Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Nøytronradiografi og computertomografi av biologiske systemer ved Oak Ridge National Laboratorys High Flux Isotope Reactor

Published: May 7, 2021 doi: 10.3791/61688
Automatic Translation
*1, *2,3,4, *5, 6, 6, 1,7, 8, 1,9, 1, 9,10, 1
1Neutron Scattering Division, Oak Ridge National Laboratory, 2College of Veterinary Medicine, The University of Tennessee, 3UT-ORNL Graduate School of Genome, Science and Technology, The University of Tennessee, 4Integrity Laboratories, 5Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, 6Department of Cell & Molecular Medicine, Rush Medical College, Rush University, 7Computer Science and Mathematics Division, Oak Ridge National Laboratory, 8Electrification and Energy Infrastructures Division, Oak Ridge National Laboratory, 9Now at Second Target Station Project, Oak Ridge National Laboratory, 10Neutron Technologies Division, Oak Ridge National Laboratory
* These authors contributed equally

Summary

Dette manuskriptet beskriver en protokoll for nøytronradiografi og computertomografi av biologiske prøver ved hjelp av en High Flux Isotope Reactor (HFIR) CG-1D-strålelinje for å måle et metallimplantat i et rotte lårben, en muselunge og et urteaktig planterot / jordsystem.

Abstract

Nøytroner har historisk blitt brukt til et bredt spekter av biologiske applikasjoner ved hjelp av teknikker som småvinklet nøytronspredning, nøytronspinnekko, diffraksjon og uelastisk spredning. I motsetning til nøytronspredningsteknikker som får informasjon i gjensidig rom, måler dempingsbasert nøytronavbildning et signal i det virkelige rom som er løst i størrelsesorden titalls mikrometer. Prinsippet om nøytronavbildning følger Beer-Lambert-loven og er basert på måling av bulknøytrondempingen gjennom en prøve. Større demping er utstilt av noen lette elementer (spesielt hydrogen), som er hovedkomponenter i biologiske prøver. Kontrastmidler som deuterium-, gadolinium- eller litiumforbindelser kan brukes til å forbedre kontrasten på lignende måte som det gjøres i medisinsk bildebehandling, inkludert teknikker som optisk bildebehandling, magnetisk resonansbilder, røntgen og positronutslippstomografi. For biologiske systemer har nøytronradiografi og computertomografi i økende grad blitt brukt til å undersøke kompleksiteten til det underjordiske planterotnettverket, dets interaksjon med jord og dynamikken til vannfluks in situ. Videre har innsats for å forstå kontrastdetaljer i dyreprøver, som bløtvev og bein, blitt utforsket. Dette manuskriptet fokuserer på fremskritt innen nøytronbioimaging som prøvepreparering, instrumentering, datainnsamlingsstrategi og dataanalyse ved bruk av High Flux Isotope Reactor CG-1D nøytronavbildningsstrålelinje. De nevnte evnene vil bli illustrert ved hjelp av et utvalg eksempler innen plantefysiologi (urteaktig plante-/rot-/jordsystem) og biomedisinske anvendelser (rotte-, lårben og muselunge).

Introduction

Prinsippet om nøytronradiografi (nR) er basert på demping av nøytroner gjennom saken de krysser. I motsetning til røntgenstråler som er spredt av elektronskyen til et atom, kan nøytroner absorberes eller spres av kjernen. Nøytroner er følsomme for lette grunnstoffer, som hydrogen (H), og kan følgelig brukes til å røntgenfotografere biologiske anvendelser som dyr 1,2,3,4,5,6,7 eller humant vev 8,9 og underjordiske jord/rotsystemer 10,11,12,13,14 ,15. Nøytronavbildning er en komplementær teknikk til røntgenavbildning, som er i stand til å oppdage tunge elementer16,17,18. Dempningsbasert nR styres av de lineære dempingskoeffisientene til materialene i prøven og av tykkelsen på prøven, som beskrevet i Beer-Lambert-loven, som sier at den overførte strålen er direkte proporsjonal med mengden materiale og banelengden gjennom materialet. Dermed kan transmittansen, T, beregnes som:

Equation 1(1)

hvor jeg 0 og jeg er henholdsvis hendelsen og overført stråleintensitet; μ og x er henholdsvis den lineære dempingskoeffisienten og tykkelsen på en homogen prøve. Dempningskoeffisienten μ er gitt ved:

Equation 2(2)

hvor σ er prøvens nøytrondempingstverrsnitt (både spredning og absorpsjon), ρ er dens tetthet, NA er Avogadros tall, og M er dens molare masse.

Kontrast i radiografi av biologiske prøver ved bruk av nøytroner med lav energi (dvs. energier under 0, 5 eV) skyldes hovedsakelig en endring i tettheten av H (for en fast prøvetykkelse). Dette skyldes sannsynligheten for interaksjon av et nøytron med H-kjernen, som er større enn med andre kjerner som er tilstede i biologiske prøver, og det faktum at tettheten av H-atomet er avgjørende da det er det rikeste atom i biologiske prøver.

Siden de tidlige stadiene har nR og nøytroncomputertomografi (nCT) blitt mye brukt til materialer og tekniske applikasjoner 19,20,21,22,23. De første demonstrasjonsforsøkene av nøytronfølsomhet for H i biologiske prøver begynte på midten av 1950-tallet24 med målinger av planteprøver. Arbeidet fortsatte gjennom 1960-tallet med for eksempel radiografi av en human bryst25 eller rotter26, der bruk av kontrastmidler, som gadoliniumoksid (Gd2O3), ble utforsket. Videre ble det antatt at kontrast i humant tumorvev versus normalt vev skyldtes en lokal økning i H-innhold. Under disse innledende forsøkene ble det konkludert med at økt nøytronfluks og romlig oppløsning ville forbedre kvaliteten på nR og sannsynligvis øke populariteten som en komplementær teknikk for industrielle eller biomedisinske applikasjoner. De nyeste studiene omfatter nR- og nCT-målinger utført på kreftvevsprøver1 og snitt av dyreorganer 2,3,27 for biomedisinske og rettsmedisinske anvendelser.

Ligger på Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, er High Flux Isotope Reactor (HFIR) en kraftig nøytronkilde som produserer nøytroner ved fisjonsreaksjon. Disse nøytronene har energier i størrelsesorden 2 MeV og blir "avkjølt" i reaktorbassenget ved kinetiske reaksjoner med tungt vann for å nå energier i størrelsesorden 100-300 eV. Optimaliseringen av et nøytroneksperiment, enten spredning eller avbildning, starter med forståelsen av nøytronkilden og strålelinjeegenskaper som stråleintensitet, energifordeling og effekten av bakgrunn (raske nøytroner, forsinkede nøytroner, gammastråler). I HFIR-kuldestyringshallen hvor avbildningsstrålelinjen er plassert, blir nøytronene ytterligere "avkjølt" ved kinetiske interaksjoner med en flytende H-moderator. De transporteres deretter i et buet føringssystem vekk fra synslinjen til kilden, og eliminerer dermed raske nøytroner og gammaforurensning. Som illustrert i figur 1, er CG-1D nøytron-imaging strålelinje28,29 plassert på en kald guide, noe som innebærer at nøytronenergiområdet varierer fra noen få meV til noen få titalls eV (i dette tilfellet varierer den tilsvarende brukbare nøytronbølgelengden fra 0,8 til 10 Å) med en fluks i området 107 n / (cm2 ∙s) i prøveposisjonen. Et motorisert blenderåpnings-/diffusorsystem definerer knappenålsgeometrien til bildebehandlingsinstrumentet. Nøytroner reiser en avstand på 6,59 m i et helium (He) fylt flyrør med aluminium (Al) vinduer i hver ende. Flyrør brukes til å transportere nøytroner mens de begrenser luftspredningen slik at tapet i stråleintensitet er minimum. For målingene beskrevet i dette manuskriptet er diffusoren laget av et 1 mm tykt 50 nm aluminiumoksid (Al2O3) nanopulver innkapslet i en Al-beholder. Diffusoren reduserer stråleartefaktene som kommer fra nøytronføringen (som forstørres av pinhole-geometrien til en bildestrålelinje), ellers er skarpe horisontale og vertikale intensitetsfluktuasjoner synlige i røntgenbildet og normalisering av dataene blir utfordrende.   For eksperimentene som er illustrert her, omdannes nøytroner til lys ved hjelp av et 25 μm tykt litium-6 fluorid / sinksulfidfosfor (6LiF / ZnS: Ag).

Kollimeringsoptimalisering avhenger av prøve-til-detektor-posisjonen, den nødvendige romlige oppløsningen og innsamlingstiden. Når prøven sitter noen få cm fra scintillatoren, gir høye kollimasjoner (L / D over 800, hvor L er avstanden fra pinhole-blenderåpningen til diameter, D og detektoren) bedre romlig oppløsning på bekostning av nøytronfluks. Lav kollimasjon (L/D under 800) er å foretrekke for in situ dynamiske studier når tidsoppløsning råder over romlig oppløsning. For målingene beskrevet i dette manuskriptet var L/D og romlig oppløsning henholdsvis ca. 355 og 75 μm. Tidsoppløsningen varierte basert på signal-støy-forholdet (SNR). Prøven ble plassert så nær scintillatoren som mulig for å redusere geometrisk forvrengning som uskarphet. Oversettelses- og rotasjonstrinn er tilgjengelige for å sette prøven nær detektorene og utføre computertomografi (CT). CG-1D tilbyr tre typer detektorer: en ladningskoblet enhet (CCD) med 2048 piksler x 2048 piksler med en pikselhøyde på 13.5 μm, en vitenskapelig komplementær metalloksid halvleder (sCMOS) detektor med 2560 piksler x 2160 piksler med en pikselhøyde på 6.5μm, og en mikrokanalplate (MCP) detektor30,31 med 512 piksler x 512 piksler med en pikselstørrelse på 55μm. Spredte nøytroner absorberes med ~ 5 mm tykk borgummi for å beskytte detektorbrikken mot å se nøytroner. Denne absorpsjonen genererer gammastråler som kan stoppes av bly (Pb) plassert mellom borgummi og detektoren. Hver detektor er optimalisert for et annet synsfelt (FOV) samt romlige og tidsoppløsninger. For rotte lårben og musens lungemålinger ble CCD-detektoren benyttet for sin store FOV-evne (~ 7 cm x 7 cm) og rimelig romlig oppløsning på ca. 75μm. Planterot-/jordsystemets nCT ble utført med sCMOS, da målet var å skaffe nCT så raskt som mulig på bekostning av FOV (som var begrenset til ~ 5 cm x 4,2 cm); Dermed led romlig oppløsning tydeligvis. I disse detektorene blir nøytroner enten omdannet til lys eller en alfa-partikkel for deteksjonsformål. Ved å rotere prøven rundt den vertikale aksen og anskaffe røntgenbilder ved påfølgende rotasjonsvinkler kan man oppnå nCT. Den 3-dimensjonale volumetriske gjengitte modellen av prøven som undersøkes, oppnås ved å bruke den interne iMARS3D pythonbaserte Jupyter filtered-back-projection (FBP) notatboken, pyMBIR eller en kommersiell programvare, alt beskrevet nedenfor.

Til slutt samles nøytroner som ikke har interagert med prøven eller detektoren i en strålestoppposisjon ca. 1 m nedstrøms fra detektorsystemet for å minimere bakgrunnsstøy. CG-1D bjelkestopp er 0,75 m bred, 0,5 m høy og 35 mm tykk og laget av B4C i epoksy. Strålestopperen er forsterket med 10 mm 95% anriket litiumkarbonat (6 Li2CO3) i en brannsikker epoksy hvor nøytronstrålen treffer, med et hulrom foret med 6Li, bly (Pb) og stål designet for å inneholde den høye frekvensen av sekundære gammastråler. Bjelkestopperen er direkte festet til bjelkens stålvegg. Et fotografi av CG-1D-strålelinjen er gitt i figur 2.

Tre rekonstruksjonsprogrammer ble brukt til å rekonstruere de tre eksperimentelle dataene i henholdsvis 3D. Rekonstruksjonen av muselungeprøven ble utført ved hjelp av Octopus32, en kommersiell rekonstruksjonsprogramvare som bruker FBP. Octopus-programvare sitter på en server-PC og kan brukes til å rekonstruere data samlet inn ved strålelinjen. En rekonstruksjonsprogramvare, kalt iMARS3D, er tilgjengelig på CG-1D. Den er basert på åpen kildekode TomoPY33 med tilleggsfunksjoner som automatisert tiltkorreksjon, etterbehandlingsfiltre, etc. iMARS3D inkluderer forhåndsbehandling av dataene (subtraksjon av bakgrunn og støy), beskjæring, medianfiltrering (for å korrigere for gammaangrep og døde piksler), automatisk stråleintensitetsfluktuasjonskorreksjon og prøvehellingskorreksjon. Når sinograms er opprettet, er ytterligere databehandling som fjerning av ringartefakter og utjevning et alternativ. De forskjellige trinnene i rekonstruksjonen lagres på analyseserveren (og flyttes senere i den delte mappen for forslaget), mens de endelige 2D-skivene umiddelbart lagres i den delte mappen for forslaget. Rottelårbenet ble rekonstruert ved hjelp av iMARS3D. Planterot-/jordprøven ble forhåndsbehandlet ved medianfiltrering av dataene ved hjelp av TomoPY etterfulgt av vippeaksekorreksjon ved hjelp av Pythons SciPy-bibliotek.  Rekonstruksjonen ble utført ved hjelp av en pythonpakke utviklet internt kalt - pyMBIR (bygget ved hjelp av kjerner fra ASTRA verktøykasse34) som implementerer en pakke med tomografiske algoritmer fra baseline FBP til avanserte modellbaserte iterative rekonstruksjonsteknikker35 som kan oppnå rekonstruksjoner av høy kvalitet fra ekstremt sparsomme og støyende nøytrondatasett. Alle gjengitte volumer basert på de nevnte rekonstruksjonsverktøyene er representert i dempingskontrast. All visualisering ble utført ved hjelp av den kommersielle visualiserings-, segmenterings- og dataanalyseprogramvarepakken AMIRA36.

Dette manuskriptet tar sikte på å demonstrere prosedyren for bruk av nøytronavbildning (nR og nCT) ved HFIR CG-1D-strålelinjen. Denne studien illustrerer også dagens toppmoderne nR- og nCT-evner for biologiske prøver, spesielt en muselunge, et rottebein og planterot / jordsystemer. Muselungen ble valgt for å illustrere komplementariteten til nøytroner for å måle lungevevvet, mens røntgenstråler er mest følsomme for bein. Benprøven, et rotteben, hadde et titanimplantat (Ti), noe som illustrerer kontrasten mellom bein og metall, og muligheten til å se bein/metall-grensesnittet (som er vanskelig å måle med røntgenstråler da metaller sterkt demper dem4). Til slutt illustrerer planterotvannsystemet den tredimensjonale (3D) evnen til nCT til å måle rot-/jordsystemer in situ. Den viser i tillegg fordelene/ulempene ved å bruke nR til biologiske prøver. Åpenbart kan denne metoden trygt brukes til å måle vanndynamikk i et planterotsystem, men kan ikke betraktes som et levende dyr eller menneskelig bildebehandlingsteknikk på grunn av risikoen forbundet med strålingseksponering, og dermed begrense studier til enten (døde) mus eller patologilignende målinger hvor for eksempel en vevsprøve resekteres fra en pasient (dyr eller menneske) og fremstilles ved fiksering før den måles i en nøytronstråle.

Protocol

1. Instrumentoppsett (se figur 3, seksjon 3)

  1. Åpne et terminalvindu på stråledatamaskinen, skriv css, og trykk deretter Enter for å starte brukergrensesnittet.
  2. Hvis det ikke åpnes som standard, velger du alternativet Brukerhjem i menyfanen for å åpne EPICS-avbildningsgrensesnittet (Experimental Physics and Industrial Control System).
  3. Bruk den første fanen (kalt Proposal / Camera / SE Device) i grensesnittet, velg strålelinjeoptikken ved å klikke på Optikk-knappen ved siden av Kamera / detektorer, dvs. pinhole-blenderåpningsstørrelsen og åpningen av spaltsystemet ved å klikke på Slits -knappen.
  4. Bolt rotasjonstrinnet på XY-trinnene, der prøven skal plasseres, og plasser detektoren (sCMOS eller CCD).
    1. For CCD eller sCMOS-detektoren, velg objektivet med forstørrelsen som gir ønsket romlig oppløsning og brennvidde, i samråd med instrumentteamet. Bruk lys først, fokuser kameraet enten ved å flytte detektoren nærmere eller lenger fra speilet, eller ved å stille inn objektivet manuelt i en fast detektorposisjon. Fokuser bildet på stedet for nøytronscintillatoren.
    2. For CCD eller sCMOS-detektoren, finjuster linsefokuset med nøytroner ved hjelp av en nøytronabsorberende oppløsningsmaske37 plassert mot detektorscintillatoren. Samle suksessive røntgenbilder ved hjelp av forskjellige innstillinger (dvs. forskjellige detektorposisjoner fra speilet automatisert ved å flytte detektormotoren i EPICS).
    3. Sammenlign røntgenbilder ved å evaluere linjepar i ImageJ/Fiji39 eller et lignende bildeprogramvareverktøy.
  5. Når det er hensiktsmessig, fest prøven i en egnet beholder (Al-beholder og/eller Al kraftig folie), og plasser prøven på rotasjonstrinnet så nær detektoren som mulig. Beskytt detektoren og utstyret ved hjelp av nøytron (borgummi) og gamma (Pb murstein) skjerming.
  6. Mål avstanden mellom prøven og detektoren, og fjern prøven. Erstatt den med oppløsningsmasken for å evaluere pikselstørrelsen i prøveposisjonen i denne strålelinjekonfigurasjonen. Bruk en kjent funksjonsdimensjon til å evaluere antall piksler på tvers av funksjonen for å bestemme pikselstørrelsen.
  7. Plasser prøven på nytt i rotasjonstrinnet.
  8. Ved hjelp av EPICS-grensesnittet og kategorien Juster prøve kan du justere prøven med nøytronstrålen ved å ta suksessive raske (ms til 1 s) røntgenbilder mens prøven beveger seg til den er i full visning av detektoren. Lagre eksempeljusteringsfilen som en .csv-fil, som vil bli brukt på nytt før CT-skanningen starter.
  9. Før du starter CT-skanningen, bruk alternativet for automatisk CT-justeringskontroll (i kategorien Justering ) for å verifisere at prøven forblir i synsfeltet i forskjellige vinkler ved å vurdere røntgenbilder etter hvert som de genereres i forskjellige prøveretninger med strålen.

2. Strategi for prøvepreparering og datainnsamling

MERK: Dyreprøveprotokollene ble godkjent av University of Tennessees institusjonelle dyrepleie- og brukskomité for muselungen og Rush University Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee for rottebunnen.

  1. Rotte lårben
    1. Implantat Ti6Al4V stenger (1,5 mm diameter og 15 mm lengde) inn i lårbenene hos hannrotter av Sprague-Dawley, og plasserer dem innenfor det intramedullære rommet gjennom de distale femorale kondylene.
    2. Ofre rottene etter 12 uker, og høst lårbenene. Fjern alt bløtvev (som bidrar til nøytrondemping), og frys lårbenene med implantater i saltvannsfuktet gasbind. Senk helt ned 2-tommers kvadratiske gasbindsvamper i fosfatbufret saltvann (PBS), og pakk hver prøve helt inn i disse gjennomvåt svampene (se materialfortegnelsen).
    3. Tine lårbenene til romtemperatur for røntgenbaserte microCT-skanninger38, før du transporterer dem i frossen tilstand til HFIR.
      1. Før nCT tines prøven på nytt og bringes til romtemperatur ved laboratoriet HFIR Biohazard Safety Level 2 (BSL2) som ligger nær CG-1D strålelinjen for nøytronavbildning. Når du har romtemperatur, pakk prøven inn i kraftig Al-folie og legg den i en Al-sylinder.
      2. Plasser sylinderen vertikalt på rotasjonstrinnet ved strålelinjen, og skann lårbenet ved strålelinjen ved romtemperatur fra 0 til 360 °, med en trinnvinkel på 0,25 °. Skaff hver radiograf i 50 s.
        MERK: Tatt i betraktning dødtid for rotasjonstrinnets bevegelse og overføring av hver røntgenbilde fra CCD til datainnsamlingsdatamaskinen, var den totale tiden for skanningen ca. 24 timer.
    4. Når nCT er fullført og prøven er autorisert til å bli fjernet fra strålelinjen, ta prøven tilbake til BSL2-laboratoriet, fjern inneslutningen og frys prøven på nytt for å bevare den for ytterligere eksperimentelle målinger.
  2. Mus lunger
    1. Resect lungevev fra en død mus som brukes til eksperimenter som ikke er relatert til denne studien. Fest prøven i en løsning på 70% etanol før nøytronforsøkene.
    2. Pakk vevet inn i kraftig Al-folie og transporter det fra BSL2-laboratoriet direkte til CG-1D-strålelinjen. Sett prøven inn i en Al-sylinder for dobbel inneslutning og for å opprettholde prøveposisjonen i strålen under nCT-skanningen.
    3. Plasser prøven nær CCD, og utfør skanningen over natten ved romtemperatur.
      MERK: Hvert røntgenbilde var 150 s, og rotasjonstrinnvinkelen var 0,5°, fra 0 til 182°. Den totale tiden for skanningen var rundt 16 timer.
  3. Urteaktig planterot/jordsystem
    MERK: Som med andre biologiske prøver, er plantejordsystemer begrenset i størrelse på grunn av sterk demping av hydrogen, spesielt vann i jord eller planterøtter. Frø eller ramets kan plantes i beholdere (Al eller kvarts - begge har lave nøytrondempingstverrsnitt), eller en mer moden plante kan transplanteres i en beholder.
    1. Forsiktig utgrave og transplantere en lokal urt som vokser på stedet (her, morbær weed (Fatoua villosa (Thunb.) Nakai) i en Al-beholder med tverrsnitt på 2,38 cm x 2,58 cm, en høyde på 6,3 cm, en veggtykkelse på 0,055 cm og som inneholder ren sand (SiO2).
    2. Skyll planterøttene med avionisert vann, og vis dem forsiktig i Al-beholderen mens du fyller beholderen med en oppslemming av våt sand.
      MERK: Når du fyller beholdere med jord, er det viktig å bruke våt jord, da tørr jord vil skille ut etter partikkelstørrelse og skape teksturartefakter i beholderne12,13.
    3. Etter planting måles den mettede vekten av plantesystemet, og veier plantesystemet hver dag for å vurdere vannforbruket. Påfør vann enten på jordens øverste overflate eller gjennom en port eller hull i bunnen av beholderen ved hjelp av et rør eller sprøyte.
      MERK: Her ble anleggssystemet plassert på en skala, og vann ble påført toppen hver dag for å erstatte daglig vannforbruk basert på vekt. Vann kan holdes tilbake før avbildning for å redusere jordvanninnholdet og øke kontrasten i røttene.
    4. Forplante plantesystemet i et vekstkammer på stedet med kontrollert temperatur og lys12. Vedlikehold plantesystemet i 1 uke før avbildning for å tillate planterotakklimatisering til Al-beholderen.
      MERK: Når avbildningen begynner, må du ikke vanne planten.
    5. Utfør nCT-skanningene i ~1,75 timer hver, og skann kontinuerlig over en periode på 2,5 dager for å kartlegge dynamiske 3D-endringer i jord- og plantevanninnhold. For disse målingene, reduser den romlige oppløsningen til noen få hundre μm til fordel for tidsoppløsning (dvs. raskere anskaffelsestid for hver projeksjon).
      MERK: Hver CT-skanning ble utført med en rotasjonsvinkel på 0,93 ° og en innsamlingstid på 10 s per projeksjon. I forbindelse med dette manuskriptet presenteres bare den første CT-skanningen.

3. Innsamling av data

MERK: Datainnsamlingssystemet på CG-1D bruker EPICS-programvaren40. EPICS er utviklet for å veilede den eksperimentelle protokollen og minimere menneskelige feil; Dette grensesnittet går logisk gjennom de forskjellige nødvendige trinnene før måling av en prøve, som illustrert i figur 3.  EPICS-datainnsamlingsprotokollen er som følger (figur 3). Den venstre delen gir en status for det pågående eksperimentet, sammen med motorposisjoner og eksperimentdetaljer (eksempelinformasjon, forslagsnummer og gruppemedlemmer). Hvert eksperiment er knyttet til et forslagsnummer og ett eller flere utvalg. Forslagsinformasjon som gruppemedlemmer og valgt prøvenavn er også tilgjengelig på høyre side (første fane med navnet "Forslag / kamera / prøvemiljøenhet"). Midtseksjonen besto av gjeldende røntgenbilde med en dynamisk områdeskalalinje på siden, sammen med status og logginformasjon under bildet.

  1. Velg den første EPICS-fanen med tittelen Forslag / kamera / SE-enhet. Klikk på Bytt forslag eller Eksempel-knappen . Velg prosjektnummeret og eksempel-ID# som skal måles i Liste over forslag (venstre) og Eksempel (høyre) som har erstattet den forrige fanen.
  2. Bruk tilbakepilen for å komme tilbake til hovedgrensesnittet for EPICS. Velg detektoren som skal brukes (sCMOS eller CCD) ved å velge en av de fire tilgjengelige detektorene (Andor CCD, Andor sCMOS, SBIG CCD eller MCP) i alternativlisten Kamera/detektor .
    MERK: SBIG CCD brukes til testing av instrumentet og kan ignoreres for det nåværende manuskriptet.
  3. Velg rotasjonstrinnet som skal brukes, i delen Eksempelmiljøenhet .
    1. Klikk først på Rotation Stage (CT Scan) i listen Sample Environment Device . Velg deretter ett av rotasjonstrinnene (som tilsvarer prøven som skal skannes).
  4. Til slutt, nederst på fanen, velg Datainnsamlingsmodus. I dette tilfellet velger du det første alternativet, White Beam.
    MERK: Oppkjøpsmåten er enten hvit stråle (tar hele spekteret av nøytronbølgelengde) eller monokromatisk ved CG-1D-strålelinjen.
  5. Velg den andre EPICS-fanen med tittelen Juster prøve. Skriv inn et navn på eksempelfilen, og trykk ENTER. Gjenta prosessen for navnet på undermappen.
    MERK: EPICS-grensesnittet er programmert til automatisk å lagre data i de riktige eksperimentelle katalogene, som den interne rekonstruksjonsprogramvaren bruker til å produsere 2-dimensjonale (2D) skiver av 3D-objektet som undersøkes. Den andre kategorien, Juster prøve, tillater justering av prøven ved hjelp av røntgenbilder som bare er noen få sekunder, da disse røntgenbildene ikke brukes senere til databehandling og analyse. Når alle motorene er riktig plassert, kan posisjonene lagres i et .csv filformat. Dermed har hver prøvejustering sin tilsvarende .csv-fil som kan kalles tilbake for å plassere prøvene for CT-skanninger på et senere tidspunkt.
  6. Hopp over justeringen av de tre motorene, dvs. anta at prøven er justert og klar for CT. Velg ønsket anskaffelsestid, og klikk på Ta raske bilder-knappen . Samle en serie røntgenbilder med forskjellige innsamlingstider for å evaluere SNR.
  7. Åpne ImageJ/Fiji; Dra og slipp de forskjellige røntgenbildene. Plott en profil som går fra prøven til et åpent område; vurdere SNR.
  8. Hvis flere prøver er angitt på XY-trinnet (flere rotasjonstrinn, hver for en prøve), registrerer du hver prøveposisjon etter justering og lagrer dataene som .cvs-fil ved å klikke på Lagre i en fil-knappen .
  9. Velg den tredje EPICS-fanen med tittelen Samle inn data for å konfigurere CT-skanningsparametrene. Skriv inn et filnavn på den første skrivbare linjen, og trykk ENTER. Gjenta for navnet på undermappen.
    MERK: Oppsettet i kategorien Samle inn data avhenger av valget av en serie med tidsforløpte røntgenbilder (ingen SE) eller CT-skanninger (valg av rotasjonstrinn) i den første kategorien.
  10. I delen Juster eksempel ved hjelp av lagret fil velger du filen som tidligere registrerte eksempelmotorposisjonene (trinn 1.8). Bruk de nylig lagrede filene til å bla gjennom de nylig lagrede eksempeljusteringsfilene. Klikk på Juster ved hjelp av fil for å få prøven til å gå tilbake i posisjon i nøytronstrålen.
  11. Beregn antall fremskrivninger som kreves for CT basert på Nyquists utvalgsteorem. Beregn antall piksler over den horisontale dimensjonen for prøven, og multipliser med 1,5 for å få antall nødvendige anslag for å oppfylle Nyquists prøvetaking.
  12. Angi startvinkelen for rotasjonen (vanligvis 0°), rotasjonssluttvinkelen (vanligvis 180°), rotasjonstrinnstørrelsen, antall bilder per trinn (vanligvis satt til 1) og eksponeringstiden for hvert bilde. Start CT-skanningen ved å klikke på Samle inn data-knappen .

4. Volumrekonstruksjon og databehandling/analyse

MERK: Alle CG-1D-programvareverktøy for datanormalisering, rekonstruksjon og analyse er tilgjengelige på ORNL-anleggets Python-depot og på anleggets analyseservere. For 2D-målinger kan forbehandling gjøres ved hjelp av Jupyter Python notebooks41. En illustrasjon av en notatbok er tilgjengelig i figur 4. Man kan laste inn og forhåndsvise dataene sine før man velger et område av interesse utenfor prøven som brukes til å normalisere til 1 (eller 100%) overføring av strålefluktuasjon. Disse notatbøkene kan tilpasses hver måling, noe som gjør forhåndsbehandling til en enkel innsats. Videre kan 2D-analyse utføres i samme notatbok, for eksempel sporing av kinetiske endringer (dvs. vannopptak i en prøve) i en prøve gjennom tid.

  1. Logg på Linux-analyseserveren med brukernavn og passord. Åpne nettleseren, og skriv inn jupyter.sns.gov.
  2. Åpne python Jupyter-notatboken med navnet iMARS3D. Kjør de første linjene i koden (som laster verktøyene som er nødvendige for å kjøre iMARS3D). Last inn data, flatt og mørkt felt. Kontroller at alle de tre datasettene er riktig lastet inn.
  3. Fortsett med beskjæring av dataene, filtrering (etter behov), normalisering (med automatisert prøvetiltkorreksjon) og volumetrisk rekonstruksjon (en lang prosess). Lagre dataene i prosjektnummermappen Delt. Etter å ha slått på AMIRA36, som også er tilgjengelig på anleggsanalyseserverne, laster du de rekonstruerte skivene i programvaren, og fortsetter med visualisering, ytterligere filtrering og analyse.

Representative Results

Figur 5A er et fotografi av et representativt rottelårben av tilsvarende størrelse som den som ble målt; Figur 5B,C representerer nCT av en rottes lårben med Ti-implantatet. Figur 5B viser den falske fargedempingsbaserte nCT av femur, mens figur 5C representerer et diagonalt snitt gjennom beinet med samme orientering som i figur 5B for å avdekke Ti-implantatet (i gråskala) som ligner en røntgenmedisinsk CT. Dette implantatet interagerer ikke med nøytroner så mye som beinmaterialet; Dermed er dempingen minimum, og den virker mørkere (dvs. mindre dempende) enn det omkringliggende beinet. Trabekulært bein, som er tilstede i femurets medullære rom, er tydelig synlig i den proksimale enden av prøven (røde piler i figur 5B).

Figur 6A,B viser representative fotografier av den etanolfikserte muselungen, i to forskjellige posisjoner, brukt til nCT for å demonstrere nøytroners evne til å oppdage bløtvevsprøver. Det rekonstruerte volumet av muselungen hentet fra nCT er vist i figur 6C,D, plassert på lignende måte som figur 6A,B. Et snitt gjennom høyre lungelapp er illustrert i figur 6E. Til tross for prøvens relativt lille størrelse, er nøytronfølsomhet tydelig demonstrert ved en deteksjon av lungestruktur ved ~ 75 μm romlig oppløsning. Som forventet er spekteret av demping ganske bredt, med en stor del som tilsvarer en lav til middels nøytrondemping ettersom lungene har en svamplignende struktur som inneholder luft.

Figur 7A viser et fotografi av planteprøven, mens figur 7B representerer den falske fargevolumetriske gjengivelsen av planteroten/jordsystemet i en rektangulær Al-beholder (som ikke er synlig fordi Al for det meste er gjennomsiktig for nøytroner). Sammenlignet med de tidligere datasettene er SNR dårligere, som forventet, da dataene ble samlet inn raskere for å spore de dynamiske bevegelsene av vannopptak i roten i 3D over 2,5 dager. Dermed ble hver CT-skanning optimalisert for å måles innenfor et ~ 1,75 timers vindu. Til tross for dårlig SNR, er rotsystemet i jord tydelig synlig i de vertikale kuttene av prøven vist i figur 7C, D i falsk farge.

Figure 1
Figur 1: Skjematisk tegning av HFIR CG-1D nøytronavbildningsstrålelinje. Bildestrålen er definert av blenderåpningssystemet som definerer en kjeglestrålegeometri. Bjelken transporteres via et He-fylt flyrør med stråleskraper for å fjerne uønskede bortkommen nøytroner. En kjedelig gummiforing inne i flyrøret reduserer bakgrunnen fra nærliggende strålelinjer. Forkortelser: HFIR = High Flux Isotope Reactor; Han = helium; L = avstand fra knappenålsåpningen med diameter, D og detektoren. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: CG-1D nøytronavbildningsanlegget ved High Flux Isotope Reactor. Fotografiet viser, foran fra høyre til venstre, flyrørene, prøveområdet og strålestoppet. Nøytronstrålen kommer fra høyre side av fotografiet. Flyrøret er signert av vitenskapelige og industrielle forskningsmiljøer som bruker instrumentet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: EPICS-grensesnitt. CG-1D EPICS-grensesnittet er delt inn i tre seksjoner: statusseksjonen (venstre), visningsområdet (i dette eksemplet et rå røntgenbilde av et messingnautisk solur) og parameterinngangen for 2D- og 3D-bildebehandling. Forkortelser: EPICS = Eksperimentell fysikk og industrielt kontrollsystem; 2D = todimensjonal; 3D = tredimensjonal. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Et skjermbilde av en Jupyter-notatbok. Denne notatboken brukes til å forhåndsvise et sett med røntgenbilder før normalisering av dem. I dette eksemplet visualiseres det samme messingnautiske soluret vist i figur 3 . Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Rotte lårben med titanimplantat. (A) Fotografi av et representativt rotteben. (B) 3D-gjengitt volum av rotte femur hentet fra nCT. (C) Diagonal skive som viser titanstangen inne i lårbenet. Røde piler viser det trabekulære beinet. Skalastengene presenteres av henholdsvis x- og y-aksene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 6
Figur 6: Muselunge nCT . (A) og (B) Representative fotografier av muselunge. (C) og (D) Dempningsbasert 3D-gjengitt musvolum med samme posisjonering som (A) og (B). (E) Representativt snitt gjennom høyre flik av muselungen (D) som viser en lungestruktur oppnådd med en annen gradient av nøytrondemping (for det meste lav demping). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 7
Figur 7: Nøytronberegnet tomografi og skiver gjennom planteroten/jordsystemet . (A) Fotografi av planteprøve. (B) 3D-gjengitt volum fra nøytronberegnet tomografi av planten som viser stammen over bakken, og jordsystemet med vann (i rødt). (C) og (D) skjæres gjennom prøven vinklet for å vise stammen og røttene i jorda (røde piler). Mørkere blå områder i jorda indikerer tilstedeværelse av vann. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Discussion

Nøytronradiografi og CT av biologiske prøver er lovende avbildningsteknikker som er komplementære til røntgenavbildning eller magnetisk resonansavbildning. De kritiske trinnene i å utføre et nøytronavbildningseksperiment av en biologisk prøve er relatert til dens forberedelse og inneslutning ved strålelinjen. Optimalisering av et eksperiment drives av det vitenskapelige spørsmålet som skal besvares. Hvis vitenskapsspørsmålet krever høy romlig oppløsning for å observere et fenomen, kreves det lange anskaffelsestider, og ulempen med nCT (med cm størrelse synsfelt) er at det tar timer å utføre en skanning. Dette skyldes for det meste forskjellen i total nøytronfluks tilgjengelig ved en reaktor sammenlignet med en synkrotronkilde, hvor røntgen-CT-skanninger kan ta sekunder til minutter for noen få mm2 synsfelt. Selv om metoden kan brukes på ex vivo vevsprøver ekstrahert fra dyr, kan den ikke utvides in vivo til levende dyr eller mennesker på grunn av strålingseksponeringsrisikoen (for eksempel gammastråler produsert av nøytroner og nøytroninteraksjoner med atomene i prøven). Det er imidlertid godt egnet for avbildning av planterot / jordinteraksjoner (figur 7) som vannopptaksdynamikk.

Fordelen med å bruke rask nCT for plantedynamikk er følsomheten for H i vann og fraværet av strålingsskader på planten, i motsetning til røntgen CT. Videre kan unik kontrast observeres ved bruk av nøytroner i bein-/metallprøver som et rottefemur hvor metallet er relativt gjennomsiktig sammenlignet med det omkringliggende vevet (figur 5), noe som potensielt unngår metallartefakter indusert av røntgen CT39. Animalsk vev, som muselunge (figur 6), viser imponerende påvisning av bløtvevstruktur fordi nøytroner er følsomme for H, men romlig oppløsning er noe begrensende faktor i disse målingene. Kontrast er gitt av H-atomer tilstede i biologiske prøver19,39.

Med fremskritt av nye teknikker som nøytrongitterinterferometri, og forbedringen i romlig oppløsning (noen få mikron har nylig blitt rapportert42,43) kan nøytronavbildning tilby enda nye kontrastmekanismer for biologisk vev med forbedret romlig oppløsning. Utforskningen av nøytroner med høyere energi (for å tillate målinger av tykke prøver) lover også muligheten til å måle større deler av et animalsk vev som en intakt mus, og gir dermed enda nye muligheter for biomedisinsk forskning.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

En del av denne forskningen benyttet ressurser på High Flux Isotope Reactor, som drives av ORNL, og sponset av US Department of Energy, Office of Science, User Facilities, under kontrakt DE-AC05-00OR22725 med UT-Battelle, LLC. En del av denne forskningen ble støttet av ORNL gjennom Eugene Wigner Distinguished Staff Fellowship-programmet. Denne forskningen ble også sponset av DOE Office of Science, Office of Biological and Environmental Research. Rotte lårprøver ble hentet fra eksperimenter utført i samarbeid med Dr. Rick Sumner ved Rush University Medical Center med finansiering hentet fra NIH (R01AR066562) og fra Orthopedic Research and Education Foundation-Smith and Nephew award. Teamet ønsker å takke HFIR-støtteteamene som muliggjør bruk av nøytronspredningsstrålelinjene.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aluminum containers custom Made from aluminum plates or tubing (alternate is quartz), plant and mouse sample
Aluminum foil Fisher 01-213-100 Mouse lung sample containment
Deionized water or deuterium oxide Water or D2O can be used to enhance contrast, plant sample
Ethanol Fisher 04-355-223 Mouse lung sample
Gauze sponges CardinalHealth Fully submerged in phosphate-buffered saline (PBS) and used to wrap samples, rat femur sample
Growth chamber Conviron A1000 Any growth chamber or greenhouse with controlled conditions would work, plant sample
Laboratory balance Weighing plant system can be used to measure actual water content in the soils, plant sample
Pure silica sand US Silica Co. Flint#13 Pure SiO2 provides low neutron attenuation compared to soils, plant sample
Sprague-Dawley Rats Harlan Order Code: 002-US Rat femur sample
Titanium Rod Goodfellow TI007905 Rat femur sample

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cekanova, M., Donnell, R., Bilheux, H., Bilheux, J. -C. Neutron imaging: Detection of cancer using animal model. Proceedings of the 2014 Biomedical Sciences and Engineering Conference - 5th Annual ORNL Biomedical Sciences and Engineering Conference: Collaborative Biomedical Innovations - The Multi-Scale Brain: Spanning Molecular, Cellular, Systems, Cognitive, Behaviour. , (2014).
  2. Bilheux, H. Z., et al. Neutron imaging a. The Oak Ridge National Laboratory: Application to biological research. Proceedings of the 2014 Biomedical Sciences and Engineering Conference - 5th Annual ORNL Biomedical Sciences and Engineering Conference: Collaborative Biomedical Innovations - The Multi-Scale Brain: Spanning Molecular, Cellular, Systems, Cognitive, Behaviour. , (2014).
  3. Bilheux, H. Z., et al. A novel approach to determine post mortem interval using neutron radiography. Forensic Science International. 251, (2015).
  4. Isaksson, H., et al. Neutron tomographic imaging of bone-implant interface: Comparison with X-ray tomography. Bone. 103, 295-301 (2017).
  5. Le Cann, S., et al. Characterization of the bone-metal implant interface by Digital Volume Correlation of in-situ loading using neutron tomography. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 75, 271-278 (2017).
  6. Burca, G., et al. Exploring the potential of neutron imaging for life sciences on IMAT. Journal of Microscopy. 272 (3), 242-247 (2018).
  7. Metzke, R. W., et al. Neutron computed tomography of rat lungs. Physics in Medicine and Biology. 56 (1), 1-10 (2011).
  8. Altieri, S., et al. Neutron autoradiography imaging of selective boron uptake in human metastatic tumours. Applied Radiation and Isotopes. 66 (12), 1850-1855 (2008).
  9. Altieri, S., Bortolussi, S., Bruschi, P., Pedroni, P., Zonta, A. Neutron radiography of human liver metastases after BPA infusion. Proceedings of 11th World congress on Neutron Capture Therapy. , (2004).
  10. Holz, M., Zarebanadkouki, M., Kaestner, A., Kuzyakov, Y., Carminati, A. Rhizodeposition under drought is controlled by root growth rate and rhizosphere water content. Plant and Soil. 423 (1-2), 429-442 (2018).
  11. Esser, H. G., Carminati, A., Vontobel, P., Lehmann, E. H., Oswald, S. E. Neutron radiography and tomography of water distribution in the root zone. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 173 (5), 757-764 (2010).
  12. Warren, J. M., et al. Neutron imaging reveals internal plant water dynamics. Plant and Soil. 366 (1-2), (2013).
  13. Dhiman, I., et al. Quantifying root water extraction after drought recovery using sub-mm in situ empirical data. Plant and Soil. 424, 73-89 (2018).
  14. Kroener, E., Zarebanadkouki, M., Kaestner, A., Carminati, A. Non-equilibrium dynamics of rhizosphere. Water Resources Research. 50 (8), 6479-6495 (2014).
  15. Moradi, A. B., et al. Three-dimensional visualization and quantification of water content in the rhizosphere. New Phytologist. 192 (3), 653-663 (2011).
  16. Banhart, J., et al. X-ray and neutron imaging - Complementary techniques for materials science and engineering. International Journal of Materials Research. 101 (9), 1069-1079 (2010).
  17. LaManna, J. M., Hussey, D. S., Baltic, E. M., Jacobson, D. L. Improving material identification by combining x-ray and neutron tomography. Proceedings 10391, Developments in X-Ray Tomography XI. 1039104, (2017).
  18. Tengattini, A., et al. NeXT-Gremoble, the Neutron and X-ray tomograph in Grenoble. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 968, 163939 (2020).
  19. Neutron Imaging and Applications. Bilheux, H. Z., McGreevy, R. L., Anderson, I. S. , Springer. Boston, MA, USA. (2009).
  20. Zhang, P., Wittmann, F. H., Zhao, T. J., Lehmann, E. H., Vontobel, P. Neutron radiography, a powerful method to determine time-dependent moisture distributions in concrete. Nuclear Engineering and Design. 241 (12), 4758-4766 (2011).
  21. Lobo, R. M., Andrade, A. H. P., Castagnet, M. Hydride embrittlement in zircaloy components. Inac 2011 Int Nucl.Atlantic Conference. , 1-6 (2011).
  22. Kardjilov, N., et al. New trends in neutron imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 605 (1-2), 13-15 (2009).
  23. Schillinger, B., et al. Detection systems for short-time stroboscopic neutron imaging and measurements on a rotating engine. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 542 (1-3), 142-147 (2005).
  24. Thewlis, J. Neutron Radiography. British Journal of Applied Physics. 7, 345-350 (1956).
  25. Anderson, J. Neutron Radiography in Man. British Journal of Radiology. 37, 957-958 (1964).
  26. Brown, M., Parks, P. B. Neutron radiography in biologic media: techniques, observations, and implications. American Journal of Roentgenology. 106 (3), 472-485 (1969).
  27. Metzke, R. W., Runck, H., Stahl, C. A., Schillinger, B., Calzada, E. Neutron computed tomography of rat lungs. Physics in Medicine and Biology. 56 (1), 1-10 (2011).
  28. Crow, L., et al. The CG1 instrument development test station at the high flux isotope reactor. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 634 (1), 71-74 (2011).
  29. Santodonato, L., et al. The CG-1D neutron imaging beamline at the Oak Ridge National Laboratory High Flux Isotope Reactor. Physics Procedia. 69, 104-108 (2015).
  30. Tremsin, A. S., et al. Improved efficiency of high resolution thermal and cold neutron imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 628 (1), 415-418 (2011).
  31. Tremsin, A. S., Vallerga, J. V., McPhate, J. B., Siegmund, O. H. W. Optimization of high count rate event counting detector with microchannel plates and quad Timepix readout. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 787, 20-25 (2015).
  32. Vlassenbroeck, J., et al. Software tools for quantification of X-ray microtomography at the UGCT. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 580 (1), 442-445 (2007).
  33. Gürsoy, D., De Carlo, F., Xiao, X., Jacobsen, C. TomoPy: A framework for the analysis of synchrotron tomographic data. Journal of Synchrotron Radiation. 21 (5), 1188-1193 (2014).
  34. Pelt, D. M., et al. Integration of TomoPy and the ASTRA toolbox for advanced processing and reconstruction of tomographic synchrotron data. Journal of Synchrotron Radiation. 23 (3), 842-849 (2016).
  35. Venkatakrishnan, S. V., Cakmak, E., Billheux, H., Bingham, P., Archibald, R. K. Model-based iterative reconstruction for neutron laminography. Conference Record of 51st Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, ACSSC 2017. , (2018).
  36. Stalling, D., Westerhoff, M., Hege, H. C. Amira: A highly interactive system for visual data analysis. Visualization Handbook. 1, 749-767 (2005).
  37. Grünzweig, C., Frei, G., Lehmann, E., Kühne, G., David, C. Highly absorbing gadolinium test device to characterize the performance of neutron imaging detector systems. Review of Scientific Instruments. 78 (5), 1-4 (2007).
  38. Schindelin, J., et al. Fiji: An open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  39. Meagher, M. J., Parwani, R. N., Virdi, A. S., Sumner, D. R. Optimizing a micro-computed tomography-based surrogate measurement of bone-implant contact. Journal of Orthopaedic Research. 36 (3), 979-986 (2018).
  40. Dalesio, L. R., et al. The experimental physics and industrial control system architecture: past, present, and future. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A. 352 (1-2), 179-184 (1994).
  41. Bilheux, J., Lin, J. Y. Y., Bilheux, H. Z. Jupyter notebooks for neutron radiography data processing and analysis. Neutron Radiography-WCNR-11. 15, 198-204 (2020).
  42. Trtik, P., et al. Improving the spatial resolution of neutron imaging at Paul Scherrer Institut - The Neutron Microscope Project. Physics Procedia. 69, 169-176 (2015).
  43. Morgano, M., et al. Unlocking high spatial resolution in neutron imaging through an add-on fibre optics taper. Optics Express. 26 (2), 9-12 (2018).

Tags

Retraksjon utgave 171 nøytronradiografi nøytroncomputertomografi reaktorkilde nøytronavbildning rekonstruksjon av bildedata visualisering detektorer biologiske prøver
Nøytronradiografi og computertomografi av biologiske systemer ved Oak Ridge National Laboratorys High Flux Isotope Reactor
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bilheux, H. Z., Cekanova, M.,… More

Bilheux, H. Z., Cekanova, M., Warren, J. M., Meagher, M. J., Ross, R. D., Bilheux, J. C., Venkatakrishnan, S., Lin, J. Y. Y., Zhang, Y., Pearson, M. R., Stringfellow, E. Neutron Radiography and Computed Tomography of Biological Systems at the Oak Ridge National Laboratory's High Flux Isotope Reactor. J. Vis. Exp. (171), e61688, doi:10.3791/61688 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter