Optimización del método de Paganin para la recuperación de fase en imágenes de contraste de rayos X

El presente trabajo aborda la optimización del método de Paganin para la recuperación de fase en imágenes de contraste de rayos X. El artículo se centra en el análisis de la aplicabilidad y eficacia de diversas aproximaciones matemáticas y técnicas experimentales con imágenes simuladas en Geant4 y o...

Full description

Autores:: Medrano Hernández, Jhoan Manuel

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2024

Institución:: Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Repositorio:: RIUD: repositorio U. Distrital

Idioma:

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description	El presente trabajo aborda la optimización del método de Paganin para la recuperación de fase en imágenes de contraste de rayos X. El artículo se centra en el análisis de la aplicabilidad y eficacia de diversas aproximaciones matemáticas y técnicas experimentales con imágenes simuladas en Geant4 y otras tomadas en el laboratorio. Para ello, se modifica al algoritmo original de Paganin, incluyendo una aproximación a órdenes superiores en la serie de Taylor y la adaptación del método a fuentes policromáticas a través de la discretización del espectro de energía. Para ello, se simuló un tubo de aire con un ánodo de Tugnsteno a 28kV. Los resultados de simulaciones y experimentos demuestran que aunque la aproximación a segundo orden no ofrece mejoras significativas sobre el método original (El CNR de la imagen no mejoró más allá del 5% respecto al método original), la adaptación para fuentes policromáticas sí cambia la amplitud de la fase recuperada, aunque no mejora la resolución de las imágenes. Además, se introduce una variante del método para manejar muestras con múltiples materiales, lo que amplía sus aplicaciones en el diagnóstico médico por imágenes. Este trabajo destaca la robustez del método de Paganin en la recuperación de fase de rayos X y sugiere futuras direcciones para refinamientos adicionales, especialmente en la gestión de la diversidad espectral y la diferenciación material en las muestras analizadas.
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Los resultados de simulaciones y experimentos demuestran que aunque la aproximación a segundo orden no ofrece mejoras significativas sobre el método original (El CNR de la imagen no mejoró más allá del 5% respecto al método original), la adaptación para fuentes policromáticas sí cambia la amplitud de la fase recuperada, aunque no mejora la resolución de las imágenes. Además, se introduce una variante del método para manejar muestras con múltiples materiales, lo que amplía sus aplicaciones en el diagnóstico médico por imágenes. Este trabajo destaca la robustez del método de Paganin en la recuperación de fase de rayos X y sugiere futuras direcciones para refinamientos adicionales, especialmente en la gestión de la diversidad espectral y la diferenciación material en las muestras analizadas.This work addresses the optimization of the Paganin method for phase retrieval in X-ray phase contrast imaging. The article focuses on analyzing the applicability and effectiveness of various mathematical approaches and experimental techniques with images simulated in Geant4 and others taken in the laboratory. To this end, the original Paganin algorithm is modified, including a higher-order approximation in the Taylor series and the adaptation of the method to polychromatic sources through the discretization of the energy spectrum. For this purpose, an air tube with a Tungsten anode at 28kV was simulated. The results of simulations and experiments show that although the second-order approximation does not offer significant improvements over the original method (the CNR of the image did not improve beyond 5% compared to the original method), the adaptation for polychromatic sources does change the amplitude of the recovered phase, although it does not improve the resolution of the images. Additionally, a variant of the method is introduced to handle samples with multiple materials, which expands its applications in medical imaging diagnostics. This work highlights the robustness of the Paganin method in X-ray phase retrieval and suggests future directions for additional refinements, especially in managing spectral diversity and material differentiation in the analyzed samples.pdfRayos XRecuperación de faseAngiografíaOptimizaciónLicenciatura en Física -- Tesis y disertaciones académicasRayos XDiágnostico por imágenesMétodos de simulaciónAnálisis de imágenesX RaysAngiographyPhase RetrievalOptimizationOptimización del método de Paganin para la recuperación de fase en imágenes de contraste de rayos XOptimization of the Paganin Method for Phase Retrieval in X-ray Phase Contrast ImagingbachelorThesisPasantíahttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fAbierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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