Novo modelo de transporte de luz melhora a imagem de contraste de fase de raios X

Pesquisadores da Universidade de Houston revelaram um avanço na tecnologia de imagens de raios X que pode proporcionar melhorias significativas em diagnósticos médicos, materiais e imagens industriais, segurança de transporte e outras aplicações.

Em um artigo publicado na capa da ÓPTICOMini Das, professor de Moores na Faculdade de Ciências Naturais e Matemática da UH e na Faculdade de Engenharia Cullen, e Jingcheng Yuan, um estudante de pós-graduação em física da UH, apresentam um novo modelo de transporte de luz para um sistema de imagens de fase de máscara única que aprimora imagens profundas não destrutivas para visibilidade de materiais de elementos leves, incluindo tecidos moles, como cânceres, e tecidos de fundo, como plásticos e explosivos.

“A tecnologia de raio X mais antiga depende da absorção de raio X para produzir uma imagem”, disse Das. “Mas esse método tem dificuldades com materiais de densidade similar, levando a baixo contraste e dificuldade de distinguir entre diferentes materiais, o que é um desafio em imagens médicas, detecção de explosivos e outros campos.”

A imagem de contraste de fase de raios X, ou PCI, ganhou considerável atenção nos últimos anos por seu potencial de fornecer contraste aprimorado para tecidos moles, utilizando mudanças de fase relativas conforme os raios X passam por um objeto. Entre muitas técnicas disponíveis, o diferencial de máscara única se destaca por sua simplicidade e eficácia na tradução para aplicações práticas e na produção de imagens de maior contraste em comparação a outros métodos. E faz isso de uma forma muito mais simples e eficiente com imagens de dose baixa e de disparo único.

“Nosso novo modelo de transporte de luz permite a compreensão da formação de contraste e como múltiplas características de contraste se misturam em dados adquiridos”, disse Das. “Como resultado, ele permite a recuperação de imagens com dois tipos distintos de mecanismos de contraste de uma única exposição, o que é um avanço significativo em relação aos métodos tradicionais.”

O design usa uma máscara de raios X com fendas periódicas, criando uma configuração compacta que melhora o contraste das bordas.

“Esta máscara se alinha com pixels do detector, permitindo-nos capturar informações de fase diferencial que mostram variações entre materiais mais claramente. A principal vantagem disto é que simplifica a configuração e reduz a necessidade de detectores de alta resolução ou processos complexos de múltiplos disparos”, acrescentou Das.

A equipe de Das já testou seu modelo por meio de simulações rigorosas e em seu sistema de imagem de raio-X de bancada de laboratório desenvolvido internamente. O próximo objetivo, ela diz, é integrar a tecnologia em sistemas portáteis e adaptar configurações de imagem existentes para testá-la em ambientes do mundo real, como hospitais, imagens de raios industriais e aeroportos.

“Nossa pesquisa abre novas possibilidades para imagens de raios X ao fornecer um método simples, eficaz e de baixo custo para melhorar o contraste da imagem, o que é uma necessidade crítica para imagens profundas não destrutivas”, diz Das.

“Ele torna a geração de imagens de contraste de fase mais acessível e prática, levando a melhores diagnósticos e triagem de segurança aprimorada. É uma solução versátil para uma ampla gama de desafios de geração de imagens. Estamos no processo de testar a viabilidade para uma série de aplicações.”