Možnosti využití RTG a CT diagnostiky (ne) jen v elektrotechnice – 4. část

Biologické a speciální vzorky

V této části pojednávající o možnostech využití RTG a CT diagnostiky navážeme na příklady použitelnosti CT rekonstrukcí z předcházejícího dílu, kde jsme prezentovali zejména elektrické a mechanické vzorky. Tentokrát se zaměříme na biologické vzorky, které lze také s využitím této technologie diagnostikovat.

Obr. 1 3D voxelový model mouchy domácí

Jedním z prvních biologických vzorků skenovaných v naší laboratoři, byla moucha domácí (musca domestica), která sešla přirozenou smrtí a byla nalezena suchá na okně. Na základě získaných dat byl vytvořen 3D model, viz obrázek 1, který byl, mimo jiné, využit i pro prezentační účely 3D tiskárny, která je součástí vybavení našich laboratoří. S použitím volně dostupného software a červenomodrých brýlí lze model mouchy zobrazit i v celé jeho trojrozměrné kráse, jak ukazuje obrázek 2.

Obr. 2 Trojrozměrný obraz mouchy domácí (nutno použít červeno-modré brýle)

Po několika prezentacích mouchy přišel do našich laboratoří požadavek na provedení měření a zobrazování vnitřních struktur hmyzu a dalších živých organismů. Vše s cílem potenciální spolupráce s muzejními obory, zaměřené především na jednu konkrétní představu, a to zobrazení živočichů zakonzervovaných v jantaru. Jako testovací organismus byla zvolena sršeň obecná (vespa crabro), která opět sešla přirozenou smrtí a byla nalezena v blízkosti opuštěného hnízda. 3D rekonstrukce i základní měření sršně bylo provedeno ve vyšším rozlišení než předchozí moucha. S použitím postprocessingu pak lze zobrazit i jemné detaily, například detail hlavičky, viz obrázek 5. Využít lze také zprůhlednění, které nabízí možnost zkoumání detailů. Viz např. obrázek 6, který zobrazuje tykadlo i s jeho vnitřní strukturou.

Obr. 3 Sršeň obecná – biologická předloha	Obr. 4 Sršeň obecná – CT rekonstrukce

Trochu z jiného odvětví je například skenování odlitků zubů z důvodu jejich snazší archivace. Příklad naskenované čelisti je na obrázku 7. Použití CT se zdá v tomto případě zbytečné, když je možné využívat například optický 3D skener, CT má ale značné výhody. Hlavní z nich je eliminace problémů s rekonstrukcí hodně členitých či nepřístupných prostor. CT sken nabízí také velkou výhodu v úspoře času, po optimalizaci trvá řádově jednotky minut.

Obr. 5 Sršeň obecná – CT rekonstrukce, detail	Obr. 6 Sršeň obecná – CT rekonstrukce, transparentní detail

Jak je vidět z uvedených příkladů, je použitelnost CT technologie technických RTG zařízení možná i pro biologické vzorky a nabízí tak další velmi široké možnosti jejich využití. Zásadní výhodou technických rentgenových kontrolních zařízení je, oproti například lékařským přístrojům, dosažitelné rozlišení rekonstrukce. Například RTG zařízení, které je používáno v našich laboratořích, je schopno dosáhnout rozlišení snímku až téměř 1μm na voxel (voxel, neboli volumetric element, je částice objemu v pravidelné mřížce 3D prostoru, analogie s pixelem v 2D prostoru).

Obr. 7 CT rekonstrukce čelisti

Samozřejmě že i CT technologie má určitá omezení. Hlavní potenciální nevýhodou skenování biologických vzorků za pomoci RTG diagnostického zařízení takovéhoto typu, který je instalován ve vývojových a diagnostických laboratořích LVR, je skutečnost, že se vzhledem ke statické RTG trubici musí otáčet sám vzorek. Pokud by tedy bylo potřeba skenování hmotnějších a především měkkých tkání, jako je například laboratorní potkan (rattus norvergicus var. alba), budou samozřejmě vysoké požadavky na stabilizaci vzorku. K této stabilizaci se dá využít například zalití vzorku do epoxidové pryskyřice nebo jeho hluboké zmražení tak, aby v průběhu skenování (otočení o 360°) nedocházelo ke změně polohy vzhledem k ose otáčení.

Kolektiv autorů:

Ing. Petr Ježdík, Ph.D.

Ing. Karel Dušek, Ph.D.

Ing. Michal Brejcha

Ing. Lenka Hájková

Ing. Ladislav Pospíšil

www.lvr.fel.cvut.cz