「電子線トモグラフィー」の版間の差分

2014年4月22日 (火) 09:04時点における版

電子線トモグラフィーとは、電子顕微鏡を用いた３次元再構成法の一つで、同一視野を様々な方向からの投影された電子顕微鏡像をコンピュータの中で三次元像に再構成し、コンピュータを使って断層像（トモグラム）を作成する手法です。

　下記にその手順を順に述べていきます。

連続傾斜像の撮影

１軸回転 ２軸回転

画像の補正

　傾斜画像では、視野全体がアンダーフォーカスとなるように、通常の電子顕微鏡撮影よりも大きなデフォカース値をとる場合が多いです。その場合、LaB6などの電子銃では第一トーンリングより外側の情報がほとんど無いために、CTF補正等は必要ありませんが、電界放出銃を利用した場合には、場合によっては間違った情報を与える場合があるので注意が必要です。

ラフ・アラインメント

　傾斜画像の中心付近の画像の相関から、それぞれの傾斜画像の大まかな位置を合わせます。

入力ファイル(Y軸周りに±60°の範囲で2°)

10°刻みで表示

前処理(窓関数)

　窓関数を掛けて画像端のノイズを除去します。

今回は横80%、縦90%の窓関数を掛けます。

コマンド(1枚目の場合): mrcImageWindowing -i Set1000.roi -o Set1000.mask -W 0.2 0.2 0.1 0.1

こちらのMakefileを使用すると全てのroiファイルについて処理を行います。

設定内容

# For Windowing
WIN_X=0.2
WIN_X_MAX=0.2
WIN_Y=0.1
WIN_Y_MAX=0.1
WIN_MODE=18

コマンド

make Windowing

出力ファイル

10°刻みで表示

位置合わせ

mrcImageCorrelationを使用した場合

　こちらのMakefileを使用して位置合わせを実行します。Makefileを使用せずにコマンドを逐次入力しても位置合わせは可能ですが、mrc2Dto3D用の入力ファイルリストを作成する必要があります。

実行例1

入力ファイル

10°刻みで表示

コマンド

make CorFit1

出力ファイル

10°刻みで表示

ファイン・アラインメント

　傾斜画像の軸の位置、角度を出来る限り一致させます。

３次元再構成

　２次元画像のセットから３次元画像を再構成します。

mrc2Dto3Dで実行

実行例1

　連続傾斜像の撮影で軸にズレがない場合は角度刻みをそのまま入力ファイルリストに設定します。

入力ファイル

10°刻みで表示

コマンド: mrc2Dto3D -i Input.3dlst -o Input.3d -m 1

出力ファイル

xy平面	yz平面	zx平面

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

-0.00437076 (39, 34, 36) 0.00799233 (37, 34, 36) 3.45089e-06 0.000342836 6.69601e-07

実行例2(２軸回転)

２軸で回転した画像にて３次元再構成を行います。

入力ファイル(全ファイル)

mrcImageMake2DArrayImage(N=12)で表示

参照ファイル

xy平面

yz平面

最小 最大 平均値 標準偏差 標準誤差

0 (0, 0, 0) 4 (31, 26, 26) 0.0116844 0.147033 0.000287174

今回はこちらのMakefileを使って３次元像を作成します。

電子線トモグラフィー画像のもつ問題点

　全方位からの投影像を得られないために、ミッシングエリアとよばれる情報がない領域があります。そのため、方向依存でのボケを生じます。

トモグラフに使われる画像処理

平滑化

セグメンテーション

トモグラム画像の解釈 ==

　また、多様な構造を含むため、３次元画像から興味あるセグメントを切り出すなどの作業が必要です。そのための支援ソフトウェアが必要です。

== サブトモグラムの平均化==