211service.com
Augsta kontrasta rentgenstari
Šveices pētnieki ir pierādījuši jaunas augstas izšķirtspējas rentgena attēlveidošanas tehnikas praktiskumu, kas atklāj smalkas struktūras, kas ir neredzamas, izmantojot parastās metodes. Tumšā lauka rentgena attēlveidošanu var izmantot, lai radītu ļoti detalizētus kaulu attēlus un atšķirtu vielas, kas parastajos rentgena attēlos izskatās identiskas, piemēram, sprāgstvielas un sieru. Pētnieki tagad pēta, vai viņu pieeja varētu arī palielināt medicīniskās attēlveidošanas metožu, piemēram, mammogrammu un datortomogrāfijas (CT) skenēšanas, izšķirtspēju.
Karstie spārniņi: Jaunā rentgena attēlveidošanas metode (apakšā) balstās uz informāciju par to, kā paraugs izkliedē starojumu, nodrošinot lielāku kontrasta attēlu vistas spārnā esošajiem kauliem nekā parastā rentgena attēlveidošana (augšā). Tradicionālā rentgena attēlveidošana balstās uz informāciju par to, kā spārns absorbē starojumu.
Francs Feifers , fizikas docents Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Šveicē, kurš izstrādāja jauno tehniku, salīdzina parastos rentgena attēlus ar ēnām. Šādi attēli ir balstīti uz informāciju par to, cik daudz starojuma tiek absorbēts, kad tas iziet cauri paraugam, piemēram, pacienta ekstremitātei. Bet notiek sarežģītāka mijiedarbība, saka Pfeifers, un jo vairāk informācijas var iegūt par šīm mijiedarbībām, jo labāks ir attēlu kontrasts. Tumšā lauka attēlveidošana mēra, kā paraugs izkliedē gaismu.
Šie puiši parāda, ka ar rentgena stariem var paveikt lietas, kas tika uzskatītas par praktiskām tikai optiski [ar redzamu gaismu], saka Ričards Lanza , vecākais pētnieks MIT kodolzinātņu un inženierzinātņu departamentā.
Iepriekš pētnieki, tostarp Pfeifers, bija demonstrējuši tumšā lauka attēlveidošanu, izmantojot lielu, dārgu daļiņu paātrinātāju, ko sauc par sinhrotronu kā rentgenstaru avotu. Sinhrotroni nodrošina ļoti spilgtus, smalki fokusētus rentgena starus. Šāds spēcīgs avots bija nepieciešams, jo neefektīvā kristāla optika, ko izmantoja rentgenstaru fokusēšanai uz paraugu, varēja tikt galā tikai ar šauru viļņu garumu spektru.
Lai aizstātu neefektīvo kristāla optiku, Pfeiffer izstrādāja silīcija filtrus, kas darbojas ar visu staru spektru, ko rada mazjaudas parastās rentgenstaru lampas. Šie filtri ir plakani silīcija diski, kas iegravēti ar 20 mikrometru garām spraugām, no kurām dažas ir piepildītas ar zeltu. Lai radītu izkliedējošus attēlus, šīs režģi tiek novietoti starp rentgenstaru avotu un paraugu, kā arī starp paraugu un detektoru.
Mazas struktūras, piemēram, mikroplaisas, šajos attēlos labi parādās, jo tās diezgan daudz izkliedē starojumu, saka Feifers. Tas liecina, ka attēli varētu būt noderīgi, lai noteiktu osteoporozi vai atrastu trūkumus mehāniskās struktūrās, piemēram, turbīnās.
Saka, ka tumšā lauka attēlos malas un robežas ir skaidrākas Elizabete Brainera , Brauna universitātes evolūcijas biologs, kurš izmanto rentgena starus, lai pētītu kaulu biomehāniku. (Skatiet sadaļu Evolūcijas ķeršana skrienot .) Parastos rentgena staros var būt grūti atšķirt mazus kaulus un locītavas. Brainerd piekrīt, ka tumšā lauka attēli varētu būt noderīgi, lai atklātu mazus lūzumus un kaulu smailes pacientiem, un viņa ir sajūsmā par iespēju paplašināt Pfeifera tehniku attiecībā uz trīsdimensiju CT skenēšanu.
Pfeifera pieeju varētu izmantot arī drošības sistēmu uzlabošanai. Tradicionālie rentgena attēli, piemēram, lidostas drošības kontrolpunktos, nevar atšķirt dažādus materiālus, piemēram, šokolāde un siers šķiet identiski dažām sprāgstvielām. Bet siers un sprāgstvielas izkliedē rentgenstarus atšķirīgi, tāpēc Feifera tumšā lauka attēlos atšķirības starp abiem materiāliem ir acīmredzamas.
Feifers jau ir sācis veikt CT skenēšanu ar parastajām rentgenstaru caurulēm, izmantojot citu kontrastu uzlabojošu paņēmienu, ko viņš izstrādāja pirms diviem gadiem, ko sauc par fāzes kontrastu. Viņš saka, ka pašlaik strādā pie tā, lai tradicionālajās CT ierīcēs iekļautu režģus tumšā lauka attēlveidošanai. Viņš arī sadarbojas ar pētniekiem Biomedicīnas attēlveidošanas centrs , institūts, ko vada Lozannas Universitāte un Ženēvas Universitāte, lai noteiktu, vai tumšā lauka rentgena attēlveidošanu var izmantot, lai atšķirtu veselus audus no vēža audiem. Vēzis neabsorbē rentgenstarus ļoti savādāk nekā veseli audi, tāpēc rentgenstaru sistēmas, kas balstās uz citām īpašībām, piemēram, izkliedi, var nodrošināt labākus mammogrammas rezultātus. Lanzas grupa MIT arī strādā, lai izstrādātu labākus vēža noteikšanas CT skenerus, kas kontrastēšanai izmanto absorbcijas un refrakcijas kombināciju, kā arī paļaujas uz nanofabrikātiem režģiem. (Skatiet Rentgena attēlveidošanas fizikas maiņa.)
Tumšā lauka attēlveidošana ir izmantota vairāk nekā 20 gadus, lai uzlabotu kontrastu un izšķirtspēju parastajos optiskajos mikroskopos. Bet kontrastu uzlabojošu metožu, kas labi darbojas ar redzamo gaismu, izmantošana rentgena stariem ir prasījusi ilgu laiku, saka Pfeifers. Viņš saka, ka šāda sistēma ir iespējama tikai tagad, pateicoties fotolitogrāfijas sasniegumiem un daudzu gadu fundamentālajiem zinātnes pētījumiem, izmantojot sinhrotronus.
Feifers paredz, ka nākotnes rentgenstaru attēlveidošanas sistēmas būs tādas pašas kā šodienas gaismas mikroskopi: tajās būs iekļautas daudzas papildu sistēmas kontrasta uzlabošanai — absorbcijai, refrakcijai, izkliedei —, un ārsti un pētnieki varēs izmantot to kombināciju, kas konkrētajam mērķim ir vispiemērotākā. paraugs.