Новая система, описанная в журнале Optica, захватывает три типа контраста — ослабления, дифференциальной фазы и темного поля — без необходимости в многократных экспозициях или сложных механических перемещениях. Исследование проводилось под руководством специалистов из университета Хьюстона (США).
Традиционная рентгенография и компьютерная томография полагаются только на контраст ослабления, показывающий, как ткани поглощают излучение. Несмотря на эффективность при выявлении различий в плотности костной ткани и крупных структур, этот метод с трудом позволяет обнаружить рак на ранней стадии или незначительные изменения в микроструктурах, таких как крошечные альвеолы в легких. Новые методы, призванные преодолеть эти ограничения, требуют сложной конструкции и длительного воздействия, что приводит к увеличению дозы облучения и затрудняет клиническое применение.
Команда предложила запатентованную конструкцию, которая позволяет получать изображения трех типов контрастности — ослабления, дифференциальной фазы и темного поля — с помощью одного рентгеновского снимка. Конструкция определяет оптимальное расположение одной перфорированной пластины, или маски, между источником рентгеновского излучения и детектором.
Это позволяет за одну экспозицию получить:
- дифференциальный фазовый контраст — показывает, как искривляются рентгеновские лучи, улучшая видимость границ и форм;
- контраст темного поля — фиксирует рассеяние на микроструктурах, выявляя мельчайшие детали вроде легочных пузырьков или дефектов материалов.
Визуализация темного поля особенно перспективна для диагностики легочных заболеваний, где текущие методы часто не обнаруживают микроструктурные изменения. Также можно отслеживать реакцию рака легких на терапию. Ученые отмечают, что новый метод создает более информативные изображения с меньшей дозой облучения и повышенной скоростью, что особенно полезно для детей и мелких животных.
Предложенная конструкция очень экономична. Ее можно интегрировать в существующие рентгеновские и КТ-системы с минимальными доработками. Следующие шаги команды - изучение клинических применений, включая низкодозовый скрининг рака груди.
Помимо медицины, технология может найти применение в нефтяной промышленности, анализе горных пород, материаловедении и мониторинге структурных изменений в инженерных компонентах.
Ранее Наука Mail писала о новой модели ИИ, которая повышает почти до 100% точность выявления редких заболеваний, имеющих генетическое происхождение.
