Российские физики нашли способ снизить дозу облучения при посещении рентген-кабинета. Для этого надо сконструировать аппарат не на много отличающийся от обычного, установленного в каждой больнице. Новый метод получения рентгеновских снимков основан на принципиально ином свойстве рентгеновских лучей, проходящих сквозь объект. В результате снимки получаются гораздо контрастнее, а дозу облучения можно уменьшить в несколько десятков раз.
Прошло ровно сто лет с тех пор, как Рентген получил Нобелевскую премию за открытие нового вида излучения. Люди научились использовать свойство рентгеновских лучей проникать сквозь объекты и показывать их внутреннюю структуру. Хотя рентген опасен для живых организмов, тем не менее, это пока единственный способ диагностики многих болезней человека. За один снимок флюорографии мы набираем дозу в 60 миллирентген, а рентгенография дает 500 миллирентген, что сравнимо с годовой нормой, полученной от естественного фона. Можно ли снизить дозу облучения при посещении рентген-кабинета? Оказывается можно, в десятки раз.
В 90-е годы XX века физики Виктор Ингал и Елена Беляевская организовали в Санкт-Петербурге Рентгеновскую лабораторию. Там они исследовали с помощью рентгена дефекты в кристаллах. В одном эксперименте ученые заметили на снимках рисунок капроновой ткани, которой был обернут кристалл. Так случайно они обнаружили очень простой способ получать контрастные рентгеновские снимки. Первые опыты, разумеется, проводили на неживых объектах. Перед источником излучения клали, к примеру, полиэтиленовый капилляр, за ним устанавливали пластину из монокристалла кремния под строго определенным углом. Рентгеновские лучи, проходящие сквозь пластмассу, немного преломляются, а те, что не задели предмет, остаются прямыми. Кристалл, стоящий за исследуемым объектом, отражает от своей поверхности оба вида лучей, преломленные и непреломленные, на фотопластину. Чем плотнее какие-либо части объекта, тем сильнее в них преломляются лучи, и на снимке будет светлое пятно. Соответственно лучи, на пути которых ничего не стоит, оставляют за собой темный фон.
Таким образом, ученые из Санкт-Петербурга открыли новый способ получать рентгеновские снимки. В этом методе используется эффект преломления лучей, тогда как при обычном рентгене v поглощения лучей. Рентгеновские лучи, проходя сквозь наше тело, поглощаются разными его участками по разному. Кости, состоящие их кальция, и потому более плотные, задерживают излучение сильнее, на фотоснимке им будет соответствовать светлое место. Мягкие ткани, наоборот, лучи пропускают хорошо и оставляют на снимке темные пятна. Но тогда на снимке трудно будет различить участки, слабо отличающиеся по плотности такие, как мягкие ткани, кровеносные сосуды и лимфатические узлы. А новый метод дает очень контрастные снимки, он различает объекты близкие по плотности, потому что кремниевый кристалл улавливает малейшее отклонение лучей, даже от объектов размером в 10 микрон.
Ученые сразу поняли, что новый метод может пригодиться в медицине. Рентгеновский аппарат, построенный на этом принципе, мало чем будет отличаться от обычного. Все его части - стандартные, выпускаемые промышленностью на потоке. Однако внедрить инновацию в России изобретателям не удалось, Рентгеновская лаборатория прогорела, ее хозяева уехали попытать счастья в Америке. К счастью, там пока тоже не спешат использовать новинку. Так что у России еще есть возможность заполучить уникальный метод.
"Наш метод фазового контраста эффективен при диагностике ранних форм рака. Мы делали снимки тонкого среза женской груди и получили изображение метастазы", - рассказывает Владимир Бушуев, профессор кафедры физики твердого тела МГУ, один из авторов патента. Именно он развил теорию метода и решил задачу трехмерной реконструкции внутреннего строения объекта. По его мнению, изобретение можно использовать и в других аппаратах, например, таможенных интроскопах.
Информация для контакта:
Татьяна Пичугина
"ИнформНаука"
(095) 267-54-18
pitchugin@mtu-net.ru
Очень интересное заявление, что аппаратура будет мало отличаться от стандартно выпускаемой. При использовании излучения от рентгеновских трубок экспозиция будет составлять десятки минут, потому что излучение надо пропустиь через систему монохроматоров , которая вырежет узкую полосу из спектра и отсеет рассеянное излучение. Попробуйте удержать внутренние органы неподвижными в течении этого времени. В основном в мире используется синхротронное излучение, тоесть излучение возникающие при работе больших кольцевых накопителей электронов. Длина окружности таких накопителей достигает километров. И их не назовешь серийно выпускаемым оборудованием. В России в настоящее время работает два ускорителя , которые дают рентгеновское излучение. Это накопитель ВЭПП-3 в Институте ядерной физики в Новосибирске и накопитель Сибирь-2 и Курчатовском институте.
Одна из трудностей реализации данного метода в том, что величина угла рефракции зависит от энергии рентгеновских квантов.
И все картинки, которые были получены по методу фазового контраста , получались на энергии квантов до 30 кэВ.
На такой энергии можно получить изображение крысы или кролика. Для просвечивания внутренних органов человека требуется более высокая энергия квантов, следовательно углы рефракции будут меньше и очень затруднительно будет разделить кристаллом-анализатором рефракционный и прошедших без рефракции пучки.
Тем не менее есть области где этот метод может применятся. Например рентгенография суставов рук и ног.
Так же вряд ли доза облучения получаемая пациентом уменьшится. Если не использовать новых типов детекторов с высокой эффективностью регистрации , то с чего бы она уменьшилась.
трудно оспорить тот факт что советские (в том числе бывшие) физики внесли большой (если не основной вклад) в развитие метода фазового контраста (phase-contrast imaging not diffraction-enhanced diffraction :)).
Метод не стоит на месте (к примеру зачем привязываться к кристаллам?...)
Остальное узнаете на коференции СИ-2004 у себя в Новосибирске :)