Tomografi

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Grundprincip i tomografi: Ej överlagrade tomograkiska skikt S1 och S2 i motsats till den sammanlagrade projicerade bilden P

Tomografi syftar på avbildning av skikt/snitt eller indelning i skikt/snitt genom att använda något slag av genomträngande strålning eller våg. En apparat som används i tomografi kallas en tomograf, medan en bild kallas tomogram. Metoden används inom radiologi, arkeologi, biologi, geofysik, oceanografi, materialvetenskap, astrofysik och andra vetenskaper. I de flesta fall baseras den på datorbaserad matematisk behandling, som kallas tomografisk rekonstruktion. Ordet tomografi kommer av klassisk grekiska Τομή, tome, ”snitt” och Γράφειν, graphein, ”skriva”.

En snittbild återspeglar de inre strukturerna så som de skulle se ut efter att ha skurit upp ett objekt och skurit ut en tunn skiva. Man talar om en sammanlagringsfri representation av ett skikt hos objektet (i motsats till projektion, som vid exempelvis vanlig röntgengenomlysning, där alla strukturer sammanlagras, som ligger utefter röntgenstrålningens väg). Den här skillnaden visas i intilliggande bild med två tomografiska snittbilder (S1 och S2) och en projicerad bild (P) av samma volym.

Tomografiska metoder kan antingen inkludera ett enda skikt eller större volymer, som till exempel kan representera en serie parallella snittbilder. Metoder som inkluderar enskilda skikt kan användas för registrering av tredimensionella datamängder, när objektet skannas i en rad parallella snittbilder.

Tillämpningar inom medicin[redigera | redigera wikitext]

Grunderna för tomografi inom medicinen i form av "klassisk" skiktröntgen utvecklade röntgenläkaren Alessandro Vallebona 1930 i Genua.

Röntgenbild (projektionsbild) av en liten perifer lungcancer i den vänstra övre loben
Samma tumör i datortomografi (axial snittbild)
Sammansatt 3D bild uppbyggd av enskilda skikt i DT

Skillnaden mellan sammanlagringsfri framställning inom den medicinska tomografin och en projektionsavbildning illustreras i intilliggande bilder. I en projektion som i radiografi (vanlig röntgen) fås en genomlysningsbild i vilken flera strukturer överlagras, då de ligger efter varandra i strålgången. Exempelvis överlagras mjukdelar av främre och bakre väggen i bröstet och bröstkorgens benstrukturer samt lungstrukturer på en konventionell röntgenbild. Detta skulle försvåra en diagnos av en lungtumör (till exempel lungcancer). Varje DT- eller MRT-snittbild av bröstkorgen visar däremot endast ett 0,5-10 mm tjockt skikt, som praktiskt taget är fritt från överlagringseffekter.

Varje bildelement (pixel) i en snittbild motsvarar ett volymelement (voxel) i den totala tredimensionella datamängden. Höjden på en voxel motsvaras därmed av skiktets tjocklek. I en efterbearbetning går det med voxlarna att exempelvis beräkna i volymen varierade snittbilder eller tredimensionella bilder. Detta kallas återuppbyggnad eller tomografisk rekonstruktion.

Multiplanar rekonstruktion (MPR, Multiplanar Reconstruction) är den enklaste metoden för återuppbyggnad. En volym byggs genom att stapla axiella skikt. Datorn kan sedan skära ut segment av volymen i ett annat plan (vanligtvis ortogonalt). En särskild projektionsmetod, såsom högsta intensitet projektion (MIP, Maximum-Intensity Projection) eller lägsta intensitet projektion (mIP, minimum-Intensity Projection) kan också användas för att bygga de rekonstruerade skikten. Modern datorprogramvara kan göra rekonstruktion i icke-ortogonala (sned) plan så att det optimala planet kan väljas för att visa en anatomisk struktur. Detta kan vara särskilt användbart för visualisering av bronkernas struktur då dessa inte ligger ortogonalt till riktningen för skanningen. För vaskulär avbildning kan ”böjt-plan”-rekonstruktion utföras. Detta gör att kurvor i blodkärl blir "uträtade" så att hela längden synliggörs på en bild eller en kort serie bilder. När ett blodkärl har blivit "uträtat" på detta sätt, kan en kvantitativ mätning av längd och tvärsnittyta göras.

Tomografiska metoder av betydelse[redigera | redigera wikitext]

Tillämpningar i geovetenskap[redigera | redigera wikitext]

I andra områden såsom oförstörande provning används liknande metoder. Dessa är:

Tillämpningar i fysik[redigera | redigera wikitext]

  • Kvantmekaniskt tillståndstomografi (quantum tomography eller quantum state tomography), med liknande matematiska metoder som inom medicinen, möjliggörs komplett undersökning av kvantmekaniska tillstånd för ett objekt (såsom dess densitetmatris eller dess rörelsemängds- och positionsfördelning)[5]
  • Elektrontomografi (ET, Electron Tomography)), där enskilda snittbilder (projektioner) skapas med i transmissionselektronmikroskop (TEM, Transmission Electron Microscopy).

Andra tomografiska tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från tyskspråkiga Wikipedia

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ "SS-EN 61675-2 Nukleärmedicinsk bildgivande utrustning - Egenskaper och provningsmetoder - Del 2: Enkelfoton-emissionstomografer"
  2. ^ "Electrical impedance tomography", University College London
  3. ^ Berglund, Eva och Jönsson, Bo-Anders: "Medicinsk fysik", Studentlitteraur 2007
  4. ^ Dyrelius, Jan (1999): "Gravimetri", 1999-10-30
  5. ^ "Quantum State Tomography", University of Illinois
  6. ^ Keesey, Lori: "NASA Develops a Nugget to Search for Life in Space", NASA News & Features 2007-05-27
  7. ^ "Atom Probe Tomography", Cameca
  8. ^ Minghua Xu and Lihong V. Wang: "Photoacoustic imaging in biomedicine", Review Article. Review of Scientific Instruments, 77, Article Number 041101 (2006)