北卡羅來納州達勒姆——杜克大學的工程師展示了一種原型 X 射線掃描機，它不僅可以顯示物體的形狀，還可以顯示其分子組成。該技術(shù)具有前所未有的分辨率和準確性，可以徹底改變癌癥手術(shù)、病理學、藥物檢查和地質(zhì)學等廣泛領(lǐng)域。
原型背后的許多想法最初都是為了追求為航空安全執(zhí)行更好的炸彈檢測。在 5 月 19 日在線發(fā)表在《科學報告》雜志上的新論文中，研究人員將該技術(shù)應用于多種有針對性的科學和醫(yī)學應用。
“無論你是想發(fā)現(xiàn)袋子里的炸彈還是身體里的腫瘤，物理學都或多或少是一樣的，”電氣和計算機工程副研究教授、醫(yī)學物理項目教員喬爾格林伯格說。“但從工程的角度來看，兩者的限制是非常不同的。我們建造了這個更小、更高分辨率的設(shè)備，以證明我們的方法可以用于許多不同的應用。”
該技術(shù)是一種混合 X 射線系統(tǒng)，它結(jié)合了傳統(tǒng)的 X 射線透射射線照相術(shù)和 X 射線衍射斷層掃描術(shù)。前者涉及測量直接穿過物體的 X 射線。后者涉及從從物體散射(或反彈)的 X 射線中收集偏轉(zhuǎn)角和波長信息，這提供了一種該材料原子結(jié)構(gòu)獨有的“指紋”。
采用這種技術(shù)的障礙之一是散射的 X 射線信號通常非常微弱和復雜。這導致很少有 X 射線在每次捕獲圖像時到達檢測器，這會導致掃描儀為手頭工作收集足夠數(shù)據(jù)時的長時間延遲。
杜克大學團隊的方法使用編碼孔徑，這是一種穿孔屏蔽，允許 X 射線以許多不同的角度穿過其孔。訣竅在于知道用于阻擋 X 射線的確切模式，然后計算機可以使用它來處理更大、更復雜的信號。這使研究人員能夠在更短的時間內(nèi)收集足夠的偏轉(zhuǎn) X 射線來識別材料。
在論文中，研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)建高質(zhì)量 3D 編碼孔徑的新方法，設(shè)計了一種具有用戶界面和緊湊占地面積的端到端新機器，并使用經(jīng)常使用的現(xiàn)成組件構(gòu)建了原型在醫(yī)學影像方面。
標簽： X射線掃描儀
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