Rentgenová počítačová nano tomografie polymerních strukturovaných bio materiálu

Abstract

Tato práce se zaměřuje na pokročilou zobrazovací technologii, rentgenovou počítačovou tomografii (CT). Tato nedestruktivní technika je využívána pro výzkum různých biomateiálů ve tkáňovém inženýrství a materiálové vědě obecně (skafoldy, polymery, keramické materiály, kompozity aj.). Vizualizace a kvantifikace ve 3D jsou výhodné v rámci multidisciplinárního přístupu, který je často v těchto odvětvích uplatňován. Záměr této práce lze rozdělit do dvou oblastí. Prvním tématem je optimalizace měřicí procedury různých měkkých materiálů pomocí CT s laboratorními rentgenovými zdroji. To zahrnuje převážně zobrazování ve fázovém kontrastu, konkrétně metodu volného šíření záření (VŠZ). Tato práce teoreticky popisuje VŠZ a demonstruje tento jev na řadě experimentů. Následné nezbytné zpracování dat získaných VŠZ je implementováno a vyhodnoceno na základě míry zlepšení obrazových dat. Druhé téma ukazuje konkrétní aplikace CT v materiálovém inženýrství. Několik studií s různými CT zařízeními ukazuje příklady možných aplikací a obrazového zpracování. Příklady korelace CT dat s jinými doplňkovými technikami ukazují, jak může být CT aplikována v multioborovém přístupu ke komplexnímu řešení vědeckých problémů.This thesis is focused on an advanced imaging method X-ray computed nanotomography (CT). This non-destructive technique is used for the research of various biomaterials in tissue engineering and material science in general (scaffolds, polymers, ceramics, composites, etc.). Visualisation and quantification in 3D are advantageous in multidisciplinary approach usually applied in these fields. The objective of the thesis is divided into two topics. The first topic is about optimisation of the measurement procedure for various soft materials by CT with the laboratory X-ray sources. Mostly, the phase contrast propagation-based CT imaging (PBI) is involved here. This work theoretically describes the PBI and demonstrates this phenomenon via several sets of measurements. The necessary post-processing of PBI data is implemented and evaluated based on data quality enhancement. The second topic shows specific applications of CT in material engineering. Several studies with different CT devices show a few examples of possible applications and image processing options. Examples of correlation of CT with other complementary techniques show how CT can be applied in a multidisciplinary approach to solving complex scientific problems.