Над проектом работали специалисты НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Института ядерных исследований РАН, НИЦ "Курчатовский институт" и Московского политехнического университета. В основе технологии – селективное лазерное плавление порошка вольфрама микронной фракции, что дало возможность получить тонкостенные элементы и заложить требуемую геометрию каналов под конкретный рентгеновский пучок. Разработка в перспективе позволит снизить лучевую нагрузку на пациентов.
"Нам удалось изготовить тонкостенную конструкцию решетки с помощью селективного лазерного плавления порошка вольфрама микронной фракции. Данный подход позволяет значительно утоньшить элементы конструкции и получить необходимую геометрию для пучка конкретной рентгеновской установки. Далее мы проверили работу решетки в условиях, приближенных к реальной диагностике. Рентгеновский снимок делали на модели тазовой области человека, отметив специальными тестовыми маркерами точки, которые нужно различить на изображении. Без использования фильтра снимок состоял преимущественно из фонового шума, а тени маркеров были почти неразличимы, тогда как с решеткой их было четко видно", – цитирует ТАСС заведующего лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС Станислава Чернышихина.
Противорассеивающие решетки применяются для подавления фонового излучения, возникающего при рассеянии рентгеновских лучей в тканях и снижающего контраст снимка. Традиционные решетки из свинца изготавливают с более толстыми перегородками из-за низкой механической прочности материала и технологических ограничений, что приводит к частичному поглощению полезного излучения.
В напечатанной конструкции каналы выполнены со сходящейся геометрией и соосно направлены рентгеновскому пучку, что повышает эффективность задержания рассеянных квантов при минимальном ослаблении основного потока. Высокая плотность вольфрама позволила уменьшить толщину перегородок в три раза по сравнению с известными решениями.
Работоспособность устройства проверили на модели тазовой области человека с тестовыми маркерами. Дополнительно перед моделью располагали слой оргстекла, имитирующий ткани. В обоих случаях без решетки метки практически терялись в шуме, тогда как при использовании фильтра оставались хорошо различимыми.
Особое внимание уделили цифровой очистке изображения от следов собственной структуры решетки.
"Отдельная задача заключалась в том, чтобы сам фильтр не мешал считыванию снимка, поскольку даже тонкие перегородки оставляют на изображении собственный след. Мы показали, что эту тень можно убрать с помощью цифровой обработки методом быстрого преобразования Фурье без потери диагностической информации. Этот же подход используется при работе с традиционными свинцовыми фильтрами", – заявил инженер центра инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience НИТУ МИСИС Игорь Дьячков.
По оценке специалистов, преимущество более тонкой решетки будет наиболее заметно при визуализации плотных областей тела, где рассеянное излучение сильнее всего искажает изображение.
Какие виды медицинских рентгеновских установок производят в России?
- Стационарные рентгенодиагностические комплексы – универсальные системы на 2 или 3 рабочих места для проведения графии и скопии.
- Поворотные столы-штативы (телеуправляемые комплексы) – аппараты с дистанционным управлением для проведения многофункциональных исследований в одном кабинете.
- Цифровые флюорографы – специализированные малодозовые сканирующие установки для массового скрининга органов грудной клетки.
- Цифровые маммографы – высокоточные аппараты для исследования молочных желез, включая модели с функцией томосинтеза (3D-маммографии).
- Мобильные (палатные) рентген-аппараты – передвижные маневренные установки на колесах для обследования лежачих пациентов в палатах и реанимациях.
- Хирургические аппараты с С-дугой (C-arm) – мобильные системы для непрерывного рентгеноскопического контроля непосредственно во время оперативных вмешательств.
- Ангиографические комплексы – высокотехнологичные стационарные установки для визуализации кровеносных сосудов и проведения эндоваскулярных операций.
- Компьютерные томографы (КТ) – многосрезовые системы для получения послойных трехмерных изображений органов и тканей.
- Передвижные медицинские комплексы (мобильные кабинеты) – рентген-телевизионные и флюорографические установки, смонтированные в кузовах-контейнерах на базе грузовых автомобилей или автобусов.
- Дентальные рентген-аппараты – интраоральные (прицельные) аппараты и ортопантомографы (панорамные томографы) для стоматологии.
- Терапевтические рентгеновские установки – аппараты для поверхностной и глубокой лучевой терапии неонкологических и дерматологических заболеваний.
Ранее ученые Московского государственного университета создали гибкий материал для улучшения качества рентгеновских снимков.
