Российские ученые улучшили противорассеивающую решетку для рентген-установок с помощью лазерных аддитивных технологий. Как сообщила пресс-служба Минобрнауки порталу Наука Mail, новая конструкция поможет повысить четкость снимков и снизить дозу облучения пациентов.
При рентгене рассеянное излучение создает помехи, снижая качество изображения. Чтобы этого избежать, используют решетки, традиционно изготавливаемые из свинца. Однако этот материал хрупкий, а его обработка сложна, поэтому такие решетки получают более толстыми и поглощают часть полезного излучения. В результате для четкого снимка требуется больше рентгена. Новый подход позволяет создавать более точные и эффективные решетки, минимизируя потери излучения.
Исследователи из Университета МИСИС, Института ядерных исследований РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и Московского политехнического университета предложили изготавливать вольфрамовые решетки новой формы — со сходящейся геометрией каналов — с помощью 3D-печати. В отличие от традиционных конструкций с параллельными перегородками, каналы фильтра ориентированы по направлению рентгеновского пучка. Благодаря этому решетка эффективнее задерживает рассеянное излучение, практически не ослабляя основной поток рентгеновских лучей. Также высокая плотность вольфрама позволила создать перегородку в 3 раза тоньше аналогов, что дополнительно снижает поглощение полезного излучения, сохраняя эффективность подавления рассеянных фотонов.
Нам удалось изготовить тонкостенную конструкцию решетки с помощью селективного лазерного плавления порошка вольфрама микронной фракции. Данный подход позволяет значительно утонить элементы конструкции и получить необходимую геометрию для пучка конкретной рентгеновской установки. Далее мы проверили работу решетки в условиях, приближенных к реальной диагностике. Рентгеновский снимок делали на модели тазовой области человека, отметив специальными тестовыми маркерами точки, которые нужно различить на изображении. Без использования фильтра снимок состоял преимущественно из фонового шума, а тени маркеров были почти неразличимы, тогда как с решеткой их было четко видно.
Чтобы оценить возможности работы вольфрамовой перегородки в затрудненных условиях, исследователи разместили перед моделью тазовой области слой оргстекла, имитирующий ткани человека. Без применения решетки маркерные пометы практически полностью терялись в шуме, а с фильтром оставались хорошо различимы. Подробные результаты исследования опубликованы в научном журнале Bulletin of the Lebedev Physics Institute.
Отдельная задача заключалась в том, чтобы сам фильтр не мешал считыванию снимка, поскольку даже тонкие перегородки оставляют на изображении собственный след. Мы показали, что эту тень можно убрать с помощью цифровой обработки методом быстрого преобразования Фурье без потери диагностической информации. Этот же подход используется при работе с традиционными свинцовыми фильтрами.
Ученые отмечают, что более тонкая решетка особенно эффективна при съемке плотных участков тела, где рассеянное излучение сильнее мешает. Именно такие случаи — самые сложные в диагностике.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в космосе впервые сделали диагностический рентген.