Berechnung und Anwendung von Kalibrierungsdaten für 3D-Polarized-Light-Imaging Messungen

Sontheimer, Kim

Bachelor Thesis

FZJ-2017-06829

Berechnung und Anwendung von Kalibrierungsdaten für 3D-Polarized-Light-Imaging Messungen

Sontheimer, K. (Corresponding author)FZJ*

2017

III, 46 (2017) = Fachhochschule Aachen, Bachelorarbeit, 2017

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/15536

Abstract: Das Verfahren des Three-dimensional Polarized Light Imaging (3D-PLI) wurde im Institut für Neurowissenschaften und Medizin am Forschungszentrum Jülich entwickelt. Damit ist es möglich Nervenfasern im Gehirn im Submillimeter-Bereich aufzunehmen und deren Verlauf zu rekonstruieren. Dazu werden Gehirne post mortem in 60μm dünne Scheiben geschnitten und mit einem speziell hierfür entwickelten rotierenden Polarimeter aufgenommen. Aus der transmittierten Lichtintensität kann schließlich der räumliche Verlauf der Nervenfasern rekonstruiert werden, um so einen 3D-Hirnatlas in mikroskopischer Auflösung zu erstellen. Die Qualität des Signals bei der Messung wird jedoch durch Faktoren wie Bildrauschen oder Unregelmäßigkeiten in der Aufnahmetechnik beeinflusst. Diese Einflüsse haben eine direkte Auswirkung auf die Bestimmung der Faserorientierung. Eine exakte Kalibrierung der Rohdaten nach der Aufnahme ist deshalb wichtig für die weitere fehlerfreie Verarbeitung im 3D-PLI Rekonstruktionsworkflow. Im Rahmen dieser Arbeit wird deshalb ein Verfahren zur Kalibrierung entwickelt, das die bisher verwendete Berechnung und Anwendung von Kalibrierungsdaten optimiert. Die Berechnung der Kalibrierungsdaten wird hinsichtlich Stabilität und Möglichkeiten zur regelmäßigen Aktualisierung untersucht. Es werden Methoden entwickelt, die auftretenden Unregelmäßigkeiten in der Bildgebung zu erkennen und auszugleichen und die Kalibrierungsdaten über die Zeit aktuell zu halten. Mit dem neu implementierten Verfahren ist eine stabile und aktuelle Berechnung von Kalibrierungsdaten, bei gleichzeitig möglichst geringem Aufwand in der Neuberechnung, möglich. Eine effiziente Anwendung der Kalibrierungsdaten auf die Rohdaten des 3D-PLI wird über eine Parallelisierung der entwickelten Software für den GPU-Cluster JURECA und mit der Speicherung der kalibrierten Daten im HDF5-Dateiformat erreicht.

Note: Fachhochschule Aachen, Bachelorarbeit, 2017

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