Группа специалистов из Северокаролинского университета в Чапел-Хилл и Университета штата Северная Каролина в Роли (оба — США) сконструировала действующий образец установки для проведения рентгеновской микротомографии, в основе работы которой лежат углеродные нанотрубки.

Разрабатывать концепцию установки авторы начали в тот момент, когда в их лаборатории сломался рентгеновский аппарат. «Мы довольно быстро поняли, что нанотрубки обладают всеми необходимыми свойствами, — рассказывает один из участников исследования Отто Чжоу (Otto Zhou). — А вот реализовать идею на практике оказалось гораздо сложнее».

В традиционных рентгеновских установках для генерации излучения, напомним, используется поток испускаемых нагретой вольфрамовой нитью электронов, которые ускоряются и направляются на металлическую мишень; если возникает необходимость получить трехмерные изображения (к примеру, в компьютерной томографии), этот единственный источник излучения приходится постепенно перемещать.

В предложенной авторами системе источниками электронов служат нанотрубки, которые при пропускании напряжения испускают частицы в процессе автоэлектронной эмиссии. Отдельные нанотрубки из массива можно «включать» и «выключать» за несколько микросекунд, поэтому сканирование изучаемого объекта проходит без механических перемещений.

Рис. 1. Источник рентгеновского излучения современного микротомографа

По словам другого участника работ Ша Чана (Sha Chang), продемонстрированная технология позволяет получать трехмерные изображения в реальном времени, что должно снизить вероятность поражения тканей при проведении радиотерапии (дело в том, что во время процедуры пациент может изменить положение тела, и если направление пучка не скорректировать, под действие излучения попадут здоровые клетки). Авторы уже протестировали свою установку на мышах (см. статью в журнале Proceedings of SPIE) и показали, что использование нанотрубок — при должном согласовании импульсов излучения по времени — снижает эффект размывания изображения, вызываемый дыханием и биением сердца.

По мнению Питера Шардта (Peter Schardt), специалиста по рентгенографии из компании Siemens, новая технология должна снизить радиационную нагрузку на пациентов за счет того, что получаемые изображения в большинстве случаев оказываются четкими. «Конечно, такие источники излучения будут стоить дороже, чем обычные рентгеновские трубки, — заключает эксперт. — Зато при изготовлении установки можно сэкономить на движущихся деталях; через два-три года компьютерные томографы на основе нанотрубок практически сравняются по цене с традиционными, причем их обслуживание будет обходиться дешевле, а разрешение изображений окажется выше».

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Physics in Medicine and Biology.