Novedoso método de obtención de imágenes por microtomografía computarizada (Micro-TC) podría reducir significativamente tiempos de exploración

La microtomografía computarizada (micro-TC) es un método de imagen basado en imágenes de rayos X que se reconstruyen para formar una imagen tridimensional de la estructura interna de muestras de pequeñas dimensiones. Los investigadores en biología y física biomédica han mejorado significativamente la micro-TC, más específicamente la obtención de imágenes con contraste de fase y radiación de rayos X de alto brillo.

Investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM, Baviera, Alemania) han desarrollado una nueva rejilla óptica microestructurada y la han combinado con nuevos algoritmos analíticos. El nuevo enfoque hace posible representar y analizar las microestructuras de las muestras con mayor detalle e investigar un espectro particularmente amplio de muestras. Los investigadores en biología, medicina o ciencias de los materiales pueden utilizar este método para obtener información sobre la estructura y las características de las muestras de tejidos y materiales que son importantes en los diagnósticos y otros análisis.

Las imágenes de rayos X con contraste de fase son especialmente adecuadas para investigar tejidos blandos. El método emplea la refracción de los rayos X causados ​​por las estructuras de la muestra para obtener el contraste de estas estructuras y así representar el tejido blando con mayor detalle de lo que es posible con los métodos de rayos X convencionales. En muchos métodos de contraste de fase, los componentes ópticos modulan los rayos X en su camino hacia el detector, dando como resultado lo que se conoce como un patrón de difracción en el detector. Hasta ahora se han utilizado estructuras ineficientes como papel de lija y máscaras de absorción para este tipo de modulación, pero mientras tanto hay disponible una variedad de rejillas ópticas.

Los investigadores de TUM ahora han introducido un nuevo método para micro-TC con contraste de fase utilizando radiación de rayos X de alto brillo. La tecnología se basa en una rejilla óptica recientemente desarrollada conocida como Talbot Array Illuminator. Este nuevo elemento óptico es comparativamente fácil de producir, es resistente a la radiación de rayos X y puede usarse con diferentes energías. Esto establece los requisitos previos técnicamente necesarios para el alto contraste. El nuevo método permite un uso más eficiente de la dosis de radiación que con moduladores ordinarios como el papel de lija y reduce significativamente los tiempos de exploración.

La nueva tecnología se puede utilizar para investigar un espectro particularmente amplio de muestras. Los investigadores pueden incluso representar simultáneamente materiales de composiciones muy diferentes, por ejemplo, agua y aceite incrustados en piedra, lo que no era posible en el pasado utilizando métodos convencionales. Esto proporciona ventajas cruciales sobre los métodos convencionales no solo en medicina y biología, sino que también abre nuevas posibilidades de aplicación en ciencias de los materiales, por ejemplo, en geología.

“Al combinar nuestro Talbot Array Illuminator recientemente desarrollado con un nuevo software de análisis optimizado para ese propósito, hemos podido mejorar significativamente las imágenes y el análisis con micro-TC”, dijo Julia Herzen, profesora de Física de Imágenes Biomédicas en TUM. “La nueva tecnología es más sensible que los métodos comparables en este campo. A resoluciones muy altas, permite representar tejidos blandos con mayor contraste que antes. La alta sensibilidad es particularmente importante, por ejemplo, para detectar diferencias finas dentro del tejido blando”.

"A diferencia de los enfoques anteriores, nuestro nuevo método también hace posible el análisis cuantitativo. Podemos realizar y comparar mediciones absolutas de la densidad de electrones de las muestras, sin necesidad de hacer suposiciones sobre las muestras", agregó el profesor Herzen.

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Universidad Técnica de Munich