Des chercheurs de l’Université de Houston ont dévoilé une avancée dans la technologie d’imagerie à rayons X qui pourrait apporter des améliorations significatives dans les diagnostics médicaux, les matériaux et l’imagerie industrielle, la sécurité des transports et d’autres applications.
Dans un papier présenté sur la couverture de OptiqueMini Das, professeur Moores au Collège des sciences naturelles et des mathématiques de l’UH et au Cullen College of Engineering, et Jingcheng Yuan, étudiant diplômé en physique à l’UH, présentent un nouveau modèle de transport de lumière pour un système d’imagerie de phase à masque unique qui améliore l’imagerie profonde non destructive pour la visibilité des matériaux à éléments légers, y compris les tissus mous tels que les cancers et les tissus de fond comme les plastiques et les explosifs.
« L’ancienne technologie à rayons X repose sur l’absorption des rayons X pour produire une image », explique Das. « Mais cette méthode est difficile à utiliser avec des matériaux de densité similaire, ce qui entraîne un faible contraste et des difficultés à distinguer les différents matériaux, ce qui constitue un défi pour l’imagerie médicale, la détection d’explosifs et d’autres domaines. »
L’imagerie par contraste de phase aux rayons X, ou ICP, a suscité une attention considérable ces dernières années en raison de son potentiel à fournir un contraste amélioré pour les tissus mous en utilisant les changements de phase relatifs lorsque les rayons X traversent un objet. Parmi les nombreuses techniques disponibles, l’imagerie différentielle à masque unique se distingue par sa simplicité et son efficacité à se traduire en applications pratiques et à produire des images à contraste plus élevé par rapport aux autres méthodes. Et elle le fait d’une manière beaucoup plus simple et efficace avec une imagerie à faible dose en une seule prise.
« Notre nouveau modèle de transport de lumière permet de comprendre la formation du contraste et la manière dont les multiples caractéristiques de contraste se mélangent dans les données acquises », a déclaré Das. « Il permet ainsi de récupérer des images avec deux types distincts de mécanismes de contraste à partir d’une seule exposition, ce qui constitue une avancée significative par rapport aux méthodes traditionnelles. »
La conception utilise un masque à rayons X avec des fentes périodiques, créant une configuration compacte qui améliore le contraste des bords.
« Ce masque s’aligne avec les pixels du détecteur, ce qui nous permet de capturer des informations de phase différentielle qui montrent plus clairement les variations entre les matériaux. Le principal avantage de cette solution est qu’elle simplifie la configuration et réduit le besoin de détecteurs haute résolution ou de processus complexes à plusieurs prises de vue », a ajouté Das.
L’équipe de Das a déjà testé son modèle via des simulations rigoureuses et sur son propre système d’imagerie à rayons X de laboratoire. Le prochain objectif, dit-elle, est d’intégrer la technologie dans des systèmes portables et de moderniser les configurations d’imagerie existantes pour la tester dans des environnements réels, tels que les hôpitaux, l’imagerie à rayons industriels et les aéroports.
« Nos recherches ouvrent de nouvelles possibilités pour l’imagerie à rayons X en fournissant une méthode simple, efficace et peu coûteuse pour améliorer le contraste de l’image, ce qui est un besoin essentiel pour l’imagerie profonde non destructive », explique Das.
« Cela rend l’imagerie en contraste de phase plus accessible et plus pratique, ce qui conduit à de meilleurs diagnostics et à un contrôle de sécurité amélioré. C’est une solution polyvalente pour un large éventail de défis d’imagerie. Nous sommes en train de tester la faisabilité d’un certain nombre d’applications. »
Plus d’informations :
Jingcheng Yuan et al, Modèle de transport d’intensité pour l’imagerie par contraste de phase différentiel à rayons X à masque unique, Optique (2024). DOI: 10.1364/OPTICA.510537