Lorsque le physicien allemand Wilhelm Röntgen a découvert des rayons X à la fin des années 1800 tout en expérimentant des tubes de rayons de cathode, c’était une percée qui a transformé la science et la médecine. À tel point que le concept de base reste utilisé aujourd’hui. Mais une équipe de chercheurs de Sandia National Laboratories pense avoir trouvé une meilleure façon, exploitant différents métaux et les couleurs de la lumière qu’ils émettent.
“Il s’appelle l’imagerie aux rayons X colorisée avec des cibles multimétales, ou CHXI MMT pour faire court”, a déclaré le projet, le projet Edward Jimenez, ingénieur optique. Jimenez a travaillé avec la scientifique des matériaux Noelle Collins et l’ingénieur en électronique Courtney Sovinec pour créer des radiographies du futur.
“Avec cette nouvelle technologie, nous passons essentiellement de l’ancienne, qui est en noir et blanc, à un tout nouveau monde coloré où nous pouvons mieux identifier les matériaux et les défauts d’intérêt”, a déclaré Collins.
L’équipe a constaté qu’elle pouvait y parvenir en utilisant de minuscules échantillons à motifs de métaux variés tels que le tungstène, le molybdène, l’or, le samarium et l’argent.
Les bases de la création de rayons X
Pour comprendre le concept, il faut comprendre les bases de la création de rayons X. Les rayons X traditionnels sont générés en bombardant une seule cible métallique, ou anode, avec des électrons à haute énergie. Ces rayons X sont canalisés dans un faisceau et dirigés vers un sujet ou un matériau. Les tissus plus denses, comme les os, absorbent plus de rayons X, tandis que les tissus moins denses, comme les muscles et les organes, permettent à plus de passer. Un détecteur enregistre le motif, créant une image.
Alors que la technologie des rayons X a progressé au fil du temps, le concept de base reste le même, ce qui limite la résolution et la clarté.
Un nouveau type d’image à rayons X
L’équipe de Sandia a décidé de résoudre cette limitation en rendant le point focal des rayons X plus petit. Plus la place est petite, plus l’image est plus nette.
Ils l’ont atteint en concevant une anode avec des points métalliques à motifs pour être collectivement plus petits que le faisceau, réduisant efficacement le point focal.
Mais l’équipe a décidé qu’elle voulait repousser les limites et a poussé le concept un peu plus loin.
“Nous avons choisi différents métaux pour chaque point”, a déclaré Sovinec. “Chaque métal émet une« couleur »particulière de la lumière des rayons X
Le résultat est des images colorisées avec ce que l’équipe appelle la clarté d’image révolutionnaire et une meilleure compréhension de la composition d’un objet.
“Nous obtenons une représentation plus précise de la forme et de la définition de cet objet, ce qui nous permettra de faire des mesures sans précédent et des observations sans précédent”, a déclaré Jimenez.
Applications de grande envergure
L’équipe considère cela comme un progrès majeur pour la technologie des rayons X avec un large éventail d’utilisations, de la sécurité des aéroports et du contrôle de la qualité aux tests non destructifs et à la fabrication avancée.
Ils espèrent également que son impact améliorera les diagnostics médicaux.
“Avec cette technologie, vous pouvez voir même de légères différences entre les matériaux”, a déclaré Jimenez. “Nous espérons que cela aidera à mieux identifier des choses comme le cancer et à analyser plus efficacement les cellules tumorales. Dans la mammographie, vous essayez d’attraper quelque chose avant de croître. Dans les tissus mammaires, il est difficile d’identifier les différents points, mais avec la colorisation, vous avez un faisceau plus net et une image de résolution plus élevée qui augmente la capacité du système à détecter une microcalcification. C’est vraiment excitant pour y participer.”
“De là, nous continuerons d’innover”, a déclaré Collins. “Nous espérons identifier les menaces plus rapidement, diagnostiquer les maladies plus rapidement et, espérons-le, créer un monde plus sûr et plus sain.”
L’équipe a récemment reçu un prix R&D 100 pour sa technologie. Ils faisaient partie des six gagnants de Sandia. Cliquez pour la vidéo de soumission R&D 100 avec des billets sonores.
