- История открытия микротомографии
- Как работает микротомограф?
- Рентгеновская микротомография: преимущества
В настоящее время существует не так много методов неинвазивной реконструкции трехмерных моделей, представляющих внутреннюю структуру исследуемого объекта. Ведутся разработки в этой области, подобный тип исследований представляет особый интерес для научного сообщества разных стран, так как может обеспечить конкурентное преимущество для отдельных отраслей производства. Одним из указанных выше методов является компьютерная микротомография (часто можно встретить такое название, как рентгеновская микротомография, это два термина, обозначающие один и тот же метод анализа, в зарубежной литературе чаще фигурирует первое название). Рассмотрим подробнее данный вид анализа внутренней среды.
История открытия микротомографии
Исследования в области данного метода ведутся довольно давно, в России первое применение микротомографии относят к началу девяностых годов прошлого века, причем именно в России впервые было осуществлено исследование по анализу минералов, руд и горных пород, что сразу послужило толчком к формированию прикладного характера микротомографического анализа в нашей стране. Первые исследования были проведены на базе таких научных учреждений, как МГУ имени М. В. Ломоносова и Российской Академии Наук, что позволило сразу вовлечь огромное число специалистов и информировать самые различные отрасли о новом направлении.
Уже с самого зарождения метода стало очевидным его возможное применение для широкого спектра всевозможных исследований. Изначально активные исследования велись в нефтегазовой сфере, но затем неоспоримые преимущества метода оценили в таких областях, как:
- биология;
- медицина;
- химия;
- археология;
- почвоведение;
- микроэлектроника.
На данный момент исследования в области изучения объемного строения объектов с помощью рентгеновских микротомографов продолжают развиваться, все больше отечественных предприятий приобретают для себя подобное оборудование, на 2012 год в стране насчитывалось 40 коллективов, ведущих исследования, на данный момент их количество увеличилось практически вдвое.
Такое стремительное развитие и распространение становится возможным из-за того, что рентгеновская микротомография считается очень перспективным направлением, так как получаемые результаты действительно необходимы и могут существенно продвинуть вперед ряд экспериментов.
Смотрите видео о создании российскими учеными отечественного микротомографа.
Как работает микротомограф?
Строение оборудования для подобного вида анализа является очень сложным и требует не только высокого качества материалов, из которых его изготавливают, но также и высококвалифицированных специалистов, которые могли бы спроектировать действительно надежный прибор. Всего несколько фирм в мире занимаются разработкой данного типа оборудования, наиболее популярной из них является Bruker microCT, ранее эта компания называлась Skyscan. Она была основана в Бельгии российским ученым из МГУ имени М. В. Ломоносова, а теперь данная компания широко известна во всем мире, выпускает множество видов томографов, а также поставляет специальное программное обеспечение, необходимое для работы с ними.
Основой микротомографа является микро- или в некоторых случаях даже наноразмерная трубка, которая просвечивает исследуемый объект рентгеновскими лучами, а установленная рядом специальная камера, принимающая рентгеновские лучи, получает теневые проекции увеличенного размера. Объект внутри вращается на поставке, в это время рентгеновская камера получает и записывает несколько сотен теневых проекций, которые в последствии обрабатываются компьютером. Компьютер на основе полученных проекций выполняет построение множества виртуальных моделей, представляющих сечения объекта.
Читайте об особенностях проведения ультразвуковой денситометрии.
А также о требованиях СанПин к рентгеновским кабинетам.
После обработки результатов, возможен просмотр всевозможных сечений объекта, их можно переворачивать и вращать, а также получить все необходимые измерения и числовые характеристики всего объема внутренней среды объекта или даже отдельной его области. Это в комплексе позволяет создавать трехмерные модели, предоставляющие возможности для виртуального перемещения по внутренней среде объекта исследования.
Рентгеновская микротомография: преимущества
С открытием микротомографии в корне изменилось представление о внутреннем строении множества видов горных пород, нефтяных коллекторов, различных композитных полимеров, эти исследования были фундаментом для дальнейших изысканий, усовершенствований в геологии, физике, химии.
Основными преимуществами данного метода исследований считается:
- Исследуемые объекты могут иметь значительно меньший размер, чем в случае использования стандартной медицинской томографии. Это позволяет построить модели мельчайших частиц и получить представление об их строении. При этом максимальный охват области для изучения равен примерно 20*6*6 (длина*ширина*высота) сантиметров.
- Изображения, которые получаются при обработке, имеют, как правило, более высокое разрешение, что значительно увеличивает точность наблюдений и вычислений. Даже мельчайшие погрешности могут иметь колоссальное значение, когда сам объект обладает маленьким размером, поэтому так важно качество получаемых изображений.
- Микротомография является неинвазивным методом, что имеет зачастую решающее значение, в таких областях, как биология или медицина. То есть она позволяет без деформации объекта, без непосредственного проникновения внутрь, получить представление об его структуре.
Не требует никакой предварительной подготовки, что существенно сокращает время на проведение анализа и получение результата. Не нужно заранее подготавливать пробы, предварительно окрашивать образцы или получать тонкие срезы.
А как вы считаете, в каких еще сферах может быть полезен микротопограф? Оставьте свое сообщение в комментариях! А также смотрите видео о создании отечественного микротомографа для обследования животных.
