Language
Country/Area
No result found
Từ tia X đến độ tương phản pha: Các nhà khoa học cải thiện độ tương phản hình ảnh như thế nào?
Với sự tiến bộ của hình ảnh y tế, việc ứng dụng công nghệ X-quang ngày càng trở nên phổ biến. Hình ảnh tia X truyền thống dựa vào sự suy giảm cường độ của chùm tia X để tạo ra hình ảnh, nhưng phương pháp này không thể phân biệt hiệu quả những khác biệt nhỏ trong mô. Tuy nhiên, các nhà khoa học gần đây đã phát hiện ra công nghệ chụp ảnh tia X tương phản pha Công nghệ này bằng cách quan sát sự thay đổi pha của chùm tia X sau khi đi qua vật thể, có thể tạo ra hình ảnh có độ tương phản cao hơn, đặc biệt là trong việc phát hiện các mẫu có nguyên tố số nguyên tử thấp. .
Sự phát triển của công nghệ hình ảnh tương phản pha bắt nguồn từ việc quan sát các mẫu giao thoa. Công nghệ này cho phép độ tương phản của hình ảnh được cải thiện đáng kể.
Nguyên lý cơ bản của chụp ảnh tia X tương phản pha là khi tia X đi qua một chất, nó không chỉ thay đổi cường độ mà còn ảnh hưởng đến pha của nó. Mặc dù sự thay đổi pha này không dễ đo trực tiếp nhưng nó có thể được chuyển đổi thành những thay đổi về cường độ ảnh và được ghi lại. Do đó, công nghệ tương phản pha không chỉ có thể tạo ra hình ảnh chiếu mà còn có thể kết hợp với các công nghệ khác để thu được thông tin hình ảnh ba chiều phong phú hơn.
Trong lịch sử của công nghệ này, công trình tiên phong bắt đầu từ năm 1895, khi Wilhelm Conrad Roentgen lần đầu tiên phát hiện ra tia X và ghi lại hình ảnh xương người. Trong những thập kỷ tiếp theo, các nhà khoa học tiếp tục cải tiến công nghệ tia X, nhưng phải đến giữa thế kỷ 20, Frits Zernike mới áp dụng thành công nguyên lý tương phản pha vào kính hiển vi ánh sáng khả kiến. Khám phá của Zernike đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel năm 1953, nhưng việc chuyển khái niệm này sang chụp ảnh tia X mất nhiều thời gian hơn.
Sự thành công của công nghệ chụp ảnh tia X tương phản pha thể hiện đầy đủ hành vi phức tạp của chùm tia X khi truyền qua vật chất, không đơn giản như quang học hình học.
Vào những năm 1970, với sự ra đời của công nghệ bức xạ synchrotron, các nhà khoa học dần nhận ra rằng bức xạ này mạnh hơn và linh hoạt hơn các ống tia X truyền thống. Khám phá này đã thúc đẩy sự phát triển hơn nữa của hình ảnh tia X tương phản pha. Năm 1965, Ulrich Bangs và Michael Hart đã phát triển một cách sáng tạo giao thoa kế tinh thể, tạo cơ sở cho việc chụp ảnh sinh học sau này. Tuy nhiên, các ống tia X truyền thống không thể đáp ứng được yêu cầu của những tinh thể này.
Vào năm 2012, nghiên cứu của Han Wen và nhóm của ông đã vượt qua những hạn chế truyền thống, sử dụng cách tử pha có kích thước nano để thay thế các tinh thể và phát hiện thành công khúc xạ uốn cong vài độ trong các mẫu sinh học. Với sự xuất hiện của những công nghệ mới này, các nhà khoa học cũng bắt đầu khám phá các phương pháp tạo ảnh hiệu quả hơn, bao gồm cả công nghệ tạo ảnh dựa trên cách tử nhiễu xạ.
Các nhà khoa học cam kết thúc đẩy công nghệ hình ảnh tương phản pha vào các ứng dụng lâm sàng để công nghệ này có thể đóng vai trò lớn hơn trong chăm sóc y tế hàng ngày.
Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học đã khám phá ra một số kỹ thuật tạo ảnh tương phản pha khác nhau, chẳng hạn như tạo ảnh lan truyền và tạo ảnh dựa trên máy phân tích. Công nghệ hình ảnh lan truyền chủ yếu dựa vào việc phát hiện các vân Fresnel và không yêu cầu bất kỳ thành phần quang học nào. Sự xuất hiện của phương pháp này giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình tạo ảnh. Hình ảnh dựa trên máy phân tích sử dụng tinh thể Bragg làm bộ lọc góc để chỉ phản chiếu một phần tia X đáp ứng các điều kiện Bragg, giúp hình ảnh rõ hơn.
Với sự phát triển của các công nghệ tiên tiến này, nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển các phương pháp mới như chiếu sáng cạnh và can thiệp lưới. Những công nghệ này mang lại kết quả đáng kể trong việc cải thiện độ tương phản hình ảnh, đặc biệt là trong hình ảnh y tế, giúp việc điều trị y tế trở nên chính xác và chi tiết hơn. Nghiên cứu gần đây cho thấy những tiến bộ này không chỉ giới hạn ở xét nghiệm bệnh lý cơ bản mà còn dành cho việc phân tích các mẫu mô phức tạp và mở rộng hơn nữa sang các thử nghiệm tiền lâm sàng và ứng dụng thực tế.
Điều đáng chú ý là một số kết quả nghiên cứu mới nhất của cộng đồng khoa học cho thấy triển vọng phát triển của công nghệ hình ảnh tương phản pha rất tươi sáng, đặc biệt là trong lĩnh vực y sinh, và sẽ là công cụ quan trọng giúp bác sĩ phát hiện bệnh hoặc phân tích những thay đổi bệnh lý. trước đó. Ngoài ra, khi công nghệ dần trưởng thành, những phương pháp chẩn đoán hình ảnh nghiêm ngặt này có thể trở thành tiêu chuẩn trong chẩn đoán, không chỉ nâng cao độ chính xác của chẩn đoán mà còn cải thiện hiệu quả điều trị của bệnh nhân.
Hình ảnh X-quang tương phản pha đang dần trưởng thành, vậy y học hình ảnh trong tương lai sẽ phát triển hơn nữa và tiết lộ những chi tiết vẫn chưa được hiểu rõ như thế nào?
