Изобретен рентгеновский микротомограф, работающий на нанотрубках

Источник: Science Photo Library

Группа специалистов из Северокаролинского университета в Чапел-Хилл и Университета штата Северная Каролина в Роли (оба — США) сконструировала действующий образец установки для проведения рентгеновской микротомографии, в основе работы которой лежат углеродные нанотрубки.

Разрабатывать концепцию установки авторы начали в тот момент, когда в их лаборатории сломался рентгеновский аппарат. «Мы довольно быстро поняли, что нанотрубки обладают всеми необходимыми свойствами, — рассказывает один из участников исследования Отто Чжоу (Otto Zhou). — А вот реализовать идею на практике оказалось гораздо сложнее».

В традиционных рентгеновских установках для генерации излучения, напомним, используется поток испускаемых нагретой вольфрамовой нитью электронов, которые ускоряются и направляются на металлическую мишень; если возникает необходимость получить трехмерные изображения (к примеру, в компьютерной томографии), этот единственный источник излучения приходится постепенно перемещать.

В предложенной авторами системе источниками электронов служат нанотрубки, которые при пропускании напряжения испускают частицы в процессе автоэлектронной эмиссии. Отдельные нанотрубки из массива можно «включать» и «выключать» за несколько микросекунд, поэтому сканирование изучаемого объекта проходит без механических перемещений.

По словам другого участника работ Ша Чана (Sha Chang), продемонстрированная технология позволяет получать трехмерные изображения в реальном времени, что должно снизить вероятность поражения тканей при проведении радиотерапии (дело в том, что во время процедуры пациент может изменить положение тела, и если направление пучка не скорректировать, под действие излучения попадут здоровые клетки). Авторы уже протестировали свою установку на мышах (см. статью в журнале Proceedings of SPIE) и показали, что использование нанотрубок — при должном согласовании импульсов излучения по времени — снижает эффект размывания изображения, вызываемый дыханием и биением сердца.

По мнению Питера Шардта (Peter Schardt), специалиста по рентгенографии из компании Siemens, новая технология должна снизить радиационную нагрузку на пациентов за счет того, что получаемые изображения в большинстве случаев оказываются четкими. «Конечно, такие источники излучения будут стоить дороже, чем обычные рентгеновские трубки, — заключает эксперт. — Зато при изготовлении установки можно сэкономить на движущихся деталях; через два-три года компьютерные томографы на основе нанотрубок практически сравняются по цене с традиционными, причем их обслуживание будет обходиться дешевле, а разрешение изображений окажется выше».

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Physics in Medicine and Biology.