Samenvattende nota's van het vak 'geavanceerde chemische analyse, beeldvorming en verwerking' onderwezen door professor Van Hengel, Bacher en Vanhove. Samenvatting gebaseerd op PowerPoints en hoorcolleges.
CHEMISCHE BEELDVORMING,
ANALYSE EN VERWERKING
Macroscopische beeldvormingstechnieken ..............................................................................2
X-straal beeldvorming en CT (computed tomography)............................................................3
Nucleaire beeldvormingstechnieken.....................................................................................6
MRI = magnetic resonance imaging .................................................................................... 12
In vivo optical imaging ........................................................................................................ 15
Microscopische beeldvormingstechnieken ............................................................................. 19
Fysische grondbeginselen .................................................................................................. 19
Beeldvormingstechnieken .................................................................................................. 24
Selectie van microscopische en cytologische technieken in biomedisch onderzoek ............. 27
Preparatie van materiaal: kleuringen weefsel ...................................................................... 33
Moderne microscopen en technieken ................................................................................. 38
Morfologisch moleculaire technieken..................................................................................... 41
Technieken voor lokalisatie van specifieke bestanddelen..................................................... 41
,Macroscopische beeldvormingstechnieken
− Macroscopische = klinische = medische beeldvorming
• Radiologie: US + CT + MR
• Nucleaire geneeskunde: SPECT + PET
− Evolutie in bio-imaging
• Heden: microscopische en macroscopische beeldvorming = apart
o Eigen onderzoekslijnen
o Weinig communicatie
• Toekomst: brugvorming = molecule en mens dichter bij elkaar brengen
o Complexe systemen vertonen structuur op veel schalen
- Complex systeem = menselijk lichaam
- Schalen = macroscopisch tot microscopisch
Bv. atomen – moleculen – organellen – cellen – weefsels – organen - …
➔ processen op kleine schaal kunnen die op grote schaal beïnvloeden
o Gebruik alle beschikbare onderzoeksinfrastructuur
o Gap
- X-as = massa bestuurd d.m.v. beeldvorming [gram]
- Y-as = ruimtelijke resolutie van beeldvormingssysteem [mm3]
! gaat van onder = hoog – naar boven = laag
- Microscopische beeldvorming
▪ Goede ruimtelijke resolutie = μm range
▪ Lage massa = weefselcoupes
- Macroscopische beeldvorming
▪ Minder ruimtelijke resolutie = mm range
▪ Hoge massa = volledig lichaam
➔ oplossing: preklinische medische beeldvorming
− Preklinische medische beeldvorming
= medische beeldvormingstechniek toegepast op kleine proefdieren
• Sterkere ruimtelijke resolutie: 50-100 μm
o Factor 280 verschil in volume: mens = 70 kg rat = 250 g
= 6.5 keer kleiner in x-, y- en z-richting
= 6.5 keer betere ruimtelijke resolutie nodig
o Factor 2800 verschil in volume: mens = 70 kg muis = 25 g
= 14 keer kleiner in x-, y- en z-richting
= 14 keer betere ruimtelijke resolutie nodig
➔ 10 keer betere ruimtelijke resolutie nodig
• Extra modaliteit: optische beeldvorming van levende dieren
= bioluminescentie + fluorescentie
2
,X-straal beeldvorming en CT (computed tomography)
− 1900: 2D beeld van de anatomie van een hand met kogels
! Find – fight – follow-up
• Find = diagnose: verschillende kogels in hand
• Fight = behandeling: nauwkeurig kogels verwijderen
• Follow-up = opvolging: nieuwe X-straalbeeldvorming ter controle
Werking X-straalbeeldvorming
− X-stralenbron: genereert X-stralen
• Stroom sturen doorheen kathode
Kathode warmt op tot 2700 K
Vorming van negatief geladen elektronenwolk rond kathode
= thermo-ionic emission
Spanningsverschil aanleggen tussen kathode en anode = buisspanning = 80-120 kV
Versnelling van elektronen naar anode = buisstroom
o Elektronen worden afgeremd door atomen aanwezig in anode
= vrijgekomen energie = X-straling = Bremsstrahlung
o Elektron dringt binnen in atoom van anode
➔ stoot 1 elektron uit K-schil weg = open plaats voor elektron
➔ elektron uit L-schil springt naar open plaats
- Energieverschil = X-straal
! Grote atomen: röntgenstraal = pieken in spectrum
• X-straal spectrum: energieverlies gebaseerd op afbuiging van atomen in anode
! niet 1 bepaalde frequentie – maar grote variatie
o Ezichtbaar licht = 2-3 eV EX-stralen = 40-120 keV
o Voldoende energie om doorheen lichaam te stralen
• Focal spot = locatie waar elektronen botsen op anode
o Grootte = 1 mm
! bepaalt ruimtelijke resolutie
- Grote focal spot
▪ Meer X-stralen genereren per tijdseenheid
! warmt minder snel op
- Kleine focal spot
▪ Minder schaduwen: scherper
o Vertrekpunt bruikbare X-straling = kegelvormig
3
, − X-stralendetector: detecteert X-stralen
• Meet attenuatie/absorptie van X-stralen
o Geen attenuatie = wit
o Veel attenuatie = zwart
• Scintillator: 0.3 – 2.5 mm
o Zet X-straalfotonen om in zichtbaar lichtfotonen
- EX-stralen >>> Ezichtbaar licht
- 1 X-straalfoton ➔ groot aantal zichtbaar lichtfotonen (35-60/keV)
o Voorwaarden
- Materiaal met hoge densiteit: X-straalfotonen absorberen
- Zichtbaar licht = groen: TFT is gevoeligst voor groen
- Materiaal met transparantie: zichtbaar lichtfotonen niet absorberen
- Manipuleerbaar en mechanisch bewerkbaar materiaal
Bv. gadolinium-oxy-sulfide, cesium-iodine kristallen
• Fotodetector = thin-film transistor: 30 x 40 cm – 200 – 600 μm pixels
! hoe meer licht fotonen een pixel ontvangt – hoe hoger de opgebouwde spanning
o Detecteert gedurende exposure time
o Spanning evenredig met aantal fotonen: foton-integration
! geen foton-per-foton detectie – maar reeks fotonen per tijdseenheid
Werking computed tomography
= verschillende 2D beelden opnemen rond lichaam
➔ 3D beeld reconstrueren via beeldreconstructie
− Evolutie in apparatuur
• 1971
o Duratie: 5 minuten
o Matrix: 80 x 80 pixels
• 2024
o Duratie: secondes (4 rondes per seconde)
o Matrix : 1024 x 1024 pixels
! niet echt een 2D decector – maar detectorstrip
- Vermindert scatter (buiging) van X-stralen = verhoogt contrast
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper emmapot. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,99. Je zit daarna nergens aan vast.
