北卡羅來(lái)納州達(dá)勒姆——杜克大學(xué)的工程師展示了一種原型 X 射線掃描機(jī)，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(zhǔn)確性，可以徹底改變癌癥手術(shù)、病理學(xué)、藥物檢查和地質(zhì)學(xué)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(cè)。在 5 月 19 日在線發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上的新論文中，研究人員將該技術(shù)應(yīng)用于多種有針對(duì)性的科學(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
“無(wú)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(xué)都或多或少是一樣的，”電氣和計(jì)算機(jī)工程副研究教授、醫(yī)學(xué)物理項(xiàng)目教員喬爾格林伯格說(shuō)。“但從工程的角度來(lái)看，兩者的限制是非常不同的。我們建造了這個(gè)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(yīng)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(cè)量直接穿過(guò)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(zhǎng)信息，這提供了一種該材料原子結(jié)構(gòu)獨(dú)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(hào)通常非常微弱和復(fù)雜。這導(dǎo)致很少有 X 射線在每次捕獲圖像時(shí)到達(dá)檢測(cè)器，這會(huì)導(dǎo)致掃描儀為手頭工作收集足夠數(shù)據(jù)時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間延遲。
杜克大學(xué)團(tuán)隊(duì)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(guò)其孔。訣竅在于知道用于阻擋 X 射線的確切模式，然后計(jì)算機(jī)可以使用它來(lái)處理更大、更復(fù)雜的信號(hào)。這使研究人員能夠在更短的時(shí)間內(nèi)收集足夠的偏轉(zhuǎn) X 射線來(lái)識(shí)別材料。
在論文中，研究人員開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)建高質(zhì)量 3D 編碼孔徑的新方法，設(shè)計(jì)了一種具有用戶界面和緊湊占地面積的端到端新機(jī)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(xué)影像方面。
標(biāo)簽： X射線掃描儀
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