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Des rayons X au contraste de phase : comment les scientifiques améliorent-ils le contraste des images ?
Avec les progrès de l’imagerie médicale, l’application de la technologie des rayons X devient de plus en plus courante. L'imagerie par rayons X traditionnelle repose sur l'atténuation de l'intensité du faisceau X pour générer des images, mais cette méthode ne peut pas distinguer efficacement les petites différences dans les tissus. Cependant, les scientifiques ont récemment découvert une technologie d'imagerie à rayons X à contraste de phase. Cette technologie, en observant les changements de phase du faisceau de rayons X après avoir traversé l'objet, peut produire des images avec un contraste plus élevé, en particulier lors de la détection d'échantillons d'éléments à faible numéro atomique. .
Le développement de la technologie d'imagerie à contraste de phase est né de l'observation de modèles d'interférence. Cette technologie permet d'améliorer considérablement le contraste des images.
Le principe de base de l’imagerie par rayons X à contraste de phase est que lorsque les rayons X traversent une substance, ils modifient non seulement son intensité, mais affectent également sa phase. Bien que ce changement de phase ne soit pas facile à mesurer directement, il peut être converti en changements d’intensité de l’image et enregistré. Par conséquent, la technologie de contraste de phase peut non seulement générer des images de projection, mais peut également être combinée avec d'autres technologies pour obtenir des informations d'image tridimensionnelles plus riches.
Dans l’histoire de cette technologie, les travaux pionniers remontent à 1895, lorsque Wilhelm Conrad Roentgen découvrit pour la première fois les rayons X et enregistra des images d’os humains. Au cours des décennies suivantes, les scientifiques ont continué à améliorer la technologie des rayons X, mais ce n'est qu'au milieu du XXe siècle que Frits Zernike a appliqué avec succès le principe du contraste de phase à la microscopie à lumière visible. La découverte de Zernike lui a valu un prix Nobel en 1953, mais le transfert du concept à l'imagerie par rayons X a pris plus de temps.
Le succès de la technologie d'imagerie par rayons X à contraste de phase démontre pleinement le comportement complexe des faisceaux de rayons X lorsqu'ils traversent la matière, ce qui n'est pas aussi simple que l'optique géométrique.
Dans les années 1970, avec l’avènement de la technologie du rayonnement synchrotron, les scientifiques se sont progressivement rendu compte que ce rayonnement était plus puissant et plus flexible que les tubes à rayons X traditionnels. Cette découverte a incité à développer davantage l’imagerie par rayons X à contraste de phase. En 1965, Ulrich Bangs et Michael Hart ont développé de manière innovante l'interféromètre à cristal, qui a servi de base à l'imagerie biologique ultérieure. Cependant, les tubes à rayons X traditionnels ne peuvent pas répondre aux exigences de ces cristaux.
En 2012, les recherches de Han Wen et de son équipe ont surmonté les contraintes traditionnelles, en utilisant des réseaux de phase nanométriques pour remplacer les cristaux, et ont réussi à détecter des courbures de réfraction de plusieurs degrés dans des échantillons biologiques. Avec l’émergence de ces nouvelles technologies, les scientifiques ont également commencé à explorer des méthodes d’imagerie plus efficaces, notamment une technologie d’imagerie basée sur des réseaux de diffraction.
Les scientifiques s'engagent à promouvoir la technologie d'imagerie à contraste de phase dans les applications cliniques afin que cette technologie puisse jouer un rôle plus important dans les soins médicaux quotidiens.
Au cours de leurs recherches, les scientifiques ont découvert plusieurs techniques d’imagerie par contraste de phase, telles que l’imagerie par propagation et l’imagerie basée sur un analyseur. La technologie d'imagerie de propagation repose principalement sur la détection des franges de Fresnel et ne nécessite aucun composant optique. L'émergence de cette méthode simplifie grandement le processus d'imagerie. L'imagerie basée sur un analyseur utilise un cristal de Bragg comme filtre angulaire pour réfléchir uniquement une partie des rayons X qui répondent aux conditions de Bragg, ce qui rend l'image plus claire.
Avec le développement de ces technologies innovantes, l'équipe de recherche a également développé de nouvelles méthodes telles que l'éclairage des bords et l'interférence de grille. Ces technologies ont des résultats significatifs dans l'amélioration du contraste de l'image, notamment en imagerie médicale, rendant le traitement médical plus précis et plus détaillé. Des recherches récentes montrent que ces progrès ne se limitent pas aux tests pathologiques de base, mais sont également consacrés à l'analyse d'échantillons de tissus complexes, et étendus aux essais précliniques et aux applications pratiques.
Il convient de noter que certains des résultats de recherche les plus récents de la communauté scientifique montrent que les perspectives de développement de la technologie d'imagerie par contraste de phase sont prometteuses, en particulier dans le domaine de la biomédecine, et qu'elle constituera un outil important pour aider les médecins à détecter des maladies ou à analyser des changements pathologiques. plus tôt. De plus, à mesure que la technologie évolue progressivement, ces méthodes d'imagerie rigoureuses pourraient devenir la norme en matière de diagnostic, améliorant non seulement la précision du diagnostic, mais également l'effet du traitement des patients.
L’imagerie par rayons X à contraste de phase mûrit progressivement, alors comment la future médecine d’imagerie va-t-elle se développer davantage et révéler des détails qui n’ont pas encore été compris ?
