Tomografía
La tomografía es la obtención de imágenes por cortes o seccionamientos que utilizan cualquier tipo de onda penetrante . El método se utiliza en radiología , arqueología , biología , ciencias atmosféricas , geofísica , oceanografía , física del plasma , ciencia de los materiales , cosmoquímica , astrofísica , información cuántica y otras áreas de la ciencia . La palabra tomografía se deriva del griego antiguo τόμος tomos , "corte, sección" y γράφω graphō , "escribir" o, también en este contexto, "describir". Un dispositivo utilizado en tomografía se llama tomógrafo , mientras que la imagen producida es un tomograma .
En muchos casos, la producción de estas imágenes se basa en el procedimiento matemático de reconstrucción tomográfica , como la tomografía computarizada con rayos X, que técnicamente se produce a partir de múltiples radiografías de proyección . Existen muchos algoritmos de reconstrucción diferentes . La mayoría de los algoritmos se dividen en dos categorías: retroproyección filtrada (FBP) y reconstrucción iterativa (IR). Estos procedimientos dan resultados inexactos: representan un compromiso entre la precisión y el tiempo de cálculo requerido. La FBP demanda menos recursos computacionales, mientras que la IR generalmente produce menos artefactos (errores en la reconstrucción) a un mayor costo computacional. [1]
Aunque la resonancia magnética (MRI ), la tomografía de coherencia óptica y la ecografía son métodos de transmisión, normalmente no requieren el movimiento del transmisor para adquirir datos desde diferentes direcciones. En la MRI, tanto las proyecciones como los armónicos espaciales superiores se muestrean aplicando campos magnéticos que varían espacialmente; no se necesitan partes móviles para generar una imagen. Por otro lado, dado que la ecografía y la tomografía de coherencia óptica utilizan el tiempo de vuelo para codificar espacialmente la señal recibida, no es estrictamente un método tomográfico y no requiere múltiples adquisiciones de imágenes.
Tipos de tomografía
Algunos avances recientes se basan en el uso de fenómenos físicos integrados simultáneamente, por ejemplo, rayos X tanto para TC como para angiografía , TC / RM combinadas y TC/ PET combinadas .
Por otra parte, la tomografía discreta y la tomografía geométrica son áreas de investigación [ cita requerida ] que se ocupan de la reconstrucción de objetos discretos (como cristales) u homogéneos. Se ocupan de los métodos de reconstrucción y, como tales, no se limitan a ninguno de los métodos de tomografía (experimental) particulares enumerados anteriormente.
Microscopía tomográfica de rayos X de sincrotrón
Una nueva técnica llamada microscopía tomográfica de rayos X de sincrotrón ( SRXTM ) permite un escaneo tridimensional detallado de fósiles. [16] [17]
La construcción de fuentes de sincrotrón de tercera generación combinada con la tremenda mejora de la tecnología de detectores, el almacenamiento de datos y las capacidades de procesamiento desde la década de 1990 ha llevado a un impulso de la tomografía de sincrotrón de alta gama en la investigación de materiales con una amplia gama de aplicaciones diferentes, por ejemplo, la visualización y el análisis cuantitativo de fases de absorción diferente, microporosidades, grietas, precipitados o granos en una muestra. La radiación de sincrotrón se crea acelerando partículas libres en alto vacío. Según las leyes de la electrodinámica, esta aceleración conduce a la emisión de radiación electromagnética (Jackson, 1975). La aceleración lineal de partículas es una posibilidad, pero aparte de los campos eléctricos muy altos que se necesitarían, es más práctico mantener las partículas cargadas en una trayectoria cerrada para obtener una fuente de radiación continua. Los campos magnéticos se utilizan para forzar a las partículas a seguir la órbita deseada y evitar que vuelen en línea recta. La aceleración radial asociada con el cambio de dirección genera entonces radiación. [18]
Representación de volumen
La representación volumétrica es un conjunto de técnicas utilizadas para mostrar una proyección 2D de un conjunto de datos muestreados discretamente en 3D , normalmente un campo escalar 3D . Un conjunto de datos 3D típico es un grupo de imágenes de cortes 2D adquiridas, por ejemplo, mediante un escáner CT , MRI o MicroCT . Estas suelen adquirirse en un patrón regular (p. ej., un corte cada milímetro) y suelen tener una cantidad regular de píxeles de imagen en un patrón regular. Este es un ejemplo de una cuadrícula volumétrica regular, con cada elemento de volumen o vóxel representado por un único valor que se obtiene muestreando el área inmediata que rodea al vóxel.
Para generar una proyección 2D del conjunto de datos 3D, primero hay que definir una cámara en el espacio en relación con el volumen. Además, hay que definir la opacidad y el color de cada vóxel. Esto se suele definir mediante una función de transferencia RGBA (para rojo, verde, azul, alfa) que define el valor RGBA para cada valor de vóxel posible.
Por ejemplo, se puede visualizar un volumen extrayendo isosuperficies (superficies de valores iguales) del volumen y representándolas como mallas poligonales o representando el volumen directamente como un bloque de datos. El algoritmo de cubos en marcha es una técnica común para extraer una isosuperficie de los datos de volumen. La representación directa del volumen es una tarea que requiere un uso intensivo de recursos computacionales y que se puede realizar de varias maneras.
Historia
La tomografía del plano focal fue desarrollada en la década de 1930 por el radiólogo Alessandro Vallebona y resultó útil para reducir el problema de la superposición de estructuras en la radiografía de proyección .
En un artículo de 1953 en la revista médica Chest , B. Pollak del Sanatorio de Fort William describió el uso de la planografía, otro término para la tomografía. [19]
La tomografía del plano focal siguió siendo la forma convencional de tomografía hasta que fue reemplazada en gran medida por la tomografía computarizada a fines de la década de 1970. [20] La tomografía del plano focal aprovecha el hecho de que el plano focal aparece más nítido, mientras que las estructuras en otros planos aparecen borrosas. Al mover una fuente de rayos X y la película en direcciones opuestas durante la exposición y modificar la dirección y la extensión del movimiento, los operadores pueden seleccionar diferentes planos focales que contienen las estructuras de interés.
Véase también
- Imágenes químicas
- Reconstrucción 3D
- Tomografía discreta
- Tomografía geométrica
- Imágenes geofísicas
- Tomografía computarizada industrial
- Johann Radon
- Imágenes médicas
- Tomografía en red
- Nonograma : un tipo de rompecabezas basado en un modelo discreto de tomografía
- Transformación del radón
- Reconstrucción tomográfica
- Tomografía multiescala
- Vóxel
Referencias
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Enlaces externos
