Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nauki ścisłe

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Wnikliwy jak…. mikrotomograf

Wnikliwy jak…. mikrotomograf

Tomograf to urządzenie, które pozwala uzyskać obraz przedstawiający przekrój obiektu. Jednak dzisiejsza nauka może iść o krok dalej, a dokładniej o krok głębiej, wykorzystując mikrotomograf komputerowy.

Więcej o nauce?! Dołącz do profilu strony. www NAUKA.uj.edu.pl na Facebooku 

O możliwościach tego urządzenia opowiadają naukowcy z Zakładu Fizyki Medycznej, Instytutu Fizyki UJ, prowadzący swe badania właśnie przy użyciu mikrotomografu komputerowego. Urządzenie to różni się od zwykłych tomografów medycznych, bowiem służy do skanowania dużo mniejszych próbek oraz, co najważniejsze, posiada tysiące razy lepszą rozdzielczość. Jest ono w stanie odtworzyć geometryczną strukturę próbki w trzech wymiarach z dokładnością rzędu 1 mikrometra (1 cm to 10 000 mikrometrów). Jego zastosowanie może być różnorakie – od analizy porowatych materiałów metalowych, ceramicznych czy węglowych, po badanie struktur kostnych lub zębowych.

Jak działa?

Mikrotomograf, podobnie jak tomograf komputerowy, zbudowany jest z lampy rentgenowskiej z wolframową anodą (elektroda, przez którą prąd elektryczny wpływa do urządzenia – przyp. red.) oraz detektora, który przekształca fotony promieniowania rentgenowskiego w impulsy elektryczne. Tym co wyróżnia mikrotomografy jest nie tylko wyjątkowa precyzja odwzorowania badanego obiektu, ale i możliwości uzyskania przestrzennego obrazu analizowanej struktury. Dokonuje się tego przez skanowanie obiektu pod różnymi kątami, a następnie łączenie uzyskanych pomiarów, przy wykorzystaniu zaawansowanych metod matematycznych.

We wnętrzu mikrotomografu umieszczana jest próbka. Największą próbkę jaką można umieścić to obiekt o wymiarach 5 cm x 9 cm - nie można włożyć tam niczego co jest żywe - tłumaczy Bartosz Leszczyński z Zakładu Fizyki Medycznej UJ. Jednak tak naprawdę kluczowy jest późniejszy etap badań. Sam pomiar odbywający się w mikrotomografie nie trwa długo, ale  bardzo czasochłonna jest późniejsza jego analiza, dlatego między innymi współczesna medycyna (jeszcze) nie może pozwolić sobie na badanie nim pacjentów.

Mikrotomograf w użyciu

Zakład Fizyki Medycznej UJ we współpracy ze stomatologami jest w trakcie publikacji wyników, dotyczących analizy przebiegu kanałów korzeniowych zęba. Dzięki mikrotomografowi ząb jest lepiej zobrazowany niż na zwykłych zdjęciach stomatologicznych, naukowcy są w stanie określić dokładny przebieg kanałów korzeniowych. Według książkowej wiedzy powinien być prosty, jednak w praktyce okazuje się, że kanały mogą się łączyć z innymi, tworząc „drabinki", co znacząco utrudnia leczenie.

Fizycy z UJ czynnie uczestniczą w wielu innych projektach jak np. analizie pian metalowych, ceramicznych i węglowych, które są nowymi tworami technologicznymi. Poznanie ich struktury wewnętrznej w sposób niedestrukcyjny jest bardzo istotne, a one same są małe i delikatne - łatwo je więc zniszczyć. Mikrotomograf pozwala zmierzyć ich porowatość i wyznaczyć inne parametry morfologiczne. To czynnik bardzo istotny w badaniach materiałowych.

Szybki rozwój i postęp techniczny oraz zalety tego urządzenia dają pozytywne rokowania odnośnie jego przyszłości. Z niecierpliwością więc wyczekujmy kolejnych etapów naukowego postępu opierającego się na wykorzystaniu mikrotomografu komputerowego.

-------------------------------------------------
Wszystkie ilustracje pochodzą z prezentacji: A.Wróbel, B. Leszczyński, S. Orzechowska, K. Dziedzic – Kocurek, R. Pędrys, E. Rokita, "Mikrotomografia w badaniach strukturalnych". Na ilustracji środkowej zaprezentowana jest "Geometria pomiarów mikrotomograficznych".