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Erstellen eines tragbaren Röntgengeräts
Ein Start-up-Unternehmen entwickelt eine Flachbildschirm-Röntgenquelle, die dazu beitragen könnte, die Bildgebungstechnik portabel zu machen. Die Panels des Unternehmens werden mit Techniken hergestellt, die in der Halbleiterindustrie üblich sind, und würden mit Flachbild-Bildsensoren kombiniert, um ein Röntgengerät in Aktentaschengröße zu bauen, das von einem Laptop-Akku gespeist wird. Ein solches System könnte im Feld durch das Militär oder anstelle von sperrigen bettseitigen Systemen verwendet werden, die in Krankenhaus-Intensivstationen verwendet werden. Frühe Forschungen deuten auch darauf hin, dass Patienten weniger Strahlung ausgesetzt werden könnten.
Elektrischer Punkt: Dieser in einen pyroelektrischen Kristall eingearbeitete Punkt emittiert beim Erhitzen des Materials Elektronen. Eine Flachbildschirm-Röntgenquelle verwendet eine Anordnung solcher Punkte, um ein gleichförmigeres Feld für die medizinische Bildgebung zu erzeugen.
Das Unternehmen hinter der Röntgenquelle, Radius-Gesundheit , wurde letztes Jahr aus der University of California, Los Angeles, ausgegliedert. Es entwickelt eine kommerzielle Version einer von Physikern der Universität entwickelten Flachbild-Röntgenquelle. Das Unternehmen wird in drei bis vier Monaten sein erstes vollständiges Röntgenbildgerät herstellen und sagt, dass es in einem Jahr einen Prototyp in Originalgröße haben wird.
Die heute in Krankenhäusern eingesetzten Röntgengeräte verwenden eine hochenergetische Strahlungsquelle. Ein Wolframfaden an einem Ende einer langen Vakuumröhre emittiert beim Erhitzen Elektronen, die durch die Röhre beschleunigt werden, bis sie auf eine Metallelektrode treffen, die Röntgenstrahlen erzeugt.
Viele Gruppen arbeiten daran, kompaktere und robustere Röntgenquellen zu entwickeln, sagt Dieter Enzmann , Lehrstuhl für radiologische Wissenschaften an der University of California, Los Angeles Health System. Enzmann war an der Entwicklung der neuen Röntgenquelle nicht beteiligt, gehört aber dem Beirat von Radius Health an.
Ein wesentlicher Vorteil des Systems von Radius Health besteht darin, dass es eine Reihe von Emittern anstelle einer einzelnen Quelle verwendet. Wenn man Hunderte oder Tausende von Röntgenquellen unabhängig steuern kann, besteht Potenzial zur Reduzierung der Röntgendosis, sagt Enzmann. Diese niedrigere Dosis wäre besonders für die pädiatrische Bildgebung attraktiv, sagt Enzmann. Wenn Sie ein tragbares, dünnes Design haben, das gute Bilder erzeugt, könnte es sowohl im Feld als auch im Krankenhaus verwendet werden.
Die Röntgenquellen von Radius Health arbeiten durch Pyroelektrizität – die Fähigkeit einiger Materialien, beim Erhitzen oder Abkühlen elektrische Felder zu erzeugen – und verwenden einen an der University of California in Los Angeles entwickelten Ansatz zur Kontrolle der Elektronenemission durch pyroelektrische Kristalle .
Chemisches Ätzen wird verwendet, um Wafer aus pyroelektrischen Kristallen in kleine Kacheln zu schnitzen, die dann auf einer Widerstandsheizung angeordnet werden. Wir bemustern die Oberfläche des Kristalls mit feinen Punkten, die es den Elektronen ermöglichen, nur an diesen Punkten auszutreten, sagt Gil Travish , Forscher im Labor für Teilchenstrahlphysik der Universität und Mitbegründer des Unternehmens. Dies gewährleistet einen stetigen Elektronenstrahl, der dann verwendet werden kann, um ausgerichtete Röntgenstrahlen zu erzeugen, die für die Bildgebung geeignet sind. Zu den verwendeten Kristallen gehören Lithium-Niobat- und Lithium-Tantalat-Kristalle, die in Telekommunikationsgeräten und Sensoren zu finden sind. Wir brauchen keine ungewöhnlichen Materialien, sagt Travish.
Die gekachelten Wafer sind mit einer Metallfolie bedeckt, die Röntgenstrahlen aussendet, wenn sie mit Elektronen aus dem darunter liegenden Kristall beschossen wird. Eine herkömmliche Röntgenröhre erzeugt ein kegelförmiges Strahlenbündel mit einem Hotspot in der Mitte, was bedeutet, dass Radiologen Patienten weiter von der Röntgenquelle entfernt platzieren müssen, um ein Bild eines größeren Bereichs zu erhalten – um dies auszugleichen Intensitätsverlust über die Entfernung muss die Energie der Strahlung erhöht werden. Das neue System erzeugt gleichmäßige, parallele Strahlen, die bei der Abbildung großer Flächen Vorteile haben sollen, sagt Travish.
Eine weitere Firma, Xintek , entwickelt eine neuartige Röntgenquelle, die Bündel von Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet. Das Unternehmen ist in der Entwicklung weiter fortgeschritten und hat seine Technologie mit Siemens in die klinische Erprobung gebracht. Der Vorteil der Technologie von Radius Health liegt laut Enzmann jedoch darin, dass die Paneele mit Verfahren, die bereits in der Mikrochipindustrie eingesetzt werden, problemlos über große Flächen hergestellt werden können.