diplomová práce

Využití fázového kontrastu v rentgenové počítačové tomografii

Text práce 7.12 MB

Autor práce: Ing. Dominika Kalasová, Ph.D.

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Oponent: Mgr. Libor Švéda, Ph.D.

Abstrakt:

Rentgenová počítačová tomografie umožňuje nedestruktivní 3D zobrazování vnitřní struktury objektů, je však omezena absorpčními vlastnostmi látek. Zobrazování ve fázovém kontrastu umožňuje pozorování vzorků s nízkou absorpcí nebo částí, jež mají absorpci velmi podobnou. Kvůli požadavkům na prostorovou koherenci záření bylo zobrazování ve fázovém kontrastu dlouhou dobu omezeno na synchrotronové zdroje nebo na speciální techniky. S rozvojem techniky je dnes možné použití těchto metod i na laboratorních zdrojích. Tato práce podává základní přehled dnes používaných metod zobrazování ve fázovém kontrastu s důrazem na metodu volného šíření záření. Ukazuje příklady použití této metody a aplikaci tzv. phase retrieval algoritmu na datech z tomografických systémů RIGAKU Nano3DX a GE phoenix v|tome|x L240 v Laboratoři rentgenové mikro a nanotomografie CEITEC VUT.

Klíčová slova:

počítačová tomografie, fázový kontrast, rentgenový fázový kontrast, získání fáze

Termín obhajoby

21.6.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá zobrazením ve fázovém kontrastu v oblasti rentgenové počítačové tomografie. Zobrazení ve fázovém kontrastu patří na synchrotronových zařízení mezi standardní zobrazovací metody. S technickým vývojem rentgenových trubic se začíná tato technika využívat i v laboratorních zařízeních.
V práci jsou teoreticky popsány možnosti fázového zobrazení a konkrétně se zaměřuje na metodu volného šíření, která je dostupná v rámci laboratorních systémů. Na základě literatury stanovuje podmínky pro vznik fázového jevu v systémech používajících polychromatický zdroj. Studentka vytvořila postup pro zpracování rentgenových snímků s využitím nástroje ANKAphase, který upravuje kontrast výsledných tomografických dat.  Pro účel hodnocení kvality získaných dat jsou v práci zavedeny kritéria. Zobrazení ve fázovém kontrastu jsou demonstrovány na několika vzorcích, které byly měřeny pomocí mikroCT systému od GE a nanoCT systému od výrobce RIGAKU. Tomografické měření studentka samostatně realizovala v rámci laboratoři rentgenové počítačové tomografie ve výzkumném centru CEITEC VUT. Na základě demonstračních měření jsou oba systémy následně hodnoceny.
Dosažené výsledky diplomové práce bude studentka publikovat na mezinárodní konferenci XTOP 2016 (13th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging). K řešení diplomového tématu i k práci v laboratoři přistoupila velmi svědomitě. Tímto považuji cíle diplomové práce za splněné. Formální i stylistickou úroveň práce vnímám jako velmi dobrou. Doporučuji diplomovou práci k obhajobě a hodnotím ji výsledným klasifikačním stupněm A/ výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Libor Švéda, Ph.D.

Práce Dominiky Kalasové se týká velmi zajímavé části rentgenového zobrazování, které se velmi úspěšně využívá při práci na synchrotronech pro zobrazování biologických ale i materiálových vzorků, ale které si razí cestu i do laboratorních zařízení na bázi běžných rentgenek. Z tohoto pohledu se jedná o velmi perspektivní práci, která navíc, protože je psána česky, může pomoci dalším studentům při seznamování s touto problematikou.
Po formální stránce zde nalezneme tři hlavní části. První se týká principů interakce rtg. záření s materiálem a obecně rentgenové tomografii. Další se pak věnuje zběžně několika metodám fázového kontrastu, které se používají i v běžné laboratoři. Poslední pak popisuje vlastní experimenty s fázovým kontrastem na dostupných zařízeních. Práce, jak už bylo zmíněno, je psána česky (obecně kvalitní a srozumitelná čeština, bez zbytečných chyb). To ale s sebou přináší i některé otazníky při převodu
anglické terminologie do češtiny (viz. terminologie níže), které nicméně nijak neubírají na srozumitelnosti.
První dvě části jsou psány velmi přehledně, s důrazem na kvalitní matematický popis problému a odkazy na odpovídající literaturu. Vysoce hodnotím kvalitu grafů a vysvětlujících obrázků. Ve třetí části bych si nicméně dovedl představit ještě doplnění o některé další informace a vysvětlení (viz. některé dotazy níže), např. proč data z tomografu GE nebyla podrobena phase retrieval algoritmu, proč biologický vzorek byl detekován pouze na zařízení Rigaku (GE nebylo vhodné nebo to bylo z časových důvodů?). Přitom však to, co v práci uvedeno je, je logické a logicky členěné. Autorka zde velmi přesvědčivě demonstruje použitelnost v její práci uvedených postupů na vzorky jak materiálové, tak biologické. Velmi pozitivní je aplikace na takové vzorky, které jsou potřeba v reálné práci jejích kolegů, nikoli pouze typizovaných nebo standardních vzorků.
Předložená práce je dle mého soudu velmi kvalitní. Práci doporučuji přijmout k obhajobě a po zodpovězení dotazů navrhuji klasifikovat stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A