Samuli Siltanen: Viipalekuvaus lääkärin ja tähtitieteilijän työkaluna

Kuva: ESO, Euroopan eteläinen observatorio

Tässä esitelmän diat.  Tiedosto on liian kookas Ursan palvelimelle, joten  linkki johtaa Samulin Dropboxiin.

Viipalekuvauksessa kappaleen sisuksista muodostetaan kuva käyttäen apuna eri suunnista tehtyjä röntgenmittauksia. Sairaaloiden TT-kuvaus on mainio esimerkki: siinä kappaleen virkaa toimittaa potilas. Nykyään TT-kuvaus on lääkärin perustyökalu, jolla nähdään syöpiä, aivohalvauksia, luunmurtumia sun muita terveysongelmia. Mutta se ei ole ollut kauaa käytössä. Viipalekuvaus keksittiin 1960-luvulla, ja sairaaloihin se päätyi 1970-luvulla. Vuoden 1979 lääketieteen Nobel annettiin viipalekuvauksen kehittäjille Cormackille ja Hounsfieldille.

Matematiikan osuus viipalekuvauksessa on tähdellinen, koska yksittäisessä röntgenmittauksessa kohteet kuvautuvat päällekkäin ja sekoittuvat. Ne voidaan purkaa erilleen vain yhdistämällä tietoa useista suunnista matemaattisen menetelmän avulla.

Esitelmässä käydään yleistajuisesti läpi viipalekuvauksen periaate ja tärkein kuvanmuodostusmenetelmä nimeltä suodatettu takaisinheitto. Yleisö pääsee myös kokeilemaan luontaisia viipalekuvaustaitojaan hauskojen mutta kiperien pulmatehtävien parissa.

Viipalekuvauksella on yllättävä yhteys tähtitieteeseen. Euroopan eteläisen observatorion ESOn superkaukoputki Extremely Large Telescope torjuu ilmakehän vaikutuksia kuvanlaatuun muokkaamalla teleskoopin peilin muotoa peräti tuhat kertaa sekunnissa. Näin kaukoputken kuva terävöityy. Peilin oikean muodon valinta vaatii viipalekuvauspulman ratkaisua, jota on ollut suunnittelemassa suomalainen professori Tapio Helin.

Toinen avaruushenkinen sovellus on Envisat-satelliitin GOMOS-instrumentin käyttö otsonikerroksen paksuuden määrittämiseen. Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Johanna Tamminen on laatinut matemaattiset menetelmät tähän tarkoitukseen.

Viipalekuvauksen ei aina tarvitse liittyä röntgensäteisiin. Sitä voidaan soveltaa myös elektronimikroskooppikuviin, jolloin mikrobien kolmiulotteinen kuvantaminen tulee mahdolliseksi. Kiehtovaa on myös neutroneihin perustuva viipalekuvaus, jolla fossiilien salaisuuksia voidaan paljastaa. Näistä tarjoillaan meheviä esimerkkejä.

Esityksen seuraaminen ei vaadi esitietoja.

Samuli Siltanen on matematiikan professori Helsingin yliopistossa. Hänen tutkimustyönsä keskittyy käänteisiin ongelmiin, erityisesti lääketieteellisen kuvantamisen laskentamenetelmiin. Siltanen on työskennellyt 6 vuotta lääketieteellisen röntgenkuvantamisen yrityksissä tuotekehittäjänä. Hänellä on YouTubessa suosittu Samun tiedekanava.

Esitelmä pidetään Kirkkonummen pääkirjasto Fyyrin Mörne-salissa. Katso saapumisohjeet.