La tomografia computerizzata tridimensionale (3D) è una tecnologia ampiamente utilizzata che visualizza la struttura esterna e interna di un oggetto assemblando una serie di immagini bidimensionali scattate in sequenza sopra o intorno ad esso. Però, come ricorderà chiunque abbia fatto una risonanza magnetica medica, questo tipo di ricostruzione 3-D richiede che il soggetto sia immobile durante tutto il processo di cattura, che può richiedere minuti. Catturare una struttura 3D che cambia o si deforma nel tempo è molto più difficile, e gli approcci esistenti spesso producono ricostruzioni rovinate da artefatti dell'immagine e superfici parziali.

Guangming Zang, Ramzi Idoughi e i loro colleghi, sotto la guida di Wolfgang Heidrich alla KAUST, hanno sviluppato un nuovo metodo di imaging quadridimensionale che migliora notevolmente la qualità di tale tomografia spazio-temporale per oggetti che si deformano rapidamente.

"La sfida principale è quando la deformazione è così rapida che lo scanner può catturare solo poche immagini prima che la deformazione diventi significativa, " spiega Zang. "Il problema è quindi quello di ricostruire oggetti 3D altamente dettagliati dati solo poche proiezioni con molte meno informazioni di quelle che sarebbero disponibili durante la ricostruzione di oggetti statici".

Il team ha affrontato la sfida in due parti. Primo, hanno modificato la sequenza di acquisizione per avere una migliore distribuzione delle scansioni nel tempo. Quindi, hanno creato un algoritmo che consente la ricostruzione in un determinato momento utilizzando informazioni provenienti da fasi di acquisizione precedenti e successive.

"Questo è un passo importante per rendere la tomografia 3D utile per sondare le strutture interne degli oggetti quando non è possibile evitare cambiamenti durante la scansione, " dice Zang.