Маммографические исследования с использованием синхротронного излучения

    Маммографические исследования с использованием синхротронного излучения ведутся на различных источниках СИ в разных странах, например в Триесте (Италия), в Брукхэвене (США) и др., причем с помощью разных модификаций метода рефракционной интроскопии. Например, вместо двухкристалльной схемы применяют однокристалльную (без кристалла-анализатора). В этом случае изображение по методу поглощения получается при минимальном расстоянии между объектом и детектором, а рефракционное — при значительном удалении детектора от образца.
    В настоящее время нельзя сказать, что диагностические методики в маммографии с использованием фазового контраста или рефракционной интроскопии полностью отработаны. Существуют нерешенные проблемы, связанные как с формированием пучков, так и с анализом и интерпретацией получаемых изображений. Однако с точки зрения возможностей источника СИ в РНЦ “Курчатовский институт” данное направление представляется одним из наиболее перспективных.
    В последние годы костные заболевания, связанные с потерей массы костной ткани или уменьшением ее плотности, вышли на четвертое место в мире по распространенности. Особенно это касается пожилых людей, у которых вероятность переломов кости весьма велика. Неудивительно, что проблеме остеопороза в развитых странах сейчас уделяется большое внимание.
    Остеопороз в буквальном переводе с древнегреческого языка означает отверстие, или дырка (“пороз”) в кости (“остео”). Поэтому до сих пор диагностика остеопороза проводится в основном посредством измерения массы костной ткани (денситометрии) с помощью рентгеновских аппаратов. Использование синхротронного излучения позволяет не только качественно улучшить метод денситометрии (что в основном связано с уменьшением дозы на каждую экспозицию), но и разработать другие, более надежные методики для ранней диагностики заболеваний костей.

    Переход от простых (с точки зрения структуры) маммографических объектов к более сложным, например костям человека, сопровождается как совершенствованием рентгено-оптических методов, так и разработкой алгоритмов для обработки и анализа получаемых изображений. В работе М. Андо с сотрудниками предложен новый метод получения изображений (“трехцветная оптика”), позволяющий одновременно изучать объект в трех видах: в обычном поглощении, в фазово-интерференционном контрасте и в gпо методу рефракции. Идею эксперимента можно понять с помощью рис.17.9.
    Первый кристалл — монохроматор используется для того, чтобы из падающего узкого пучка СИ создать пучок определенной энергии с максимально возможной светосилой. Половина этого пучка (i) направляется непосредственно на объект, а вторая половина расщепляется на кристалле S (“сплиттер)” еще на два луча. Первый луч ( i ) , испытав поглощение, но не изменив направления, создает абсорбционное изображение в области Ab. Преломленные на границе объекта лучи от сплиттера попадают в область An, где формируется рефракционное изображение. В отличие от метода поглощения здесь необходим еще один кристалл MII , который служит анализатором. Использование дополнительного кристалла MI позволяет создать еще одно изображение, когда один из лучей изменяет фазу при взаимодействии с объектом, а другой нет. Изображение в области Р1 и P2 получается в результате интерференции двух пучков при прохождении анализатора А. Метод получения изображения, полученного за счет изменения фазы, называется методом фазового контраста. Комбинация разных методов повышает надежность диагностики и существенно уменьшает ошибки измерений.
    На Курчатовском источнике СИ были проведены исследования биоптатов костной ткани человека, предоставленные Центральным институтом травматологии и ортопедии им.Н.Н. Приорова (ЦИТО). Биоптаты представляют собой небольшие фрагменты, объемом менее одного кубического сантиметра, извлеченные посредством операции из кости и помещенные в формалин. На рис.17.10 показаны снимки, сделанные методом рефракции (а) и поглощения (б). Видно, что структура кости на рис.17.10а проявляется значительно лучше, чем на рисунке 17.10б. На левом рисунке хорошо виден внешний (кортикальный слой) кости, а также внутренний, который состоит из продольных слоев (трабекул) размером до нескольких сотен микрон. Здесь использование синхротронного излучения приобретает особое значение, потому что другие методы для оценки прочности кости оказываются малоприменимыми. Хотя с помощью электронного микроскопа, дающего очень высокое пространственное разрешение, можно увидеть в кости кристаллы кальцита размером около 1 мкм, но в практической медицине это пока не нашло широкого применения. На синхротронных пучках размеры и ориентацию таких кристаллов удается определять с помощью электронной спектроскопии.

Рис. 17.10. Изображение биоптата кости человека, ролученное методом рефракции (слева) и поглощения (справа) на Курчатовском источнике СИ.

Курсовая, контрольная работа. Примеры выполнения