Российские ученые усовершенствовали противорассеивающую решетку для рентген-установок с помощью лазерных аддитивных технологий. Новая конструкция в перспективе поможет улучшить качество медицинских снимков и снизит лучевую нагрузку на пациентов.
Во время рентгеновского исследования часть излучения, проходя через ткани организма, рассеивается и создает фоновые помехи, которые ухудшают контраст изображения и могут скрывать мелкие детали. Для уменьшения этого эффекта применяют специальные противорассеивающие решетки. Традиционно такие фильтры изготавливают из свинца, но из-за низкой механической прочности материала и сложности производства их приходится делать определенной формы и более толстыми. В результате конструкции поглощают часть полезного рентгеновского излучения, поэтому для получения качественного снимка нередко приходится увеличивать дозу облучения.
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», — рассказал заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС Станислав Чернышихин.
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», — отметил инженер центра инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience НИТУ МИСИС Игорь Дьячков.
По словам ученых, эффект от более тонкой решетки будет особенно заметен при исследовании плотных участков тела, где рассеянное излучение сильнее всего искажает картину. Именно такие сценарии представляют наибольшую сложность в клинической практике.
Информация предоставлена пресс-службой НИТУ МИСИС
Источник фото: ru.123rf.com
