ASTRA: All Scale Tomographic Reconstruction Antwerp

ASTRA Logo Er zijn veel situaties denkbaar waar men erin geïnteresseerd is hoe een zeker object er van binnen uitziet, zonder dat men het inwendige rechtstreeks kan bekijken. Voor dokters kan het cruciaal zijn om voor een operatie over drie-dimensionale beelden van de patiënt te kunnen beschikken. In de halfgeleider-industrie kunnen beelden van het inwendige van chips gebruikt worden voor controle op productiefouten in een vroeg stadium. Visualisaties van nano-deeltjes leiden tot waardevolle nieuwe inzichten voor Materiaalwetenschappers; Microbiologen zijn geïnteresseerd in drie-dimensionale beelden van menselijke cellen.

In veel gevallen is het mogelijk om projectiebeelden op te nemen van zo'n object. Neem als voorbeeld een medische X-stralenfoto. De foto bevat beeldinformatie over de organen van de patiënt, maar toch is het niet mogelijk om met een enkele X-stralenfoto de exacte ruimtelijke positie van de organen te bepalen. Als organen achter elkaar liggen, in de richting waarin de foto werd genomen, is het niet mogelijk om te zien welk orgaan voor ligt en welk achter. Veel verschillende technieken kunnen worden gebruikt om projectiebeelden op te nemen, afhankelijk van het soort object. In de Nanowetenschappen bijvoorbeeld, worden hiervoor elektronenmicroscopen gebruikt in plaats van X-stralenapparatuur. Hoewel een enkel projectiebeeld veel waardevolle informatie kan geven over de structuur van het object, is het niet mogelijk hieruit een drie-dimensionaal beeld te bekomen.

FASTRA Team

Gelukkig is het vaak mogelijk een drie-dimensionaal beeld van het object te berekenen, uit een serie projectiebeelden. Een projectiebeeld komt altijd overeen met een zekere kijkrichting. Als er veel projectiebeelden worden opgenomen, vanuit verschillende hoeken, zal elk beeld weer nieuwe informatie toevoegen over het object. Deze beelden kunnen dan worden gecombineerd tot een drie-dimensionaal beeld. Dit proces heet tomografie.

Het bekendste voorbeeld van tomografie vinden we in de medische CT-scanner. Een CT-scanner bevat een X-stralenbron en één of meer X-stralencamera's, die rond de patiënt draaien en zo een reeks van beelden opnemen. De berekende drie-dimensionale beelden van de patiënt zijn doorgaans zeer nauwkeurig.

Veel minder bekend is het feit dat tomografie ook toepassingen heeft buiten het medisch vakgebied. Tomografie wordt gebruikt op alle lengteschalen: het wordt toegepast om de posities van atomen in nanokristallen te bepalen, maar ook om de vorm van sterrenstelsel te onderzoeken. Ook tussen deze twee extrema bevinden zich veel nuttige toepassingen van tomografie.

VisionLab

De meeste onderzoeksgroepen die zich bezig houden met tomografie richten zich op een specifiek toepassingsgebied, zoals Medische beeldvorming of Materiaalwetenschap. Toch hebben de reconstructieproblemen uit deze toepassingen heel veel gemeenschappelijke kenmerken, en kunnen ze vaak met soortgelijke methoden worden opgelost.

IBBT

ASTRA is een onderzoeksgroep die deel uitmaakt van het Visielab van de Universiteit Antwerpen. Het onderzoek van ASTRA richt zich op het hele spectrum van tomografieproblemen, op alle lengteschalen. Door de gemeenschappelijke problemen voorop te stellen, in plaats van de aandacht te richten op een specifieke toepassing, worden technieken ontwikkeld die in diverse toepassingsgebieden kunnen worden gebruikt. ASTRA wordt gefinancierd door de Vlaamse overheid en het IBBT.