कर सकता है।[6]


छवि पुनर्निर्माण सॉफ्टवेयर

एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी के लिए, शक्तिशाली ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर उपलब्ध है, जैसे एस्ट्रा टूलबॉक्स।[7][8] एस्ट्रा टूलबॉक्स 2डी और 3डी टोमोग्राफी के लिए उच्च प्रदर्शन वाले जीपीयू प्रिमिटिव का एक मैटलैब और पायथन टूलबॉक्स है, जिसे 2009 से 2014 तक iMinds-Vision Lab, एंटवर्प विश्वविद्यालय और 2014 से संयुक्त रूप से विकसित किया गया है। iMinds-VisionLab, UAntwerpen और CWI, एम्स्टर्डम द्वारा विकसित। टूलबॉक्स अत्यधिक लचीले स्रोत/डिटेक्टर स्थिति के साथ समानांतर, पंखे और शंकु बीम का समर्थन करता है। एफबीपी, एआरटी, एसआईआरटी, एसएआरटी, सीजीएलएस सहित बड़ी संख्या में पुनर्निर्माण एल्गोरिदम उपलब्ध हैं।[9] 3डी विज़ुअलाइज़ेशन के लिए, टॉमविज़ टोमोग्राफी के लिए एक लोकप्रिय ओपन-सोर्स टूल है।[citation needed]

वॉल्यूम प्रतिपादन

वॉल्यूम रेंडरिंग एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग माइक्रोटोमोग्राफी स्कैनर द्वारा उत्पादित 3डी अलग-अलग सैंपल किए गए डेटा सेट के 2डी प्रक्षेपण को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। आमतौर पर इन्हें एक नियमित पैटर्न में प्राप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रत्येक मिलीमीटर में एक टुकड़ा, और आमतौर पर एक नियमित पैटर्न में छवि पिक्सेल की एक नियमित संख्या होती है। यह एक नियमित वॉल्यूमेट्रिक ग्रिड का एक उदाहरण है, जिसमें प्रत्येक वॉल्यूम तत्व, या वोक्सेल को एक एकल मान द्वारा दर्शाया जाता है जो वोक्सेल के आस-पास के तत्काल क्षेत्र का नमूना लेकर प्राप्त किया जाता है।

छवि विभाजन

जहां विभिन्न संरचनाओं में समान थ्रेशोल्ड घनत्व होता है, वहां वॉल्यूम रेंडरिंग मापदंडों को समायोजित करके उन्हें अलग करना असंभव हो सकता है। समाधान को सेगमेंटेशन (छवि प्रसंस्करण) कहा जाता है, एक मैन्युअल या स्वचालित प्रक्रिया जो छवि से अवांछित संरचनाओं को हटा सकती है।[10]


विशिष्ट उपयोग

पुरातत्व

See also: Archaeology

बायोमेडिकल

See also: Biomedical
  • कृत्रिम परिवेशीय और विवो दोनों में छोटे जानवरों की इमेजिंग
  • न्यूरॉन्स[12]
  • मानव त्वचा के नमूने
  • दाँत सहित हड्डी के नमूने,[13] आकार में कृंतकों से लेकर मानव बायोप्सी तक
  • श्वसन गेटिंग का उपयोग करके फेफड़ों की इमेजिंग
  • कार्डियक गेटिंग का उपयोग करके कार्डियोवस्कुलर इमेजिंग
  • मानव आंख, नेत्र संबंधी सूक्ष्म संरचनाओं और ट्यूमर का इमेजिंग[14]
  • ट्यूमर इमेजिंग (कंट्रास्ट एजेंटों की आवश्यकता हो सकती है)
  • कोमल ऊतक इमेजिंग[15]
  • कीड़े[16] – कीट विकास[17][18]
  • परजीवविज्ञान - परजीवियों का प्रवासन,[19] परजीवी आकृति विज्ञान[20][21]
  • टेबलेट की संगतता की जाँच[22]

<बड़ा>विकासात्मक जीव विज्ञान</बड़ा>

  • थैली में वृद्धि के दौरान विलुप्त तस्मानियाई बाघ के विकास का पता लगाना[23]
  • मॉडल और गैर-मॉडल जीव (हाथी,[24] जेब्राफिश,[25] और व्हेल[26])

इलेक्ट्रॉनिक्स

See also: Electronics

माइक्रोडिवाइसेस

See also: Microdevices

मिश्रित सामग्री और धात्विक फोम

See also: Metal foam
  • सिरेमिक और सिरेमिक-धातु कंपोजिट।[1] माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण और विफलता जांच
  • 10 से 12 माइक्रोमीटर व्यास वाले ग्लास फाइबर वाली मिश्रित सामग्री

पॉलिमर, प्लास्टिक

See also: plastics

हीरे

See also: Diamond
  • हीरे में दोषों का पता लगाना और उसे काटने का सर्वोत्तम तरीका खोजना।

भोजन और बीज

See also: seeds
  • एक्स-रे माइक्रोटोमोग्राफी का उपयोग करके खाद्य पदार्थों की 3-डी इमेजिंग[27]
  • खाद्य फसलों पर गर्मी और सूखे के तनाव का विश्लेषण करना[28]


लकड़ी और कागज

See also: paper
  • वर्ष आवधिकता और कोशिका (जीव विज्ञान)#एनाटॉमी की कल्पना करने के लिए लकड़ी का टुकड़ा

निर्माण सामग्री

See also: Building materials

भूविज्ञान

See also: Geology

भूविज्ञान में इसका उपयोग जलाशय चट्टानों में सूक्ष्म छिद्रों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, इसका उपयोग अनुक्रम स्ट्रैटिग्राफी के लिए माइक्रोफैसीज़ विश्लेषण में किया जा सकता है। पेट्रोलियम अन्वेषण में इसका उपयोग सूक्ष्म छिद्रों और नैनो कणों के नीचे पेट्रोलियम प्रवाह को मॉडल करने के लिए किया जाता है।

यह 1 एनएम तक रिज़ॉल्यूशन दे सकता है।

जीवाश्म

See also: Fossils


सूक्ष्मजीवाश्म

See also: Microfossils
X-ray microtomography of a radiolarian, Triplococcus acanthicus
यह मध्य ऑर्डोविशियन का एक माइक्रोफॉसिल है जिसमें चार नेस्टेड गोले हैं। सबसे भीतरी क्षेत्र को लाल रंग से हाइलाइट किया गया है। प्रत्येक खंड को समान पैमाने पर दिखाया गया है।[30]

* बेन्थोनिक फोरामिनिफर्स

पुरालेख

See also: Palaeography
  • पत्र-व्यवहार के पत्रों को डिजिटल रूप से प्रकट करना जिसमें लेटरलॉकिंग का उपयोग किया गया।[31][32]


अंतरिक्ष

See also: Space


स्टीरियो छवियां

See also: stereoscopy
  • गहराई देखने के लिए नीले और हरे या नीले फिल्टर के साथ विज़ुअलाइज़ करना

अन्य


यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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