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X선에서 위상차까지: 과학자들은 이미지 대비를 어떻게 개선합니까?
의료 영상 기술이 발전하면서 X-ray 기술의 적용이 점점 일반화되고 있습니다. 기존의 X선 영상은 X선의 강도 감쇠에 의존하여 영상을 생성하지만 이 방법은 조직의 작은 차이를 효과적으로 구별할 수 없습니다. 그러나 과학자들은 최근 위상차 X선 이미징 기술을 발견했습니다. 이 기술은 물체를 통과한 후 X선 빔의 위상 변화를 관찰함으로써 특히 원자 번호가 낮은 원소의 샘플을 감지할 때 더 높은 대비의 이미지를 생성할 수 있습니다. .
위상차 이미징 기술의 발전은 간섭무늬 관찰에서 비롯되었습니다. 이 기술을 사용하면 이미지의 대비를 크게 향상시킬 수 있습니다.
위상차 X선 영상의 기본 원리는 X선이 물질을 통과할 때 강도가 변할 뿐만 아니라 위상에도 영향을 미친다는 것입니다. 이러한 위상 변화는 직접 측정하기는 쉽지 않지만 이미지 강도의 변화로 변환하여 기록할 수 있습니다. 따라서 위상차 기술은 투영 영상을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 다른 기술과 결합하여 보다 풍부한 3차원 영상 정보를 얻을 수도 있습니다.
이 기술의 역사에서 선구적인 작업은 빌헬름 콘라드 뢴트겐(Wilhelm Conrad Roentgen)이 처음으로 엑스레이를 발견하고 인간 뼈의 이미지를 기록했던 1895년으로 거슬러 올라갑니다. 이후 수십 년 동안 과학자들은 X선 기술을 계속해서 개선했지만 Frits Zernike가 위상차 원리를 가시광선 현미경에 성공적으로 적용한 것은 20세기 중반이 되어서였습니다. Zernike의 발견으로 그는 1953년에 노벨상을 받았지만 개념을 X선 이미징으로 옮기는 데 더 많은 시간이 걸렸습니다.
위상차 X선 영상 기술의 성공은 물질을 통과할 때 X선 빔의 복잡한 거동을 완벽하게 보여 주는데, 이는 기하학적 광학만큼 간단하지 않습니다.
1970년대 싱크로트론 방사선 기술의 출현과 함께 과학자들은 이 방사선이 전통적인 X선관보다 더 강력하고 유연하다는 것을 점차 깨달았습니다. 이 발견은 위상차 X선 이미징의 추가 개발을 촉발했습니다. 1965년에 Ulrich Bangs와 Michael Hart는 이후의 생물학적 이미징의 기초를 제공하는 수정 간섭계를 혁신적으로 개발했습니다. 그러나 기존의 X선관은 이러한 결정의 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
2012년 Han Wen과 그의 팀의 연구는 결정을 대체하기 위해 나노 규모 위상 격자를 사용하여 전통적인 제약을 극복하고 생물학적 샘플에서 여러 각도의 굴절 굴곡을 성공적으로 감지했습니다. 이러한 새로운 기술의 출현으로 과학자들은 회절 격자 기반 이미징 기술을 포함하여 보다 효율적인 이미징 방법을 탐색하기 시작했습니다.
과학자들은 위상차 영상 기술을 임상 응용 분야로 홍보하여 이 기술이 일상 의료에서 더 큰 역할을 할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.
연구에서 과학자들은 전파 이미징 및 분석기 기반 이미징과 같은 여러 가지 위상차 이미징 기술을 발견했습니다. 전파 이미징 기술은 주로 프레넬 무늬 감지에 의존하며 광학 구성 요소가 필요하지 않습니다. 이 방법의 출현으로 이미징 프로세스가 크게 단순화됩니다. 분석기 기반 이미징은 브래그 결정을 각도 필터로 사용하여 브래그 조건을 충족하는 X선의 일부만 반사하여 이미지를 더 선명하게 만듭니다.
이러한 혁신적인 기술의 개발과 함께 연구팀은 가장자리 조명 및 그리드 간섭과 같은 새로운 방법도 개발했습니다. 이러한 기술은 특히 의료 영상에서 이미지 대비를 향상시켜 의료 치료를 보다 정확하고 세밀하게 만드는 데 중요한 결과를 가져왔습니다. 최근 연구에 따르면 이러한 발전은 기본적인 병리학적 테스트에만 국한되지 않고 복잡한 조직 샘플의 분석에도 적용되며 전임상 시험 및 실제 적용까지 더욱 확장됩니다.
과학계의 최신 연구 결과 중 일부에서는 특히 생물의학 분야에서 위상차 영상 기술의 발전 전망이 밝으며 의사가 질병을 발견하거나 병리학적 변화를 분석하는 데 도움이 되는 중요한 도구가 될 것임을 보여주고 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 더 일찍. 또한, 기술이 점차 성숙해짐에 따라 이러한 엄격한 영상 방법은 진단의 표준이 되어 진단의 정확성을 향상시킬 뿐만 아니라 환자의 치료 효과도 향상시킬 수 있습니다.
위상차 X선 영상은 점차 성숙해지고 있는데, 미래의 영상 의학은 어떻게 더 발전하여 아직 이해되지 않은 세부 사항을 밝혀낼 수 있을까요?
