التصوير المقطعي

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
الشكل 1 : المبدأ الأساسي للتصوير المقطعي: مقارنة المقاطع المقطعية الحرة S1 و S2 بالصورة المسقطة (غير المقطعية) P
التصوير المقطعي السهمي للرأس في المستوى المتوسط ​​بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي

التصوير المقطعي هو تصوير مقطعي أو تصوير مقطعي باستخدام أي نوع من الموجات المخترقة . تُستخدم هذه الطريقة في علم الأشعة ، وعلم الآثار ، وعلم الأحياء ، وعلوم الغلاف الجوي ، والجيوفيزياء ، وعلم المحيطات ، وفيزياء البلازما ، وعلم المواد ، وعلم الكيمياء الكونية ، والفيزياء الفلكية ، والمعلومات الكمومية ، وغيرها من المجالات العلمية .

كلمة "التصوير المقطعي " مشتقة من الكلمتين اليونانيتين القديمتين τόμος ( توموس ) بمعنى " شريحة، مقطع " و γράφω ( غرافو ) بمعنى " يكتب " أو، في هذا السياق أيضاً، " يصف " . يُطلق على الجهاز المستخدم في التصوير المقطعي اسم "التصوير المقطعي "، بينما تُسمى الصورة الناتجة "التصوير المقطعي ".

في كثير من الحالات، يعتمد إنتاج هذه الصور على إجراء رياضي يُسمى إعادة البناء المقطعي ، مثل التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية الذي يُنتج تقنيًا من صور شعاعية إسقاطية متعددة. توجد العديد من خوارزميات إعادة البناء المختلفة ، وتنقسم معظمها إلى فئتين رئيسيتين: إعادة الإسقاط الخلفي المُصفّى (FBP) وإعادة البناء التكراري (IR). تُعطي هذه الإجراءات نتائج غير دقيقة، فهي تمثل حلاً وسطًا بين الدقة ووقت الحساب المطلوب. تتطلب إعادة الإسقاط الخلفي المُصفّى موارد حاسوبية أقل، بينما تُنتج إعادة البناء التكراري عمومًا تشوهات أقل (أخطاء في إعادة البناء) بتكلفة حاسوبية أعلى. [ 1 ]

على الرغم من أن التصوير بالرنين المغناطيسي ، والتصوير المقطعي التوافقي البصري ، والموجات فوق الصوتية هي طرق نقل، إلا أنها لا تتطلب عادةً تحريك جهاز الإرسال للحصول على البيانات من اتجاهات مختلفة. في التصوير بالرنين المغناطيسي، تُؤخذ عينات من كلٍّ من الإسقاطات والتوافقيات المكانية الأعلى بتطبيق مجالات مغناطيسية متغيرة مكانيًا؛ ولا حاجة لأجزاء متحركة لتوليد الصورة. من ناحية أخرى، بما أن الموجات فوق الصوتية والتصوير المقطعي التوافقي البصري يستخدمان زمن انتقال الموجة لترميز الإشارة المستقبلة مكانيًا، فإنهما ليسا طريقة تصوير مقطعي بالمعنى الدقيق، ولا يتطلبان الحصول على صور متعددة.

أنواع التصوير المقطعي

اسم مصدر البيانات اختصار سنة الإصدار
التصوير المقطعي الجويالإشعاع الكهرومغناطيسيفي 2020
التصوير المقطعي المصفوفي [ 2 ]المجهر الضوئي والإلكتروني الترابطيفي 2007
التصوير المقطعي بمسبار الذرةمسبار ذريشقة 1986
مطياف التصوير المقطعي المحوسب [ 3 ]التصوير الطيفي للضوء المرئيCTIS 2001
التصوير المقطعي المحوسب للتألق الكيميائي [ 4 ] [ 5 ]لهب التلألؤ الكيميائيسي تي سي 2009
المجهر متحد البؤر ( المجهر متحد البؤر الماسح بالليزر ) المجهر متحد البؤر الماسح بالليزرLSCM
التصوير المقطعي الإلكتروني المبردالمجهر الإلكتروني النافذ المبردالعلاج بالتجميد
التصوير المقطعي للسعة الكهربائيةالسعة الكهربائيةECT 1988 [ 6 ]
التصوير المقطعي الحجمي للسعة الكهربائيةالسعة الكهربائيةECVT
التصوير المقطعي للمقاومة الكهربائيةالمقاومة الكهربائيةفريق الاستجابة للطوارئ
التصوير المقطعي للمقاومة الكهربائيةالمعاوقة الكهربائيةمعهد الابتكار والتكنولوجيا الأوروبي 1984
التصوير المقطعي بالرنين الذري للمعادنتردد الرنين الذري للمعادنقطار الأنفاق
التصوير المقطعي الإلكتروني [ 7 ]المجهر الإلكتروني النافذET 1968 [ 8 ] [ 9 ]
التصوير المقطعي البؤريالأشعة السينيةثلاثينيات القرن العشرين
التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفيالرنين المغناطيسيالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي 1992
التصوير المقطعي بانبعاث أشعة جاما ("التصوير المقطعي لأشعة جاما") أشعة جاماTGS أو ECT
التصوير المقطعي بنقل أشعة جاماأشعة جاماTCT
التصوير المقطعي الهيدروليكيتدفق السوائلHT 2000
التصوير المقطعي المجهري بالأشعة تحت الحمراء [ 10 ]الأشعة تحت الحمراء المتوسطة2013
التصوير المقطعي بالاستئصال بالليزرالاستئصال بالليزر والمجهر الفلوريخط العرض 2013
التصوير المقطعي بالحث المغناطيسيالحث المغناطيسيمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
التصوير بالجسيمات المغناطيسيةالمغناطيسية الفائقةمعهد ماكس بلانك 2005
التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي بالرنين المغناطيسي النوويالعزم المغناطيسي النوويالتصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير بالرنين المغناطيسي
التصوير المقطعي متعدد المصادر [ 11 ] [ 12 ]الأشعة السينية
التصوير المقطعي بالميونمون
التصوير المقطعي بالميكروويف [ 13 ]الميكروويف
التصوير المقطعي النيوترونينيوترون
Neutron stimulated emission computed tomography
Ocean acoustic tomographySonarOAT
Optical coherence tomographyInterferometryOCT
Optical diffusion tomographyAbsorption of lightODT
Optical projection tomographyOptical microscopeOPT
Photoacoustic imaging in biomedicinePhotoacoustic spectroscopyPAT
Photoemission orbital tomographyAngle-resolved photoemission spectroscopyPOT 2009[14]
Positron emission tomographyPositron emissionPET
Positron emission tomography - computed tomographyPositron emission & X-rayPET-CT
Quantum tomographyQuantum stateQST
Single-photon emission computed tomographyGamma raySPECT
Seismic tomographySeismic waves
Terahertz tomographyTerahertz radiationTHz-CT
Thermoacoustic imagingPhotoacoustic spectroscopyTAT
Ultrasound-modulated optical tomographyUltrasoundUOT
Ultrasound computer tomographyUltrasoundUSCT
Ultrasound transmission tomographyUltrasound
X-ray computed tomographyX-rayCT, CAT scan 1971
X-ray microtomography[15]X-raymicroCT
Zeeman-Doppler imagingZeeman effect

Some recent advances rely on using simultaneously integrated physical phenomena, e.g. X-rays for both CT and angiography, combined CT/MRI and combined CT/PET.

Discrete tomography and Geometric tomography, on the other hand, are research areas that deal with the reconstruction of objects that are discrete (such as crystals) or homogeneous. They are concerned with reconstruction methods, and as such they are not restricted to any of the particular (experimental) tomography methods listed above.

Synchrotron X-ray tomographic microscopy

A new technique called synchrotron X-ray tomographic microscopy (SRXTM) allows for detailed three-dimensional scanning of fossils.[16][17]

أدى بناء مصادر السنكروترون من الجيل الثالث ، إلى جانب التحسن الهائل في تكنولوجيا الكواشف وقدرات تخزين البيانات ومعالجتها منذ تسعينيات القرن الماضي، إلى تعزيز استخدام التصوير المقطعي السنكروتروني عالي الدقة في أبحاث المواد، مع تطبيقات واسعة النطاق، مثل تصوير وتحليل كمي للأطوار ذات الامتصاص المختلف، والمسامية الدقيقة، والشقوق، والترسبات، أو الحبيبات في العينة. يُنتج إشعاع السنكروترون عن طريق تسريع الجسيمات الحرة في فراغ عالٍ. وبحسب قوانين الديناميكا الكهربائية، يؤدي هذا التسريع إلى انبعاث إشعاع كهرومغناطيسي (جاكسون، 1975). يُعد التسريع الخطي للجسيمات أحد الاحتمالات، ولكن بصرف النظر عن المجالات الكهربائية العالية جدًا المطلوبة، فمن العملي أكثر تثبيت الجسيمات المشحونة على مسار مغلق للحصول على مصدر إشعاع مستمر. تُستخدم المجالات المغناطيسية لإجبار الجسيمات على اتخاذ المدار المطلوب ومنعها من الطيران في خط مستقيم. ثم يُولد التسارع القطري المصاحب لتغيير الاتجاه إشعاعًا. [ 18 ]

عرض الحجم

صور مقطعية محوسبة متعددة بالأشعة السينية (مع معايرة كمية لكثافة المعادن ) مكدسة لتشكيل نموذج ثلاثي الأبعاد

يُعدّ تصوير الحجم مجموعة من التقنيات المستخدمة لعرض إسقاط ثنائي الأبعاد لمجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد مُقسّمة بشكل منفصل ، وعادةً ما تكون حقلًا قياسيًا ثلاثي الأبعاد . تتكون مجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد النموذجية من مجموعة من صور الشرائح ثنائية الأبعاد التي يتم الحصول عليها، على سبيل المثال، بواسطة ماسح ضوئي بالأشعة المقطعية (CT ) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI ) أو التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (MicroCT ). عادةً ما يتم الحصول على هذه الصور بنمط منتظم (مثل شريحة واحدة كل مليمتر) وعادةً ما تحتوي على عدد منتظم من وحدات البكسل في الصورة بنمط منتظم. هذا مثال على شبكة حجمية منتظمة، حيث يتم تمثيل كل عنصر حجمي، أو فوكسل، بقيمة واحدة يتم الحصول عليها عن طريق أخذ عينات من المنطقة المحيطة مباشرةً بالفوكسل.

لإنشاء إسقاط ثنائي الأبعاد لمجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد، يجب أولاً تحديد موقع الكاميرا في الفضاء بالنسبة للحجم. كما يجب تحديد شفافية ولون كل عنصر حجمي (فوكسل). ويتم ذلك عادةً باستخدام دالة نقل RGBA (للأحمر والأخضر والأزرق والشفافية) التي تحدد قيمة RGBA لكل قيمة فوكسل ممكنة.

على سبيل المثال، يمكن عرض حجم ثلاثي الأبعاد باستخراج أسطح متساوية القيمة منه وعرضها كشبكات مضلعة ، أو بعرض الحجم مباشرةً ككتلة بيانات. تُعد خوارزمية المكعبات المتحركة تقنية شائعة لاستخراج سطح متساوي القيمة من بيانات الحجم. يُعد عرض الحجم المباشر مهمة حسابية مُرهقة، ويمكن تنفيذها بعدة طرق.

تاريخ

تم تطوير التصوير المقطعي البؤري في ثلاثينيات القرن العشرين بواسطة أخصائي الأشعة أليساندرو فاليبونا ، وقد أثبت فائدته في تقليل مشكلة تراكب الهياكل في التصوير الشعاعي الإسقاطي .

في مقال نُشر عام 1953 في المجلة الطبية Chest ، وصف ب. بولاك من مصحة فورت ويليام استخدام التصوير المسطح، وهو مصطلح آخر للتصوير المقطعي. [ 19 ]

ظل التصوير المقطعي البؤري الشكل التقليدي للتصوير المقطعي حتى استُبدل إلى حد كبير بالتصوير المقطعي المحوسب في أواخر سبعينيات القرن العشرين. [ 20 ] يعتمد التصوير المقطعي البؤري على حقيقة أن المستوى البؤري يبدو أكثر وضوحًا، بينما تبدو التراكيب في المستويات الأخرى ضبابية. ومن خلال تحريك مصدر الأشعة السينية والفيلم في اتجاهين متعاكسين أثناء التعريض، وتعديل اتجاه الحركة ومدى حركتها، يستطيع المشغلون اختيار مستويات بؤرية مختلفة تحتوي على التراكيب المراد تصويرها.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هيرمان، غابور ت. (2009). أساسيات التصوير المقطعي المحوسب: إعادة بناء الصور من الإسقاطات (  الطبعة الثانية). دوردريخت: سبرينغر. ISBN 978-1-84628-723-7.
  2. ↑ ميتشيفا، كريستينا د.؛ سميث، ستيفن ج. (يوليو 2007). "التصوير المقطعي المصفوفي: أداة جديدة لتصوير البنية الجزيئية والبنية الدقيقة للدوائر العصبية" . نيرون . 55 ( 1): 25-36 . doi : 10.1016/j.neuron.2007.06.014 . PMC 2080672. PMID 17610815 .  
  3. ↑ فورد، بريدجيت ك.؛ فولين، كورتيس إي.؛ مورفي، شون م.؛ لينش، رونالد م.؛ ديسكور، مايكل ر. (فبراير 2001). "التصوير الطيفي القائم على التصوير المقطعي المحوسب للمجهر الفلوري" . مجلة الفيزياء الحيوية . 80 (2): 986-993 . Bibcode : 2001BpJ....80..986F . doi : 10.1016/ S0006-3495 (01)76077-8 . PMC 1301296. PMID 11159465 .  
  4. ↑ فلويد، ج.؛ جيبيل، ب.؛ كيمبف، أ.م. (فبراير 2011). "التصوير المقطعي المحوسب للتألق الكيميائي (CTC): قياسات ثلاثية الأبعاد فورية ودراسات وهمية لشعلة نفاثة متقابلة مضطربة". الاحتراق واللهب . 158 (2): 376-391 . doi : 10.1016/j.combustflame.2010.09.006 .
  5. ↑ موهري، ك؛ غورس، س؛ شولر، ج؛ ريتلر، أ؛ دراير، ت؛ شولز، س؛ كيمبف، أ (10 سبتمبر 2017). "التصوير ثلاثي الأبعاد الفوري للهب شديد الاضطراب باستخدام التصوير المقطعي المحوسب للتألق الكيميائي". البصريات التطبيقية . 56 (26): 7385-7395 . Bibcode : 2017ApOpt..56.7385M . doi : 10.1364/AO.56.007385 . PMID 29048060 . 
  6. ↑ هوانغ، إس إم؛ بلاسكوفسكي، أ؛ شي، سي جي؛ بيك، إم إس (1988). "نظام تصوير تدفق الدم المقطعي القائم على السعة". رسائل الإلكترونيات . 24 (7): 418-19 . Bibcode : 1988ElL....24..418H . doi : 10.1049/el:19880283 .
  7. ^ فان آرل، دبليو. بالينستين، WJ؛ دي بينهاور، J؛ ألانتسيس، تي؛ بال، س؛ باتنبورغ، J. سيجبرس، J (2015). “صندوق أدوات ASTRA: منصة لتطوير الخوارزمية المتقدمة في التصوير المقطعي الإلكتروني”. الفحص المجهري . 157 : 35– 47. دوى : 10.1016/j.ultramic.2015.05.002 . اتش دي ال : 10067/1278340151162165141 .
  8. ↑ كروثر، ر.أ.؛ ديروسير، د.ج.؛ كلوج، أ.؛ س، ف.ر. (23-06-1970). "إعادة بناء بنية ثلاثية الأبعاد من الإسقاطات وتطبيقها على المجهر الإلكتروني". وقائع الجمعية الملكية بلندن، السلسلة أ . 317 (1530): 319-340 . رمز Bibcode : 1970RSPSA.317..319C . doi : 10.1098/rspa.1970.0119 . ISSN 0080-4630 . S2CID 122980366 .  
  9. ↑ التصوير المقطعي الإلكتروني: طرق التصوير ثلاثي الأبعاد لهياكل الخلية (الطبعة الثانية ) . نيويورك: سبرينغر. 2006. ص 3. ISBN   9780387690087. OCLC 262685610 . 
  10. ↑ مارتن، مايكل سي؛ دابات-بلوندو، شارلوت؛ أونغر، ميريام؛ سيدلماير، جوليا؛ باركنسون، ديلورث واي؛ بيشتل، هانز إيه؛ إلمان، باربرا؛ كاسترو، جوناثان إم؛ كيلويت، ماركو؛ بوشكه، ديفيد؛ أوغل، بريندا؛ ناس، مايكل جيه؛ هيرشموجل، كارول جيه (سبتمبر 2013). "التصوير الطيفي ثلاثي الأبعاد باستخدام التصوير المقطعي الطيفي بالأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه السنكروتروني". Nature Methods . 10 (9): 861–864 . doi : 10.1038/nmeth.2596 . PMID 23913258. S2CID 9900276 .  
  11. ↑ Cramer, A., Hecla, J., Wu, D. et al. التصوير المقطعي المحوسب الثابت للفضاء والبيئات الأخرى ذات الموارد المحدودة. Sci Rep 8, 14195 (2018).
  12. ↑ VB Neculaes, PM Edic, M. Frontera, A. Caiafa, G. Wang and B. De Man, “Multisource X-Ray and CT: Lessons Learned and Future Outlook,” in IEEE Access, vol. 2, pp. 1568–1585, 2014, doi: 10.1109/ACCESS.2014.2363949.
  13. ↑ أحدي، مجتبى؛ عيسى، مريم؛ ساريبان، م. إقبال؛ حسن، و.ز.و. (ديسمبر 2015). "تحديد موقع الأورام ثلاثي الأبعاد في التصوير المجهري الميكروي البؤري للكشف عن سرطان الثدي" (ملف PDF) . رسائل تكنولوجيا الميكروويف والبصريات . 57 (12): 2917-2929 . doi : 10.1002/mop.29470 . S2CID 122576324 . 
  14. ↑ بوشنيغ، ب.؛ بيركيبيل، س.؛ فليمنغ، أ. ج.؛ كولر، ج.؛ إمتسيف، ك.؛ سيلر، ت.؛ رايلي، ج. د.؛ أمبروش-دراكسل، س.؛ نتزر، ف. ب.؛ رامزي، م. ج. (30 أكتوبر 2009). "إعادة بناء كثافات المدارات الجزيئية من بيانات الانبعاث الضوئي". مجلة ساينس . 326 (5953): 702-706 . Bibcode : 2009Sci...326..702P . doi : 10.1126/science.1176105 . PMID 19745118. S2CID 5476218 .  
  15. ^ فان آرل، دبليو. بالينستين، WJ؛ غير قادر ، ج. جانسينز، إي؛ بليتشرودت، ف؛ دابرافولسكي، أ؛ دي بينهاور، J؛ باتنبورغ، J. سيجبرس، J (فبراير 2016). “التصوير المقطعي بالأشعة السينية السريعة والمرنة باستخدام مجموعة أدوات ASTRA”. البصريات اكسبريس . 24 (22): 25129-25147 . دوى : 10.1364/OE.24.025129 . اتش دي ال : 10067/1392160151162165141 .
  16. ↑ دونوهيو، بي سي؛ بنغتسون، إس؛ دونغ، إكس بي؛ غوستلينغ، إن جيه؛ هولدتغرين، تي؛ كانينغهام، جيه إيه؛ ين، سي؛ يو، زد؛ بينغ، إف؛ ستامبانوني، إم (10 أغسطس 2006). "التصوير المجهري المقطعي بالأشعة السينية السنكروترونية للأجنة الأحفورية". مجلة نيتشر . 442 (7103): 680-683 . Bibcode : 2006Natur.442..680D . doi : 10.1038/nature04890 . PMID 16900198. S2CID 4411929 .  
  17. ↑ "المساهمون في المجلد 21" . المعادن، والميكروبات، والمعادن - الجانب البيوجيوكيميائي للحياة . دي جرويتر. 2021. الصفحات: xix– xxii. doi : 10.1515/9783110589771-004 . ISBN  9783110588903. S2CID 243434346 . 
  18. ↑ بانهارت، جون، محرر. أساليب التصوير المقطعي المتقدمة في بحوث وهندسة المواد. دراسات في فيزياء وكيمياء المواد. أكسفورد؛ نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد، 2008.
  19. ↑ بولاك، ب. (ديسمبر 1953). "تجارب مع التصوير المسطح" . مجلة الصدر . 24 (6): 663-669 . doi : 10.1378/chest.24.6.663 . ISSN 0012-3692 . PMID 13107564. تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2011 .  {{cite journal}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  20. ↑ ليتلتون، جيه تي. "التصوير المقطعي التقليدي" (ملف PDF) . تاريخ العلوم الإشعاعية . الجمعية الأمريكية للأشعة السينية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2014 .