В МИСИС напечатали вольфрамовую решётку для рентгеновских установок
Российские исследователи усовершенствовали противорассеивающую решётку для рентгеновских установок с помощью лазерных аддитивных технологий. Новая конструкция в перспективе может повысить качество медицинских снимков и снизить лучевую нагрузку на пациентов.
Разработку выполнили специалисты Университета науки и технологий МИСИС, Института ядерных исследований РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и Московского политехнического университета.
Во время рентгеновского исследования часть излучения рассеивается в тканях организма и создаёт фоновые помехи. Из-за этого снижается контраст изображения, а мелкие детали могут становиться менее различимыми. Для уменьшения такого эффекта в рентгеновских системах применяют противорассеивающие решётки.
Традиционно такие фильтры изготавливают из свинца. Однако из-за ограничений материала и технологии производства конструкции приходится делать более толстыми, что приводит к дополнительному поглощению полезного рентгеновского излучения.
Решётка со сходящейся геометрией каналов
Исследователи предложили изготавливать фильтры из вольфрама и изменить геометрию каналов. В новой конструкции они не параллельны друг другу, а ориентированы по направлению рентгеновского пучка.
Такое решение позволяет эффективнее задерживать рассеянное излучение и при этом меньше ослаблять основной поток рентгеновских лучей. Высокая плотность вольфрама также позволила сделать перегородки примерно в три раза тоньше по сравнению с аналогами.
Тонкостенную конструкцию изготовили методом селективного лазерного плавления порошка вольфрама микронной фракции. По словам разработчиков, аддитивный подход позволяет получать геометрию, адаптированную под пучок конкретной рентгеновской установки.
Испытания на модели тазовой области
Работу решётки проверили в условиях, приближенных к реальной диагностике. Рентгеновский снимок выполняли на модели тазовой области человека, где были отмечены специальные тестовые маркеры.
Без фильтра изображение в основном состояло из фонового шума, а тени маркеров были почти неразличимы. При использовании вольфрамовой решётки маркеры, по данным исследователей, становились хорошо видны.
Дополнительно перед моделью разместили слой оргстекла, имитирующий ткани человека. В этих условиях без решётки маркерные пометы практически полностью терялись в шуме, тогда как с фильтром оставались различимыми.
Цифровая обработка снимка
Отдельной задачей было убрать след самой решётки на изображении. Даже тонкие перегородки могут оставлять на снимке собственную тень, поэтому исследователи применили цифровую обработку методом быстрого преобразования Фурье.
В МИСИС отмечают, что аналогичный подход используется и при работе с традиционными свинцовыми фильтрами. По словам авторов, эффект от более тонкой решётки может быть особенно заметен при исследовании плотных участков тела, где рассеянное излучение сильнее искажает картину.
Подробные результаты исследования опубликованы в научном журнале Bulletin of the Lebedev Physics Institute.