Driedimensionale (3D) computertomografie is een veelgebruikte technologie die de externe en interne structuur van een object visualiseert door een reeks tweedimensionale afbeeldingen samen te stellen die achtereenvolgens over of eromheen zijn genomen. Echter, zoals iedereen die een medische MRI-scan heeft gehad zich zal herinneren, dit type 3D-reconstructie vereist dat het onderwerp tijdens het opnameproces bewegingsloos is, wat minuten kan duren. Het vastleggen van een 3D-structuur die in de loop van de tijd verandert of vervormt, is veel moeilijker, en bestaande benaderingen leveren vaak reconstructies op die worden ontsierd door beeldartefacten en gedeeltelijke oppervlakken.

Guangming Zang, Ramzi Idoughi en hun collega's, onder leiding van Wolfgang Heidrich's bij KAUST, hebben een nieuwe vierdimensionale beeldvormingsmethode ontwikkeld die de kwaliteit van dergelijke ruimte-tijdtomografie voor snel vervormende objecten enorm verbetert.

"De grootste uitdaging is wanneer de vervorming zo snel is dat de scanner maar een paar afbeeldingen kan vastleggen voordat de vervorming significant wordt, " legt Zang uit. "Het probleem is dan om zeer gedetailleerde 3D-objecten te reconstrueren met slechts een paar projecties met veel minder informatie dan beschikbaar zou zijn bij het reconstrueren van statische objecten."

Het team pakte de uitdaging in twee delen aan. Eerst, ze hebben de opnamevolgorde aangepast om de scans in de loop van de tijd beter te verdelen. Vervolgens, ze creëerden een algoritme dat de reconstructie op een bepaald tijdstip mogelijk maakt door gebruik te maken van informatie uit eerdere en volgende acquisitiestappen.

"Dit is een belangrijke stap in de richting van het nuttig maken van 3D-tomografie voor het onderzoeken van interne structuren van objecten wanneer veranderingen tijdens het scannen niet kunnen worden vermeden, " zegt Zang.