Από τότε που ο Wilhelm Röntgen ανακάλυψε τις ακτίνες Χ στα τέλη του 19ου αιώνα, η ιατρική και η επιστήμη δεν ήταν ποτέ οι ίδιες. Η τεχνολογία αυτή, που στηρίζεται στην απεικόνιση των ιστών μέσω της απορρόφησης ακτινοβολίας, παραμένει βασικό εργαλείο στη διάγνωση, όμως οι δυνατότητές της περιορίζονται σε εικόνες ασπρόμαυρες και συχνά θολές. Τώρα, μια ερευνητική ομάδα από τα Sandia National Laboratories στις ΗΠΑ ισχυρίζεται ότι βρήκε τον τρόπο να αλλάξει ριζικά το τοπίο: την ανάπτυξη έγχρωμων υπερφασματικών ακτίνων Χ, οι οποίες αποκαλύπτουν λεπτομέρειες που μέχρι τώρα παρέμεναν αόρατες.
Το νέο σύστημα φέρει την ονομασία CHXI MMT (Colorized Hyperspectral X-ray Imaging with Multi-Metal Targets). Στην πράξη, οι επιστήμονες αντικατέστησαν τον παραδοσιακό στόχο μονής μεταλλικής επιφάνειας με μικροσκοπικά, σχεδιασμένα μοτίβα από διαφορετικά μέταλλα, όπως βολφράμιο, μολυβδαίνιο, χρυσό, σαμάριο και ασήμι. Κάθε μέταλλο εκπέμπει διαφορετική «απόχρωση» ακτίνων Χ, η οποία μπορεί να ανιχνευθεί και να διακριθεί από τον ανιχνευτή.
Η βασική ιδέα είναι ότι όσο μικρότερο είναι το σημείο εστίασης της ακτινοβολίας, τόσο καθαρότερη είναι η εικόνα. Η χρήση πολλών μετάλλων επέτρεψε στην ομάδα όχι μόνο να μειώσει το μέγεθος της εστίασης, αλλά και να δημιουργήσει εικόνες έγχρωμες, με πρωτοφανή ευκρίνεια και δυνατότητα αναγνώρισης της χημικής σύστασης του αντικειμένου.
«Είναι σαν να περνάς από τον ασπρόμαυρο κόσμο σε έναν κόσμο γεμάτο χρώμα, όπου μπορούμε να αναγνωρίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τα υλικά και τις ατέλειες που μας ενδιαφέρουν», εξηγεί η Noelle Collins.
Οι κλασικές ακτίνες Χ δημιουργούνται με την πρόσκρουση ηλεκτρονίων σε έναν μεταλλικό στόχο. Ανάλογα με την πυκνότητα των ιστών, άλλα σημεία απορροφούν περισσότερη και άλλα λιγότερη ακτινοβολία, δημιουργώντας την τελική εικόνα. Το πρόβλημα είναι ότι η μέθοδος αυτή δεν προσφέρει την απαραίτητη ευκρίνεια για να διακρίνει μικροσκοπικές διαφορές.
Η ομάδα του Sandia βρήκε λύση χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα μεταλλικών κουκίδων. Κάθε κουκίδα εκπέμπει ακτίνες Χ με διαφορετικό ενεργειακό «χρώμα». Ο ειδικός ανιχνευτής που ανέπτυξαν μπορεί όχι μόνο να καταμετρά τα φωτόνια, αλλά και να μετρά την ενέργειά τους, προσφέροντας έτσι πληροφορίες για την πυκνότητα και τη σύσταση του υπό εξέταση υλικού.
«Με αυτόν τον τρόπο παίρνουμε μια πολύ πιο ακριβή αναπαράσταση του σχήματος και της δομής του αντικειμένου. Μπορούμε να κάνουμε μετρήσεις και παρατηρήσεις που μέχρι τώρα ήταν αδύνατες», σημειώνει ο Edward Jimenez, επικεφαλής του project.
Η προοπτική του νέου συστήματος είναι τεράστια. Στον τομέα της ασφάλειας, μπορεί να βελτιώσει τους ελέγχους σε αεροδρόμια, διαχωρίζοντας με μεγαλύτερη ακρίβεια τα υλικά στις αποσκευές. Στη βιομηχανία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ποιότητας και τη μη καταστροφική δοκιμή εξαρτημάτων, κάτι κρίσιμο σε κλάδους όπως η αεροναυπηγική.
Αλλά η μεγαλύτερη επανάσταση αναμένεται στην ιατρική διάγνωση. Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι έγχρωμες ακτίνες Χ θα μπορούσαν να εντοπίζουν νωρίτερα σημάδια καρκίνου, χάρη στη δυνατότητά τους να ξεχωρίζουν με λεπτομέρεια διαφορετικούς ιστούς.
«Στη μαστογραφία, για παράδειγμα, το ζητούμενο είναι να εντοπίσεις μια βλάβη προτού αναπτυχθεί. Με το παραδοσιακό σύστημα οι μικροασβεστώσεις δύσκολα διακρίνονται, καθώς μοιάζουν με θολές κουκκίδες. Με την έγχρωμη απεικόνιση αποκτούμε μια πιο καθαρή και υψηλής ανάλυσης εικόνα που μπορεί να αποκαλύψει πολύ πιο νωρίς τις αλλαγές», εξηγεί ο Jimenez.
Οι επιστήμονες του Sandia θεωρούν ότι βρίσκονται μπροστά σε μια τεχνολογική επανάσταση που θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε και κατανοούμε τον κόσμο γύρω μας. Η δυνατότητα ανάλυσης μεμονωμένων φωτονίων, σε συνδυασμό με την έγχρωμη απεικόνιση, ανοίγει δρόμους για πιο γρήγορη διάγνωση ασθενειών, ταχύτερη αναγνώριση απειλών και πιο ασφαλή παραγωγικά περιβάλλοντα.
Όπως υπογραμμίζει η Collins, «στόχος μας είναι να μπορούμε να εντοπίζουμε κινδύνους πιο γρήγορα, να διαγιγνώσκουμε ασθένειες πιο έγκαιρα και να συμβάλλουμε στη δημιουργία ενός ασφαλέστερου και πιο υγιούς κόσμου».
Το επόμενο βήμα είναι η περαιτέρω ανάπτυξη και δοκιμή της τεχνολογίας σε πραγματικές συνθήκες, ώστε να αποδειχθεί ότι μπορεί να ενταχθεί σε ευρεία χρήση. Αν το εγχείρημα στεφθεί με επιτυχία, οι έγχρωμες ακτίνες Χ θα μπορούσαν να γίνουν το νέο στάνταρ στην ιατρική και όχι μόνο, σηματοδοτώντας μια εποχή όπου η διάγνωση και η κατανόηση της ύλης θα γίνονται με μεγαλύτερη ακρίβεια και σαφήνεια από ποτέ.
[via]
