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Dos raios X ao contraste de fase: como os cientistas melhoram o contraste da imagem?
Com o avanço da imagem médica, a aplicação da tecnologia de raios X está se tornando cada vez mais comum. A imagem tradicional de raios X depende da atenuação da intensidade do feixe X para gerar imagens, mas este método não consegue distinguir com eficácia pequenas diferenças no tecido. No entanto, os cientistas descobriram recentemente a tecnologia de imagem de raios X com contraste de fase. Esta tecnologia, ao observar as mudanças de fase do feixe de raios X após passar pelo objeto, pode produzir imagens com maior contraste, especialmente na detecção de amostras de elementos de baixo número atômico. .
O desenvolvimento da tecnologia de imagem por contraste de fase originou-se da observação de padrões de interferência. Esta tecnologia permite que o contraste das imagens seja bastante melhorado.
O princípio básico da imagem de raios X com contraste de fase é que quando o raio X passa através de uma substância, ele não apenas altera sua intensidade, mas também afeta sua fase. Embora esta mudança de fase não seja fácil de medir diretamente, ela pode ser convertida em mudanças na intensidade da imagem e gravada. Portanto, a tecnologia de contraste de fase pode não apenas gerar imagens de projeção, mas também pode ser combinada com outras tecnologias para obter informações de imagem tridimensionais mais ricas.
Na história dessa tecnologia, o trabalho pioneiro remonta a 1895, quando Wilhelm Conrad Roentgen descobriu os raios X e registrou pela primeira vez imagens de ossos humanos. Nas décadas seguintes, os cientistas continuaram a melhorar a tecnologia de raios X, mas foi somente em meados do século 20 que Frits Zernike aplicou com sucesso o princípio do contraste de fase à microscopia de luz visível. A descoberta de Zernike rendeu-lhe o Prêmio Nobel em 1953, mas a transferência do conceito para imagens de raios X demorou mais tempo.
O sucesso da tecnologia de imagem de raios X com contraste de fase demonstra plenamente o comportamento complexo dos feixes de raios X ao passarem pela matéria, o que não é tão simples quanto a óptica geométrica.
Na década de 1970, com o advento da tecnologia de radiação síncrotron, os cientistas gradualmente perceberam que esta radiação era mais poderosa e flexível do que os tubos de raios X tradicionais. Esta descoberta levou ao desenvolvimento de imagens de raios X com contraste de fase. Em 1965, Ulrich Bangs e Michael Hart desenvolveram de forma inovadora o interferômetro de cristal, que forneceu a base para imagens biológicas subsequentes. No entanto, os tubos de raios X tradicionais não conseguem atender aos requisitos desses cristais.
Em 2012, a pesquisa de Han Wen e sua equipe rompeu as restrições tradicionais, usando redes de fase em nanoescala para substituir cristais, e detectou com sucesso curvas de refração de vários graus em amostras biológicas. Com o surgimento destas novas tecnologias, os cientistas também começaram a explorar métodos de imagem mais eficientes, incluindo tecnologia de imagem baseada em redes de difração.
Os cientistas estão empenhados em promover a tecnologia de imagem por contraste de fase para aplicações clínicas, para que esta tecnologia possa desempenhar um papel mais importante nos cuidados médicos diários.
Em suas pesquisas, os cientistas descobriram diversas técnicas diferentes de imagem por contraste de fase, como imagens de propagação e imagens baseadas em analisador. A tecnologia de imagem de propagação depende principalmente da detecção de franjas de Fresnel e não requer nenhum componente óptico. O surgimento deste método simplifica muito o processo de imagem. A imagem baseada no analisador usa um cristal de Bragg como filtro angular para refletir apenas uma parte dos raios X que atendem às condições de Bragg, tornando a imagem mais nítida.
Com o desenvolvimento dessas tecnologias inovadoras, a equipe de pesquisa também desenvolveu novos métodos, como iluminação de borda e interferência de grade. Essas tecnologias apresentam resultados significativos na melhoria do contraste da imagem, principalmente em imagens médicas, tornando o tratamento médico mais preciso e detalhado. Pesquisas recentes mostram que estes avanços não se limitam a testes patológicos básicos, mas também se dedicam à análise de amostras de tecidos complexos, e estendem-se ainda mais a ensaios pré-clínicos e aplicações práticas.
É importante notar que alguns dos resultados de pesquisas mais recentes na comunidade científica mostram que as perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de imagem por contraste de fase são brilhantes, especialmente no campo da biomedicina, e serão uma ferramenta importante para ajudar os médicos a detectar doenças ou analisar alterações patológicas. mais cedo. Além disso, à medida que a tecnologia amadurece gradualmente, estes métodos de imagem rigorosos podem tornar-se o padrão em diagnóstico, não só melhorando a precisão do diagnóstico, mas também melhorando o efeito do tratamento dos pacientes.
A imagem de raios X com contraste de fase está amadurecendo gradualmente, então como a medicina de imagem futura se desenvolverá e revelará detalhes que ainda não foram compreendidos?
