Kelly Schafler, Hyuston Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriProfessor Mini Das və tədqiqatçı Jingcheng Yuan Hyuston Universitetində evdə tikilmiş rentgen aparatının qarşısında dayanırlar. Das və onun komandası çox kontrastlı görüntülər yarada bilən yeni rentgen görüntüləmə metodu hazırlayıblar. Kredit: Hyuston Universiteti

Hyuston Universitetinin tədqiqatçıları xərçəngin aşkarlanması, xəstəliklərin monitorinqi, təhlükəsizlik skrininqi və material analizini inkişaf etdirə biləcək bir sıçrayış olan gizli xüsusiyyətləri bir çəkilişdə aşkar etməyə qadir olan yeni rentgen görüntüləmə metodu inkişaf etdirdilər.

Tezliklə Optica -da nəşr olunacaq bu araşdırma , çoxsaylı məruz qalma və ya mürəkkəb mexaniki hərəkət tələb etmədən daha ətraflı diaqnostik məlumatı tutan sistemi təqdim edir. Tədqiqata fizika üzrə tədqiqatçı Jingcheng Yuan və UH-nin Kallen Mühəndislik Kollecinin və Təbiət Elmləri və Riyaziyyat Kollecinin Mures professoru Mini Das rəhbərlik edirdi.

Ənənəvi rentgen və CT görüntüləmə yalnız toxumaların və materialların rentgen şüalarını necə qəbul etdiyini göstərən zəifləmə kontrastına əsaslanır.

Sümük və böyük sıxlıq fərqləri üçün təsirli olsa da, erkən mərhələdə xərçəngləri və ya ağciyərin kiçik hava kisələri kimi mikro strukturlarda incə dəyişiklikləri aşkar etmək üçün mübarizə aparır. Bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmağı qarşısına məqsəd qoyan yeni üsullar kompleks sistem dizaynlarına ehtiyac duyur və mənalı şəkilləri çəkmək üçün uzun müddət məruz qalma tələb edir ki, bu da daha yüksək radiasiya dozalarına və klinik tərcümədə çətinliklərə səbəb olur.

“Tədqiq olunan bir çox üsul çox vaxt uzun görüntüləmə vaxtına ehtiyac duyur, çünki onlar sistem komponentinin bu çoxsaylı görüntü kontrastını yaratmaq üçün bir neçə dəfə – çox vaxt 10 və ya 20 dəfədən çox köçürülməsini tələb edir” dedi.

Necə işləyir

Bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün UH komandası yeni patent gözlənilən sistem dizaynlarını və müvafiq fizikaya əsaslanan modelləri təklif etdi və nümayiş etdirdi.

Yeni konfiqurasiya bir rentgen şüasından üç kontrast növünə – zəifləmə, diferensial faza və qaranlıq sahəyə nail olmağa imkan verir. Dizayn, rentgen mənbəyi ilə detektor arasında tək, laylı lövhənin və ya maskanın optimal yerləşdirilməsini müəyyən edir.

Əlavə kontrast növləri yeni anlayışlar təklif edir:

• Dasın 2024-cü il məqaləsində təqdim etdiyi diferensial faza rentgen şüalarının necə əyildiyini göstərir, sərhədlərin, formaların və başqa cür görmək çətin olan struktur dəyişikliklərinin görünməsini artırır.
• Qaranlıq sahə kiçik bucaqlı rentgen şüalarının mikro strukturlardan necə səpələndiyini, ağciyər hava cibləri və ya materiallarda mikroskopik qüsurlar kimi kiçik strukturları aşkara çıxarır.

Tək maskalı qaranlıq sahə konfiqurasiyasından qurudulmuş balığın əldə edilmiş şəkilləri. “a” şəkli zəifləmə kontrastını, “b” qaranlıq sahə şəklini göstərir və “c” şəkli zəifləmə və qaranlıq sahə siqnalını birləşdirir. Kredit: Hyuston Universiteti

Das, qaranlıq sahə görüntüləməsinin xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi kimi ağciyər xəstəliklərinin diaqnozu üçün xüsusilə perspektivli ola biləcəyini söylədi, burada cari görüntüləmə mikrostruktur dəyişiklikləri aşkar edə bilməz. Ağciyər xərçəngindəki dəyişiklikləri və onların müalicələrə reaksiyasını da araşdırmaq olar.

“Bilirik ki, fayda olacaq, lakin bunun klinisyenlərə diaqnoz qoymağa, aşkar etməyə və terapiya monitorinqini izləməyə nə qədər kömək edəcəyi hazırda açıq bir yoldur” dedi.

Niyə vacibdir

Yeni tək çəkiliş və hərəkətsiz üsul daha informativ, aşağı dozalı və daha sürətli təsvirlər istehsal edir – xəstələrin radiasiya dozasını azaltmağa kömək edir ki, bu da uşaqlar və kiçik heyvanlar üçün xüsusilə faydalı ola bilər.

Effektiv dizayn yalnız kiçik dəyişikliklərlə mövcud rentgen və KT sistemlərinə inteqrasiya oluna bilər ki, bu da klinik tərcüməni mümkün edir. Komandanın növbəti addımlarına sistemin kiçik heyvanların tədqiqi üçün uyğunlaşdırılması və ağciyər görüntüləmə və aşağı dozalı döş xərçəngi skrininqi kimi klinik tətbiqlərin araşdırılması daxildir.

“Biz bunun praktik, tərcümə edilə bilən olacağını gözləyirik” dedi Das.

Tibbdən əlavə, texnika daxili qüsurları və ya mikro strukturları aşkar etməyə əsaslanan sənayelər üçün təsviri dəyişdirə bilər. Potensial tətbiqlər neft sənayesi və qaya təhlili, materialların tədqiqi və mühəndis komponentlərində kimyəvi və ya struktur dəyişikliklərinin real vaxt rejimində monitorinqindən ibarətdir.

Das uzun müddət əvvəllər rentgen şüalarının dalğa təbiətini tədqiq edən metodları təkmilləşdirən və daha dəqiq 3D vizuallaşdırılmasına imkan verən yeni alqoritmlərlə foton sayma detektorlarını tətbiq edən görüntüləmə innovasiyalarında ön sıralardadır .

Onun motivasiyası süd vəzilərinin CT-lərini inkişaf etdirməkdə ilk işinə gedib çıxır, burada rentgen radioqrafiyası və KT-dəki zəif kontrastın həmişə döş xərçəngini etibarlı şəkildə aşkar edə bilməyəcəyi məlum oldu. X-ray mamoqrafiyası bir əsrdən artıqdır ki, eyni kontrast mexanizminə əsaslanır.

“Bu gün dünyada milyonlarla qadının döş skrini üçün istifadə etdiyi üsuldur” dedi Das. “Mən başa düşdüm ki, bu, həqiqətən böyük bir problemdir, ona görə də Hyustona vəzifəm üçün gəldiyim zaman məqsədlərimdən biri fizika, optika və mühəndisliyi birləşdirərək bu sahəyə necə töhfə verə biləcəyimizi görmək üçün bunu dəyişdirməyə çalışmaq idi.”

Daha çox məlumat: Jingcheng Yuan et al, Single-Shot, Single-Mask X-ray Dark-field and Phase Contrast Imaging, Optica (2025). DOI: 10.1364/optica.578430 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2506.02427

Jurnal məlumatı: arXiv , Optica  

Hyuston Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir