x를 비교하다

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6996(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

위상차 컴퓨터 단층촬영은 연조직 샘플을 고대비로 시각화할 수 있습니다. 일관된 소스에서는 PBI(전파 기반 이미징) 기술이 가장 널리 사용됩니다. 구현이 쉽고 고해상도 이미지를 생성하기 때문입니다. 단점은 재구성에서 샘플 특성의 단순화된 가정으로 인해 정량적 데이터 수준이 낮다는 것입니다. 대안으로 정량적 위상차 기술을 사용하면 이러한 가정을 피할 수 있습니다. 그러나 이는 종종 공간 해상도를 손상시키고 복잡한 설정이 필요합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 우리는 2D Talbot 어레이 조명기를 파면 마커로 사용하고 얼룩 기반 이미징 위상 검색 기술을 사용하여 새로운 이미징 설정을 설계하고 구축했습니다. 우리는 파면 마커 드리프트를 보상하고 전반적인 감도를 향상시킬 수 있는 후처리 체인을 개발했습니다. 생체 의학 샘플의 두 가지 측정을 비교함으로써 우리는 설정의 공간 해상도가 PBI 스캔 중 하나와 유사하면서도 PBI에서 사용되는 일반적인 균질성 가정을 깨는 샘플을 성공적으로 이미지화할 수 있음을 보여줍니다.

수년에 걸쳐 다양한 이미징 기술이 개발되어 싱크로트론 이미징 실험을 통해 미세한 수준에서 물체의 위상 변이 특성을 시각화할 수 있게 되었습니다. 이러한 기술의 장점은 연조직 대비가 크게 향상된다는 점입니다1. 현재 위상차 마이크로 컴퓨터 단층촬영(CT) 구현에는 전파 기반 이미징(PBI) 기술2, 격자 기반 위상차 이미징(GBI)3, 가장자리 조명4, Hartman-Shack 마스크5 및 최신 추가 기술이 포함됩니다. , 얼룩 기반 이미징(SBI) 기술6,7 등이 있습니다. 이러한 모든 방법은 샘플의 위상 변이 특성을 기반으로 하지만 실험 요구 사항 및 구현은 물론 후처리 알고리즘 측면에서 크게 다릅니다.

PBI 기술은 기존 설정에서 구현하기가 비교적 간단합니다. 예를 들어 단일 재료 가정 또는 무시할 수 있는 감쇠와 같이 샘플에 대한 단순화된 가정을 적용할 수 있다면 위상 변이는 단일 측정에서 복구될 수 있습니다8. 그러나 이러한 가정을 적용할 수 없으면 위상 검색이 더욱 복잡해집니다. 이는 다른 조사 방법과의 호환성에 영향을 미칠 수 있습니다. 기존의 조직학적 조사에서는 염색을 사용하여 기능적 구조를 식별합니다. 이러한 얼룩은 샘플에서 단순히 응집되는 대신 특정 구조에만 결합됩니다. 이 접근법은 가시광선 현미경9,10과의 호환성을 유지하면서 X선 이미징으로도 변환되었습니다. 이러한 얼룩은 샘플의 흡수 특성을 수정하므로 PBI의 일반적인 위상 검색 가정을 방해할 수 있습니다. 단일 거리 PBI 위상 검색의 경우 샘플은 투명하거나 단일 재료로 만들어진 것으로 가정되는 경우가 많습니다. 흡수성이 높은 얼룩이 추가되면 이러한 가정은 더 이상 성공적으로 적용될 수 없습니다. 대조적으로, SBI와 같은 빔 변조 차동 위상 대비 방법은 샘플에 대한 어떠한 가정 없이도 위상 신호를 검색할 수 있습니다. 단점은 일반적으로 설정이 복잡하거나 광학 요소가 공간 해상도에 미치는 영향에 있습니다.

최근 몇 년 동안 새로운 얼룩 추적 알고리즘이 개발되어 SBI를 무작위 파면 변조기를 사용하는 위상 대비 방법의 일반적인 용어로 만들었습니다. 암시적 추적 방법11,12은 PBI와 더 관련이 있지만 UMPA(Unified Modulated Pattern Analysis)와 같은 명시적 방법13,14은 상관 분석 또는 비용 함수에 의존하여 이미징 신호를 검색하며 차동 위상 대비 방법의 일부입니다. 무작위 반점 패턴을 주기적 구조(예: 2D TAI(Talbot Array Illuminator) 위상 격자)로 대체하면 파면 마커의 가시성이 향상되어 보다 효율적인 스캔이 가능해집니다.