Los científicos de la Universidad de Stony Brook han utilizado una técnica novedosa en el National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. ubicada en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, para responder preguntas de larga data sobre imágenes médicas.

El equipo de investigación utilizó rayos X individuales para caracterizar la física de cómo se mueve la luz dentro de los centelleadores, un componente de los detectores de rayos X, por primera vez. Sus hallazgos podrían ayudar al desarrollo de detectores de rayos X más eficientes para mejorar los diagnósticos médicos.

Las imágenes de rayos X son una técnica generalizada para ver las estructuras internas de la materia. En el campo de la medicina, Las imágenes de rayos X se utilizan para generar imágenes de la estructura interna del cuerpo con fines diagnósticos e intervencionistas. El método funciona proyectando rayos X a través de un paciente y capturándolos con un detector de rayos X para producir una "imagen de sombra" del cuerpo del paciente. Si bien las imágenes de rayos X funcionan de manera similar en todas sus aplicaciones, presenta un problema distinto a la industria médica.

"Hay desafíos que compiten en las imágenes médicas de rayos X, "dijo Adrian Howansky, un doctorado candidato en el Centro de Ciencias de la Salud de SBU. "Quiere detectar tantos rayos X como sea posible para producir una imagen de alta calidad y hacer el mejor diagnóstico, pero también es necesario limitar la cantidad de radiografías que se le hacen al paciente para minimizar el riesgo de seguridad ".

Los rayos X pueden ser perjudiciales para los pacientes si se reciben en dosis grandes o múltiples. Es por eso que el equipo de SBU buscó optimizar los detectores de rayos X al comprender la física de cómo funcionan. Si pudieran definir la forma exacta en que estos detectores producen una imagen, el equipo pudo identificar métodos para mejorar las imágenes sin aumentar la cantidad de radiografías enviadas a través del paciente. Para hacer esto, los científicos estudiaron el componente más crucial del detector de rayos X, llamado el centelleador. Este material, cuyo espesor puede ser tan pequeño como 200 micrómetros, es responsable de absorber los rayos X y convertirlos en ráfagas de luz visible.

"Hasta nuestro experimento aquí en NSLS-II, nadie ha podido describir con precisión cómo se mueve la luz dentro de los centelleadores para formar una imagen, "Howansky dijo.

Lo que los científicos sabían es que cuando la luz rebota alrededor de un centelleador antes de ser detectada, produce un "desenfoque" que reduce la resolución de la imagen. Las variaciones aleatorias en ese desenfoque también pueden aportar ruido adicional a la imagen de rayos X. Si este fenómeno pudiera observarse y entenderse directamente, los científicos podrían identificar formas de mejorar el rendimiento de los detectores de rayos X y la calidad de las imágenes que producen, y reducir la cantidad de rayos X necesarios para crear imágenes utilizables.

El equipo de SBU buscó las fuentes de este ruido analizando diferentes tipos de centelleadores en la línea de luz 28-ID-2 en NSLS-II. Usando un enfoque novedoso, los científicos tomaron imágenes de rayos X individuales en puntos conocidos del centelleador para eliminar los factores de confusión.

"Al colocar rayos X individuales a profundidades precisas dentro de los centelleadores, pudimos caracterizar exactamente cómo la luz se dispersa y se recolecta en diferentes puntos de origen. Esto nos permite identificar cada fuente de ruido en las imágenes que hacen los centelleadores, Howansky dijo:"Somos el primer grupo en poder medir directamente este fenómeno debido a los recursos en NSLS-II".

Rick Lubinsky, un profesor asistente de investigación en radiología en SBU, dijo, "Es asombroso lo que podemos hacer con la ayuda de los científicos de líneas de luz en NSLS-II. Crearon el haz de rayos X perfecto para nuestra investigación:el nivel de energía correcto y la forma correcta. El haz era tan delgado que en realidad podría moverlo hacia arriba y hacia abajo dentro del centelleador y resolver lo que estaba sucediendo. El brillo y la intensidad del rayo es increíble ".