Imágenes por micro-CT de la médula espinal de un ratón

1. Montaje de una muestra (hueso)

1. Para examinar una red de huesos, como una columna vertebral, suspenda la estructura en un gel de agarosa y permita curarla en un tubo de plástico de paredes muy delgadas (Figura 2). La delgadez del tubo es muy importante, afectando en gran medida el rendimiento de la señal y la calidad general de la imagen. Esto, a su vez, afecta a su capacidad para resolver características. El valor de transmisión del tubo debe ser lo más cercano al 100% posible.
2. Monte el tubo en la etapa de la muestra con cinta adhesiva o haciendo un soporte personalizado, asegurando en última instancia que la muestra esté estacionaria y estable cuando el escenario gire.

Figura 2: La columna vertebral del ratón suspendida en gel de agarosa dentro del tubo de plástico de paredes delgadas sentado en la etapa de muestra del sistema micro-CT.

2. Adquisición de imágenes

1. Encienda la fuente de rayos X a una energía alrededor del rango de 90 keV (90 kV y 10 W).
2. Después de que la fuente se caliente y se asiente en la energía, adquiera una imagen a través del software del sistema.
3. Compruebe el valor de transmisión normalizando la imagen contra una imagen de aire. Para la adquisición y aplicación automáticas de referencias, asegúrese de que el ejemplo puede moverse en una dirección determinada sin bloquearse.
4. Si la imagen tiene una transmisión demasiado alta, baje la energía de forma incremental hasta que el valor de transmisión sea suficiente. Asegúrese de aumentar el tiempo de exposición en consecuencia para que la imagen no parezca ruidoso y granulado. Si la imagen tiene una transmisión demasiado baja, aumente la energía de forma incremental hasta que el valor de transmisión sea suficiente.
5. Comience a acercar la fuente de rayos X a la muestra, teniendo mucho cuidado de no bloquearla. Acercar el origen lo más posible a la muestra es un paso en la dirección de maximizar el rendimiento y asegurar la mejor resolución posible.
6. Como se hace esto, refinar el campo de visión de la muestra cambiando la etapa de la muestra con sus actuadores lineales.
7. El software mostrará un parámetro conocido como tamaño de píxel que se trata de forma similar a la resolución actual (aunque es realmente diferente).
   1. Si el número es todavía demasiado grande y la fuente está muy cerca, el detector puede comenzar a alejarse de la muestra.
   2. Si el número es demasiado pequeño, mueva con precaución el detector más cerca de la muestra.
   3. Pruebe diferentes objetivos ópticos y posiciones del detector, así, pero tenga cuidado con la complicación que esto presenta al tratar de optimizar los parámetros de escaneo.
8. Compruebe cada orientación de la muestra para asegurarse de que no hay bloqueos para encontrar el mejor tiempo de exposición. Esto se realiza debido al cambio de distancia de trabajo, tamaño de píxel y posición de la muestra.
9. Gire lentamente la muestra en incrementos de 2 grados mientras supervisa su posición en relación con la fuente y el detector a través de la cámara en el gabinete. Asegúrese de alejar la fuente y el detector si se produce una colisión.
10. Encuentre la longitud de trayecto de rayos X más larga que da como resultado el menor número de recuentos/valores de transmisión y encuentre el tiempo de exposición necesario para asegurar alrededor de 5000 recuentos en todas partes.

3. Presentación y Reconstrucción de Tomografías

El proceso de reconstrucción desde la perspectiva del usuario no es más complicado que cualquiera de las otras selecciones de parámetros realizadas en los pasos anteriores. Sin embargo, el gasto de programación y computación para este proceso es realmente bastante sustancial. Los usuarios deben apuntar a entender mejor lo que está sucediendo debajo de la interfaz de usuario de software suave y cómo las decisiones afectan al producto final. Muchos sistemas de TC utilizan algoritmos de reconstrucción algebraica iterativa en los que las proyecciones 2D se convierten en una serie de ecuaciones lineales que describen los valores de píxel. Algunos otros sistemas utilizan algoritmos de proyección de retroceso filtrados donde radon transforma convierte las proyecciones en un sinogram y luego se pasan a través de una serie de operaciones de integración de línea. Por supuesto, algunos utilizan otros enfoques e incluso métodos híbridos. En el nivel más bajo de implicación con estos algoritmos, se sabe que el número de proyecciones y el desplazamiento rotado total tienen un impacto en el volumen reconstruido final.

1. En primer lugar, decida si desea escanear más de 180o o 360o en función de la relación de aspecto de la muestra. Si la muestra tiene una relación de aspecto alta, de modo que la longitud de la ruta de rayos X sea aproximadamente 4 o más veces más larga en la orientación de 90o que la orientación de 0o que una exploración de 180o sería una opción inteligente. (El argumento es que la información recopilada en la longitud corta del trayecto de rayos X no es tan diferente de un lado al otro. Si se pueden dedicar más proyecciones a las orientaciones de longitud de trayecto de rayos X largos que el conjunto de datos. El desplazamiento angular entre las proyecciones será menor y habrá más información de esas orientaciones complicadas que se introducen en los algoritmos de reconstrucción.) Si la relación de aspecto no es tan alta, utilice escaneos de 360o.
2. A continuación, elija el número de proyecciones y el desplazamiento angular total, que dictará el ángulo entre las proyecciones. Cuanto menor sea este ángulo, menos interpolación se llevará a cabo y se truncará la información de entidad menos fina. (Se debe establecer un equilibrio porque más proyecciones significan un tiempo de exploración más largo, que se correlaciona con una ventana más grande donde las muestras se pueden mover, menos tiempo para escanear otras cosas y una vida útil de origen más corta. Una regla general es tener al menos 800 proyecciones de más de 360o y no superar las 3200 proyecciones.
3. Envíe el análisis.
4. Después de que la tomografía haya terminado (generalmente entre 4 y 16 horas), lleve la serie 2D de imágenes al software de reconstrucción del sistema (o algún código abierto).
5. Seleccione la corrección óptima del cambio central. El cambio central es un parámetro que alinea los proyectos para alinearse (piense en una baraja de cartas más o menos barajada que necesitan ser recogidas y alineadas para sentarse como una pila ordenada). Este valor suele estar entre -10 y 10 píxeles.
6. Seleccione el coeficiente de corrección de endurecimiento de haz óptimo. La corrección de endurecimiento de la viga es una eliminación artificial del contraste producida por el filtrado de muestras. Si una muestra es lo suficientemente gruesa o contiene una gama de materiales ligeros y pesados, tendrá un falso contraste basado en la atenuación de rayos X de baja energía (blandos). Esto debe aplicarse de forma conservadora. Un valor medio está en algún lugar entre 0 - 0.5.
7. Presentar reconstrucción.