Ноу-хау: всевидящий 3D-компьютерный нанотомограф

Новый принцип компьютерной томографии с использованием нанотехнологий позволяет визуализировать структуру кости и обнаруживать изменения в плотности органов. Снимок с высоким разрешением и в 3D-формате дает возможность исследовать связанные с остеопорозом структурные изменения в наномасштабе и разрабатывать более эффективные методы терапии.

Инновационный нанотомограф разработан группой ученых из Технического университета Мюнхена (Technische Universitaet Muenchen, TUM), Федеральной политехнической школы Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETH Zurich) и Института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institute, PSI).

Эта новая методика позволяет исследовать мельчайшие структуры организма с наномасштабным разрешением. Также стало возможным получить детальное трехмерное изображение тонких костных структур.

Читайте по теме: Томография запечатлеет все уголки организма

Руководитель группы исследователей, профессор кафедры биомедицинской физики Технического университета Мюнхена Франц Пфайфер (Franz Pfeiffer) рассказал о преимуществах разработки: "Благодаря компьютерной нанотомографии стало возможным визуализировать структуру кости и на ранней стадии распознать изменения в ее плотности.

Высокое разрешение снимков и возможность получения изображения в 3D-формате позволяет исследовать связанные с остеопорозом структурные изменения в наномасштабе и, таким образом, разрабатывать более эффективные методы борьбы с этой распространенной болезнью".

Остеопороз - возрастное заболевание, при котором кости становятся ломкими и хрупкими из-за потери ими плотности, в связи с чем значительно повышается риск переломов. Согласно статистическим данным, в Германии оно затрагивает состояние здоровья около четверти населения старше 50 лет. В России жертв остеопороза не меньше. Так что новый метод исследования сыграет немаловажную роль в раннем выявлении проблемы. Ведь сегодня диагноз "остеопороз" ставится практически "на глазок" путем установления общего снижения костной плотности

5208.jpegПринцип функционирования компьютерного томографа (КТ) базируется на  диагностическом скрининге структур организма с использованием рентгеновского излучения. Многочисленные снимки делаются с различных направлений в то время как детектор под разными углами записывает, какое количество излучения было поглощено. После обработки полученная информация используется для создания цифровых 3D-изображений.

Новый метод позволяет измерить не только общую интенсивность излучения, которое было поглощено объектом исследования под каждым углом, но и рентгеновские лучи, отраженные в разных направлениях (дифракция). Благодаря этому стало возможным воссоздать точную картину для каждой точки исследуемого объекта - на уровне наноструктур. Подробные характеристики и принципы работы 3D-компьютерного нанотомографа опубликованы на официальном сайте Технического университета Мюнхена (Technische Universitaet Muenchen, TUM).

"Для успешной реализации инновационного метода было особенно важно использование рентгеновского излучения хорошей контрастности и высокочувствительных детекторов с низким уровнем шума. Для этого мы старались получить возможность обработать довольно большое количество отдельных изображений с чрезвычайной точностью", - говорит один из разработчиков инновационного устройства Оливер Бунк (Oliver Bunk).

Читайте по теме: Грозит ли вам остеопороз? Проверьте себя на прочность

Мартин Дирольф (Martin Dierolf) из Технического университета Мюнхена добавил: "Мы разработали более чувствительный алгоритм реконструкции изображения, создающий трехмерное изображение образца с высоким разрешением, используя свыше ста тысяч дифракционных картин".

5207.jpegДля наглядности своих достижений ученые продемонстрировали довольно точные результаты исследования 25-ти микрометрового тончайшего образца кости лабораторной мыши. Снимки показывали даже самый малый разброс плотности костного образца с чрезвычайно высокой точностью: были отчетливо видны поперечные срезы полостей с находящимися в них костными клетками и примерно 100-нанометровая сеть их взаимосвязей.

"Несмотря на то, что новый компьютерный нанотомограф все же не достигает пространственного разрешения, доступного электронной микроскопии, все же благодаря высокой проникающей способности рентгеновских лучей он может создавать трехмерные томографические изображения образцов кости, - оценил ноу-хау директор Центра электронной микроскопии (Electron Microscopy Center) Федеральной политехнической школы Цюриха Роджер Вепф (Roger Wepf). - Более того, новый метод очень ценен для хирургов, ортопедов и травматологов, так как он отличается высокой точностью измерения плотности костной ткани, что особенно важно при исследовании костей".

Локацкая Лилиана
Киви- птичка, фрукт или ягода? Киви- птичка, фрукт или ягода? Что новенького?
Киви - кисло-сладкая ягода родом из китайской провинции Шэньси, в 20-ом веке киви привезли в Новую Зеландию.
Медпомощь на дому: учимся делать уколы Медпомощь на дому: учимся делать уколы Профилактика
Внутримышечная инъекция - самый распространенный и наиболее простой способ введения в организм лекарственных препаратов.