Teleturniej „Idź na całość” na kodach — czyli mikrotomografia w akcji

Gdy w drugiej połowie lat 90. XX wieku na ekranach telewizorów królował teleturniej „Idź na całość”, wielu z nas wyobrażało sobie, jak staje na scenie i wygrywa główną nagrodę. Niestety, w rzeczywistości uczestnicy często wracali do domu z przysłowiowym kotem w worku. A przecież wystarczyłoby... prześwietlić bramki promieniowaniem rentgenowskim!

Choć prześwietlenie bramki w studiu telewizyjnym nie było najbardziej oczywistą rzeczą na świecie, mikrotomografia rentgenowska (microCT) weszła przebojem w świat badań i rozwoju oraz kontroli jakości, pozwalając zajrzeć do wnętrza badanych obiektów bez konieczności ich niszczenia. Czy jabłko na półce sklepowej wypadło wcześniej ze skrzynki i zaczęło się psuć pod skórką? A może przez źle dobrane parametry w odlewie pojawiły się nieciągłości? Dziś technika ta wykorzystywana jest zarówno w obszarze nauk przyrodniczych, jak i materiałoznawstwie i pozwala odpowiedzieć na powyższe pytania.

Wizualizacja nieciągłości w odlewie aluminiowym - własność Bruker

Mikrotomografia rentgenowska opiera się na tej samej zasadzie, co szpitalna tomografia komputerowa, jednak pozwala uzyskać zdecydowanie wyższą rozdzielczość niezbędną przy badaniu nowoczesnych materiałów oraz próbek naturalnych. Standardowe systemy składają się z nieruchomego źródła i detektora promieniowania X oraz obrotowego stolika na próbki pomiędzy nimi. Skan polega na wykonaniu serii projekcji rentgenowskich, które – po wykonaniu obrotu o 180 lub 360° – przetwarzane są na przekroje poprzeczne w procesie rekonstrukcji. Tak przygotowane zestawy danych pozwalają na wykonanie realistycznych wizualizacji oraz przeprowadzenie wszechstronnych analiz.

Seria projekcji przekształcana na przekroje poprzeczne i wizualizacje wraz z analizami - własność Bruker

Niedaleko pada jabłko od jabłoni – mikrotomografia rentgenowska pierwotnie była wykorzystywana do analiz szkieletów i pojedynczych kości zwierząt laboratoryjnych. Badania pozwalały zrozumieć przebieg takich chorób jak osteoporoza, a także określić efektywność terapii pomagających w jej zahamowaniu oraz odbudowie kości. Dzięki zastosowaniu systemów przyżyciowych in-vivo, możliwe stało się określanie dynamiki i jakości narastania kości na specjalnie przygotowanych rusztowaniach kostnych oraz biodegradacji tych ostatnich.

Wizualizacja kości wraz z analizą grubości struktury beleczkowej - własność Bruker

Oprócz badań statycznych, zaawansowana mikrotomografia potrafi generować wizualizacje 4D z uwzględnieniem czasu, które pokazują rytm pracy serca i płuc. Dzięki temu są niezwykle cenne dla naukowców pracujących z myszami i szczurami laboratoryjnymi. Nawet obrazowanie tkanek miękkich, początkowo stanowiących nie lada wyzwanie, jest coraz powszechniejsze dzięki wykorzystaniu specjalnych środków kontrastujących. Badania wątroby, nerek, naczyń krwionośnych czy płuc coraz częściej opierają się na wysokorozdzielczych systemach mikrotomografii rentgenowskiej.

Skan myszy in-vivo z wyszczególnieniem struktur anatomicznych – własność Bruker

Z czasem mikroskopy rentgenowskie – jak od niedawna zaczęto określać microCT – okazały się przydatne w badaniu takich materiałów jak: polimery i kompozyty, materiały farmaceutyczne, żywność, materiały geologiczne, czy elektronika. 

Zatem… „Idź na całość” i sprawdź, co mikrotomografia rentgenowska odkryje w Twojej próbce!

Piotr Czerwiński