| Аннотация |
"В настоящее время аппаратура для рентгеновской дефектоскопии (в том числе, как для промышленного просвечивания, так и для медицинской диагностики) развивается как по пути совершенствования как источников и приемников рентгеновского излучения, так и методик их применения.
Развитие рентгеновской дефектоскопии направлено, в первую очередь, на повышение информативности исследований – определяемой такими параметрами, как разрешающая способность аппаратуры, чувствительность приемников рентгеновского излучения, резкость и контрастность получаемых изображений и т. д. При проведении медицинских исследований дополнительным фактором является минимизация радиационной нагрузки на пациента.
Наряду с традиционной методикой получения рентгеновских снимков за последние десятилетия были предложены различные способы, позволяющие повысить информативность исследований – съемка с введением дополнительного контраста, фазоконтрастная съемка (в параллельном пучке или с использованием микрофокусных рентгеновских трубок), томосинтез, компьютерная томография и т. д. [Староверов Н.Е., Грязнов А.Ю., Камышанская И.Г., Потрахов Н.Н., Холопова Е.Д. Метод повышения информативности рентгеновских снимков. – Russian Technological Journal. 2021, Том 9 № 6, с. 57-63].
В традиционной рентгенографии контраст получаемого изображения обусловлен распределением интенсивности (количества квантов) рентгеновского излучения или амплитудой электромагнитных волн за объектом. В этом случае используется понятие амплитудного контраста рентгеновского изображения.
Вместе с тем на границе раздела сред отдельная падающая (первичная) волна меняет направление своего движения, при этом первичная и преломленная волны расположены в одной плоскости с нормалью к поверхности раздела сред в точке падения, причем в более плотной среде преломленная волна отклоняется (удаляется) от нормали. Изменение направления движения первичной волны обусловлено изменением ее фазы, а амплитуда остается неизменной. Поэтому возникающий вследствие преломления излучения контраст изображения называется фазовым контрастом [Грязнов А.Ю. Методы и системы микрофокусной фазоконтрастной медицинской рентгенодиагностики: дис. ... док. техн. наук : 05.11.17. – СПб, 2010. 245 c; Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. – М.: Гос. изд-во тех.-теор. лит-ры, 1953].
Теоретически описанный фазоконтрастный механизм возникновения рентгеновского изображения в той или иной степени проявляется при любом способе съемки. Но в традиционной рентгенографии при формировании изображения основную роль играет амплитудный контраст. Поэтому в случаях, когда объект состоит из деталей, близких по химическому составу или имеющих небольшой атомный номер материала, на обычных рентгеновских снимках эти детали мало различимы. Но именно для органических материалов и материалов с атомными номерами до 20 вероятность отклонения потока рентгеновского излучения поверхностным слоем тканей органа может быть в сотни и более раз выше, чем вероятность их поглощения. Соответственно благодаря использованию механизма фазового контраста может быть получено гораздо больше диагностической информации [Р.Джеймс. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. – М.:ИЛ, 1950, 572 c].
До недавнего времени для получения фазоконтрастных изображений использовались сложные рентгенооптические схемы, содержащие мощный источник излучения (рентгеновская трубка с вращающимся анодом или синхротрон), два и более кристалла-монохроматора, сканирующие устройства и т.д.
Данная схема обладает значительными недостатками, препятствующими ее внедрению в клиническую практику – значительной сложностью конструкции, высокой стоимостью и большим временем анализа (обусловленным необходимостью сканирования), что приводит к невозможности анализа реальных биологических объектов сколько-нибудь значительного размера.
Более простой и удобный в эксплуатации представляется бескристальная схема на основе современных микрофокусных источников рентгеновского излучения и цифровых устройств для визуализации изображения. Подобные схемы описаны в некоторых работах и встречаются попытки их применения на практике [А.А. Гарматина, В.Е. Асадчиков, А.В. Бузмаков, И.Г. Дьячкова, Ю.М. Дымшиц, А.И. Баранов, Д.В. Мясников, Н.В. Минаев, В.М. Гордиенко. Микрофокусный источник характеристического рентгеновского излучения для фазово-контрастной визуализации на основе фемтосекундного волоконного лазера. – Кристаллография, 2022, Т. 67 № 6, с. 1012–1020; Шовкун В.Я. Разработка фазоконтрастного маммографа в схеме «IN-LINE HOLOGRAPHY». – Медицинская физика, 2007, №2 (34), с. 25-34].
Однако на реальной рентгенограмме возникает наложение амплитудного и фазоконтрастного изображений, что, зачастую, не позволяет получить существенный выигрыш от регистрируемого явления фазового контраста. Предлагаемый метод модернизации рентгенодефектоскопических (промышленных и медицинских) систем может быть реализован с использованием раздельной регистрации двух указанных видов изображений и последующим формированием комплексных рентгеновских снимков (являющихся суммой изображений в основе которого лежит амплитудный контраст и обработанного фазоконтрастного снимка, при формировании которого исключено влияние мешающего амплитудного контраста).
Использование в качества детектора двух и более ПЗС-линеек и коллимирующей системы, обеспечивающей попадание на одну из линеек только прямого излучения, прошедшего через объект (амплитудный контраст), а на другую – только отклоненного (рассеянного) излучения с последующей совместной обработкой снимка дает существенный выигрыш в информативности исследований."
|
| Приоритеты научно-технического развития |
в) переход к персонализированной, предиктивной и профилактической медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных) и использования генетических данных и технологий;; а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
