Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Laboratory x-ray fluorescence tomography for high-resolution nanoparticle bio-imaging
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.ORCID-id: 0000-0003-2723-6622
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.ORCID-id: 0000-0002-9637-970X
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik.ORCID-id: 0000-0002-9487-669X
Vise andre og tillknytning
2014 (engelsk)Inngår i: Optics Letters, ISSN 0146-9592, E-ISSN 1539-4794, Vol. 39, nr 9, s. 2790-2793Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

We demonstrate that nanoparticle x-ray fluorescence computed tomography in mouse-sized objects can be performed with very high spatial resolution at acceptable dose and exposure times with a compact laboratory system. The method relies on the combination of the 24 keV line-emission from a high-brightness liquid-metal-jet x-ray source, pencil-beam-forming x-ray optics, photon-counting energy-dispersive detection, and carefully matched (Mo) nanoparticles. Phantom experiments and simulations show that the arrangement significantly reduces Compton background and allows 100 mu m detail imaging at dose and exposure times compatible with small-animal experiments. The method provides a possible path to in vivo molecular x-ray imaging at sub-100 mu m resolution in mice.

sted, utgiver, år, opplag, sider
2014. Vol. 39, nr 9, s. 2790-2793
Emneord [en]
Computerized tomography, Experiments, High energy forming, Mammals, Optical tomography, High brightness, High resolution, Laboratory system, Phantom experiment, Photon counting, Very high spatial resolutions, X ray fluorescence, X-ray fluorescence computed tomography
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-146145DOI: 10.1364/OL.39.002790ISI: 000335496400067Scopus ID: 2-s2.0-84899677765OAI: oai:DiVA.org:kth-146145DiVA, id: diva2:723009
Forskningsfinansiär
Swedish Research Council
Merknad

QC 20140610

Tilgjengelig fra: 2014-06-10 Laget: 2014-06-09 Sist oppdatert: 2018-08-15bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. Laboratory x-ray fluorescence tomography
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Laboratory x-ray fluorescence tomography
2018 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

X-ray fluorescence (XRF) tomography is an emerging bio-imaging modality with potential for high-resolution molecular imaging in 3D. In this technique the fluorescence signal from targeted nanoparticles (NPs) is measured, providing information about the spatial distribution and concentration of the NPs inside the object. However, present laboratory XRF tomographysystems typically have limited spatial resolution (>1 mm) and suffer from long scan times and high radiation dose even at high NP concentrations, mainly due to low efficiency and poor signal-to-noise ratio (SNR). Other macroscopic biomedical imaging methods provide either structural information with high spatial resolution (e.g., CT) or functional/molecularinformation with lower resolution (e.g., PET).

In this Thesis we present a laboratory XRF tomography system with high spatial resolution (sub-200 μm), low NP concentration and vastly reduced scan times and dose, opening up the possibilities for in vivo small-animal imaging research. The system consists of a high-brightness liquid-metal-jet microfocus x-ray source, x-ray focusing optics and two photon counting detectors. By using the source’s characteristic 24 keV line emission together with spectrally matched molybdenum NPs the Compton background is greatly reduced, increasing the SNR. Each measurement provides information about the spatial distribution and concentration of the NPs, as well as the absorption of the object. An iterative method is used to get aquantitative reconstruction of the XRF image. The reconstructed absorption and XRF images are finally combined into a single 3D overlay image.

Using this system we have demonstrated high-resolution dual CT and XRF imaging of both phantoms and mice at radiation doses compatible with in vivo small-animal imaging.

Abstract [sv]

Röntgenfluorescenstomografi (RFT) är en framväxande avbildningsteknik med potential för högupplöst molekylär avbildning i 3D. Den här tekniken mäter fluorescenssignalen från nanopartiklar vilket ger information om både nanopartiklarnas distribution och koncentration inuti objektet. Nuvarande kompakta system har begränsad upplösning (>1 mm), långa mättider och hög stråldos även vid höga koncentrationer av nanopartiklar, främst på grund av låg effektivitet och dåligt signal-brus-förhållande. Andra makroskopiska avbildningsmetoder ger antingen morfologisk information med hög upplösning (e.g., datortomografi) eller funktionell/molekylär information med lägre upplösning (e.g., positronemissionstomografi).

I denna avhandling presenterar vi ett kompakt RFT-system med hög upplösning (200 μm), låg nanopartikelkoncentration och drastiskt reducerade mättider och dos, vilket öppnar upp möjligheter för in vivo-forskning på smådjur. Systemet består av en metallstrålekälla, röntgenoptik och två fotonräknande detektorer. Genom att använda källans karakteristiska emissionslinje vid 24 keV tillsammans med spektralt matchade molybden-nanopartiklar minskar bakgrunden från Comptonspridning drastiskt, vilket ökar signal-brus-förhållandet. Varje mätning ger både information om nanopartiklarnas distribution och koncentration, samt om objektets absorption. En iterativ metod används för att ge en kvantitativ rekonstruktion av röntgenfluorescensbilden. De rekonstruerade röntgenfluorescens- och absorptionsbilderna kombineras slutligen till en enda 3D-bild.

Med det här systemet har vi demonstrerat högupplöst avbildning av både fantomer och möss vid stråldoser som är kompatibla med in vivo-avbildning av smådjur.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2018. s. xi, 67
Serie
TRITA-SCI-FOU ; 2018:16
Emneord
x-ray, fluorescence, x-ray fluorescence, nanoparticle, xrf, xfct, tomography
HSV kategori
Forskningsprogram
Fysik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-233149 (URN)978-91-7729-796-3 (ISBN)
Disputas
2018-09-07, FR4, Albanova Universitetscentrum, Roslagstullsbacken 21, Stockholm, 13:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Merknad

QC 20180816

Tilgjengelig fra: 2018-08-16 Laget: 2018-08-15 Sist oppdatert: 2018-08-16bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopus

Personposter BETA

Hertz, Hans M.Larsson, Jakob C.Larsson, Daniel H.

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Hertz, Hans M.Larsson, Jakob C.Lundström, UlfLarsson, Daniel H.Vogt, Carmen
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
Optics Letters

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 186 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf