Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Innenansichten jetzt auch in 3D

nächste Meldung

Professor Dr. Alfred Louis von der Universität des Saarlandes und Professor Dr. Peter Maaß von der Universität Bremen haben ein neues Verfahren zur dreidimensionalen Computertomographie entwickelt, das jetzt patentiert wurde. Prof. Louis hat gemeinsam mit Prof. Maaß, der 1993 bei ihm habilitierte, in mehrjähriger Forschung eine neue Methode entwickelt, die es ermöglicht, Ergebnisse von Computertomographien in Form von dreidimensionalen Bildern darzustellen.

Die Computertomographie ist eine Röntgenuntersuchung, bei der die innere Struktur von Geweben oder Materialien dargestellt wird. Dabei macht man sich die unterschiedliche Durchlässigkeit verschiedener Stoffe für Röntgenstrahlen zunutze. Je dichter eine Substanz ist, desto schlechter lässt sie die Strahlen hindurch. Stattdessen werden sie reflektiert. Daher erscheinen zum Beispiel Knochen auf einem normalen Röntgenbild hell. Bei der Untersuchung, zu der der Patient in eine Röhre geschoben wird, werden in mehreren Teilschritten verschiedene Querschnitts-Aufnahmen gemacht. Danach erstellt der Rechner aus den verschiedenen Einzelbildern ein zwei- oder dreidimensionales Gesamtbild. Dabei werden vorwiegend die Gebiete dargestellt, die die gleiche Dichte, also die gleiche "Farbe", haben. Dadurch ist es sehr schwer, kleine Hohlräume wie Mikrobrüche in sehr dichtem Material, etwa einem Schädelknochen, zu finden.

Das von den beiden Mathematikprofessoren neu entwickelte Verfahren stellt genau diese sogenannten "Dichtesprünge" dar. Dabei werden die Bereiche vom Computer berechnet und abgebildet, die sich in ihrer Materialdichte unterscheiden und die Röntgenstrahlen mit unterschiedlicher Intensität zurückwerfen. Man betrachtet also quasi die Kanten der inneren Struktur und erhält so ein viel detaillierteres Bild.

Das Verfahren der Computertomographie wird nicht nur im medizinischen Bereich eingesetzt. Auch bei der Untersuchung von Werkstoffen kommt es zum Einsatz. So können zum Beispiele winzige Haarrisse entdeckt werden, die mit anderen Methoden kaum zu erkennen sind. Auf diese Weise können zum Teil gefährliche Materialermüdungen schon sehr früh erkannt und behoben werden.

Professor Alfred Louis lehrt seit 1990 Mathematik an der Saar-Uni. Von 1997 bis 1999 war er Vizepräsident der Universität des Saarlandes.

Hochschul- Presseteam | idw

nächste Meldung

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...