Studio in 3D della struttura interna di un oggetto
High Dynamic CT
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In cosa consiste la tecnologia?
La tecnica di imaging basata sulla micro-tomografia computerizzata (CT) a raggi X è divenuta un importante strumento di indagine per lo studio e l’analisi della struttura interna della materia. La CT rappresenta un’estensione naturale della radiografia utilizzata inizialmente solo in ambito ospedaliero e si sostanzia in un metodo non distruttivo per lo studio quantitativo e qualitativo della struttura interna di un oggetto in 3D, con un interesse principale nell’estrazione di informazione fisica attraverso l’analisi quantitativa delle immagini.
A che esigenza risponde?
La varietà e complessità strutturale e composizionale degli oggetti di studio è una sfida per la tecnica CT convenzionale, che non è sempre in grado di estrarre informazioni puntuali su tutto il campione.
In particolare, in presenza di campioni composti da più materiali con geometrie complesse, diventa molto difficile trovare un compromesso che garantisca una elevata qualità delle ricostruzioni finali tenuto conto che a ciascun materiale e forma è associabile uno specifico intervallo energetico che più si adatta alla sua visualizzazione.
Di recente, per superare queste limitazioni sono state introdotte metodologie applicabili alle fasi di acquisizione del dato e/o a quella di pre-processing.
Un approccio consiste nella procedura di “data fusion” basato sui concetti, elaborati per la fotografia digitale, dello “high dynamic range” (HDR). Nella procedura fotografica, immagini ottenute a diverse esposizioni vengono combinate per ottenere un’immagine risultante in cui tutte le parti siano esposte in maniera equilibrata con un maggiore contrasto finale. L’applicazione in ambito CT consiste nella produzione di differenti set di proiezioni ottenuti variando opportunamente lo spettro incidente sul campione. Dalla combinazione di tali immagini con specifici algoritmi matematici, che pesano opportunamente l’informazione delle differenti componenti visualizzate alle diverse energie, si estende il range dinamico dell’immagine estraendo il massimo di informazione di ogni componente per ogni proiezione (High Dynamic CT).
Quali sono i principali vantaggi della tecnologia?
Tale approccio è innovativo in campo radiologico dove, solitamente, si parte dai principi fisici dell’interazione per discriminare le varie componenti. È di recente introduzione e si avvale dell’esperienza, opportunamente declinata, sviluppata per l’image processing.
Il risultato dei test condotti (data fusion di immagini a molteplici acquisizioni con diversa energia e tempo di integrazione) ha prodotto un sensibile miglioramento dell’immagine finale permettendo di estrarre informazione di componenti che, nell’esposizione a singola energia, risultavano non o solo parzialmente visibili.
La tecnica, accordata con la successiva fase di ricostruzione, permette dunque di ottenere immagini volumetriche di oggetti complessi multifase mettendo in evidenza le componenti di interesse.
È tutelata?
La tecnologia non è stata brevettata, la ricerca proprietaria svolta in campo industriale ha carattere di riservatezza.
Quali sono le possibili applicazioni industriali?
La tecnologia proposta è applicabile in campo industriale nell’ambito di progetti di ricerca e sviluppo volti allo sviluppo/perfezionamento di prodotti industriali.
In particolare, visualizzare la struttura tridimensionale interna dei prodotti consente di:
- Ottimizzare i processi di produzione
- Analizzare eventuali difettosità
- Realizzare reverse engineering
- Monitorare il prodotto nel tempo
- Analizzare l’effetto di processi chimici e/o meccanici sul prodotto
- Condurre indagini metrologiche e di conformità