Des chercheurs de l'Université Stony Brook ont utilisé la National Synchrotron Light Source II pour caractériser la physique de la façon dont la lumière se déplace dans les scintillateurs. Ils sont le premier groupe à mesurer directement ce phénomène. Adrian Howansky (au centre), un doctorat candidat au Centre des sciences de la santé de SBU, est représenté tenant un type de scintillateur du groupe étudié. Crédit :Université Stony Brook
Des scientifiques de l'Université Stony Brook ont utilisé une nouvelle technique à la source nationale de lumière synchrotron II (NSLS-II), une installation des utilisateurs du Bureau des sciences du Département de l'énergie des États-Unis (DOE) située au Laboratoire national de Brookhaven, répondre à des questions de longue date en imagerie médicale.
L'équipe de recherche a utilisé pour la toute première fois des rayons X individuels pour caractériser la physique du mouvement de la lumière dans les scintillateurs, un composant des détecteurs de rayons X. Leurs découvertes pourraient aider au développement de détecteurs de rayons X plus efficaces pour de meilleurs diagnostics médicaux.
L'imagerie par rayons X est une technique répandue pour visualiser les structures internes de la matière. Dans le domaine médical, L'imagerie par rayons X est utilisée pour générer des images de la structure interne du corps à des fins de diagnostic et d'intervention. La méthode fonctionne en projetant des rayons X à travers un patient et en les capturant avec un détecteur de rayons X pour produire une "image d'ombre" du corps du patient. Alors que l'imagerie par rayons X fonctionne de la même manière dans toutes ses applications, il présente un problème distinct pour l'industrie médicale.
« Il y a des défis concurrents dans l'imagerie médicale par rayons X, " a déclaré Adrian Howansky, un doctorat candidat au Centre des sciences de la santé de SBU. "Vous voulez détecter le plus de rayons X possible pour produire une image de haute qualité et faire le meilleur diagnostic, mais vous devez également limiter le nombre de radiographies que vous faites passer au patient pour minimiser son risque pour la sécurité. »
Les rayons X peuvent être nocifs pour les patients s'ils sont reçus en doses importantes ou multiples. C'est pourquoi l'équipe SBU a cherché à optimiser les détecteurs de rayons X en comprenant la physique de leur fonctionnement. S'ils pouvaient définir la manière exacte dont ces détecteurs produisent une image, l'équipe a pu identifier des méthodes pour améliorer les images sans augmenter le nombre de radiographies envoyées par le patient. Pour faire ça, les scientifiques ont étudié le composant le plus crucial du détecteur de rayons X, appelé le scintillateur. Ce materiel, dont l'épaisseur peut être aussi faible que 200 micromètres, est responsable de l'absorption des rayons X et de leur transformation en éclats de lumière visible.
L'équipe de Stony Brook étudie les données avec le scientifique de la ligne de lumière NSLS-II, Sanjit Ghose. Sur la photo de gauche à droite :Adrian Howansy, Rick Lubinsky, Wei Zhao, et Sanjit Ghose. Crédit :Université Stony Brook
"Jusqu'à notre expérience ici à NSLS-II, personne n'a été capable de décrire précisément comment la lumière se déplace à l'intérieur des scintillateurs pour former une image, " a déclaré Howansky.
Ce que les scientifiques savaient, c'est que lorsque la lumière rebondit autour d'un scintillateur avant d'être détectée, il produit un "flou" qui réduit la résolution de l'image. Des variations aléatoires de ce flou peuvent également contribuer à ajouter du bruit à l'image radiographique. Si ce phénomène pouvait être directement observé et compris, les scientifiques pourraient identifier des moyens d'améliorer les performances des détecteurs de rayons X et la qualité des images qu'ils produisent, et de réduire le nombre de rayons X nécessaires pour produire des images utilisables.
L'équipe SBU a recherché les sources de ce bruit en analysant différents types de scintillateurs sur la ligne de lumière 28-ID-2 à NSLS-II. En utilisant une nouvelle approche, les scientifiques ont imagé des rayons X individuels à des points connus du scintillateur pour éliminer les facteurs de confusion.
"En plaçant des rayons X uniques à des profondeurs précises à l'intérieur des scintillateurs, nous avons pu caractériser exactement comment la lumière se diffuse et est collectée à partir de différents points d'origine. Cela nous permet de localiser chaque source de bruit dans les images que font les scintillateurs, ", a déclaré Howansky. "Nous sommes le premier groupe à pouvoir mesurer directement ce phénomène grâce aux ressources de NSLS-II."
Rick Lubinsky, enseignant-chercheur adjoint en radiologie à la SBU, mentionné, « C'est incroyable ce que nous sommes capables de faire avec l'aide des scientifiques de la ligne de lumière du NSLS-II. Ils ont créé le faisceau de rayons X parfait pour nos recherches :le bon niveau d'énergie et la bonne forme. Le faisceau était si fin que nous pouvait réellement le déplacer de haut en bas à l'intérieur du scintillateur et résoudre ce qui se passait. La luminosité et l'intensité du faisceau sont incroyables. "
