Исследование КТ за доли секунды

Время чтения: 2 мин.

Многим людям хотя бы раз в жизни приходилось проходить компьютерную томографию: вы ложитесь на стол КТ сканера и заезжаете внутрь туннеля, после чего большой аппарат вращается вокруг вас и затем, через несколько минут, вы «выезжаете» наружу. Рентгеновская компьютерная томография (КТ) широко применяется в качестве метода получения изображений поперечных срезов объектов.

Однако теперь команда ученых под руководством профессора Университета Тохоку (Япония) Ватару Яширо разработала новый метод, использующий интенсивное излучение синхротрона, которое позволяет получить изображения лучшего качества за миллисекунды.

Высокоскоростная рентгеновская КТ с высоким разрешением, использующая интенсивное излучение синхротрона, возможна уже сегодня. Однако для ее работы необходимо, чтобы объекты вращались с высокой скоростью, чтобы можно было получить изображения с разных углов. А это сделает КТ обследование похожим на поездку на американских горках!

Экстремально высокая скорость вращения также не позволяет контролировать температуру или параметры объекта.

Тем не менее, команда исследователей решила эту задачу, создав оптическую систему, которая делит единичные рентгеновские пучки излучения на множественные лучи. Затем эти лучи направляются на объект с разных углов одновременно, тем самым снимая необходимость вращения самого объекта.

Как изогнутый кристалл меняет направление рентгеновских лучей

Этот метод множественных лучей не так просто реализовать на практике, так как направление рентгеновских лучей поменять довольно трудно. В отличие от видимого света, рентгеновские лучи слабо взаимодействуют с различными материалами, поэтому для изменения их направления обычные зеркала и призмы подходят плохо.

Чтобы справиться с этой проблемой, исследователи использовали технологии микро-обработки материалов, позволяющие создавать кристаллы уникальной формы. После изготовления кристаллы изгибались в форме гиперболы. Благодаря сочетанию трех рядов кристаллов, многолучевая оптическая система охватывает угол ±70°.

Проводят свои эксперименты на синхротроне, установленном в центре SPring-8, исследователи использовали новейший алгоритм получения информации по сжатым данным, которому для реконструкции изображений нужно всего несколько десятков проекций.

«Наше изобретение позволяет проводить 3D обследование живых существ и жидких объектов за миллисекунды, — восклицает профессор Яширо. — Оно может применяться в широкой сфере деятельности — от фундаментальной науки о материалах и живых организмах до практического применения в индустрии», — добавляет Яширо.

Слева находится проекционное изображение, полученное со временем экспозиции 1 мс, а справа — трехмерная реконструкция, полученная из 32 проекционных изображений с использованием алгоритма сжатого зондирования.

Оригинал новости можно прочитать здесь

Поделиться