Los investigadores han demostrado una nueva técnica de imágenes de rayos X de alta resolución que puede capturar el movimiento de objetos que se mueven rápidamente y dinámicas que cambian rápidamente. El nuevo método podría usarse para obtener imágenes no destructivas de componentes mecánicos en movimiento y para capturar procesos biológicos que noanteriormente disponible con imágenes médicas de rayos X.
"La técnica que demostramos se puede usar con cualquier fuente de rayos X, además de que es de bajo costo, simple y robusta", dijo la líder del equipo de investigación Sharon Shwartz de la Universidad Bar-Ilan en Israel. "Por lo tanto, abre la posibilidadde usar rayos X para medir la dinámica rápida fuera del laboratorio ".
En la revista The Optical Society OSA Óptica Express , los investigadores describen su nuevo enfoque de imágenes de rayos X, que utiliza un método de imágenes no tradicional conocido como imágenes fantasma para lograr velocidades de imágenes rápidas con alta resolución espacial. Demuestran la técnica creando una película de rayos X de una cuchillagirando a 100.000 fotogramas por segundo.
"Los sistemas de imágenes médicas basados en esta técnica podrían ofrecer una nueva herramienta de diagnóstico para los médicos", dijo Shwartz. "Nuestro enfoque podría, por ejemplo, usarse para adquirir películas de alta resolución del corazón mientras se reduce en gran medida la dosis de radiación para los pacientes. "
Ver a través de superficies
Los rayos X son útiles para obtener imágenes debido a su capacidad única para penetrar superficies que son opacas a las longitudes de onda visibles. Las imágenes de rayos X tradicionales generalmente usan una cámara pixelada con cada píxel que mide el nivel de intensidad del haz de rayos X en un punto específico.posición.
La captura de imágenes de rayos X de mayor resolución requiere más píxeles, lo que, a su vez, crea grandes cantidades de datos que tardan en transferirse. Esto crea una compensación entre la velocidad de la imagen y la resolución espacial que hace que sea imposible capturar imágenes de alta velocidad.eventos con alta resolución. Aunque técnicas muy especializadas que involucran rayos X extremadamente poderosos pueden superar este compromiso, estas fuentes de rayos X solo están disponibles en grandes sincrotrones que se encuentran en algunas instalaciones en todo el mundo.
En el nuevo trabajo, los investigadores recurrieron a la imagen fantasma porque utiliza detectores de un solo píxel que pueden mejorar la velocidad de la imagen. La imagen fantasma funciona correlacionando dos haces, en este caso, rayos X, que no lo hacen individualmente.llevar cualquier información significativa sobre el objeto. Un haz codifica un patrón aleatorio que actúa como referencia y nunca sondea directamente la muestra. El otro haz pasa a través de la muestra. Debido a que muy poca potencia de rayos X entra en contacto con el objeto que se está fotografiando,Las imágenes fantasma también pueden ayudar a reducir la exposición a los rayos X cuando se utilizan para imágenes médicas.
"Aunque los detectores de un solo píxel pueden ser mucho más rápidos que los detectores pixelados, no brindan la resolución espacial necesaria para la reconstrucción de imágenes", dijo Shwartz. "Usamos imágenes fantasma para superar este problema y demostramos que podemos obtener imágenes dinámicas rápidas conresolución espacial comparable o incluso mejor que la de los detectores pixelados de rayos X de última generación ".
una solución simple
Para crear el haz de referencia necesario para las imágenes fantasma, los investigadores utilizaron papel de lija estándar montado en escenarios motorizados para crear un patrón aleatorio que se grabó con una cámara de rayos X pixelada de alta resolución y velocidad de cuadro lenta. A medida que el escenario se movía a cadaposición, el haz de rayos X golpea un área diferente del papel de lija, creando transmisiones de rayos X aleatorias o fluctuaciones de intensidad.
Luego quitaron la cámara pixelada del haz de rayos X e insertaron el objeto a fotografiar y un detector de un solo píxel. Movieron las etapas motorizadas para irradiar el objeto con los patrones de fluctuación de intensidad introducidos en las distintas posiciones del papel de lija.y luego midió la intensidad total después de que el rayo golpeó el objeto usando el detector de un solo píxel.
Para utilizar este enfoque para obtener imágenes de una cuchilla que se mueve rápidamente, los investigadores sincronizaron las mediciones con el movimiento de la cuchilla. Luego, se pudo reconstruir una imagen final correlacionando el patrón de referencia con la intensidad medida por el detector de un solo píxel para cada posición dela cuchilla.
Los investigadores crearon una película de la cuchilla en movimiento realizando una reconstrucción de la imagen fotograma a fotograma para capturar la cuchilla en diferentes posiciones. La película resultante muestra claramente el movimiento con una resolución espacial de aproximadamente 40 micrones, casi un orden de magnitudmejor que la resolución de los sistemas de imágenes médicas disponibles en la actualidad.
Los investigadores continúan realizando mejoras en el sistema general, así como en el algoritmo de reconstrucción de imágenes para mejorar la resolución y acortar los tiempos de medición.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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