เครื่องเร่งอนุภาคเคยทำอะไรให้เราบ้าง?

ผู้โดยสารที่สนามบินฮีทโธรว์ในลอนดอนได้รับข่าวดีเมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อมีการประกาศว่า – ต้องขอบคุณเครื่องสแกนเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) ใหม่ของสนามบิน – อีกไม่นานพวกเขาจะสามารถหยุดแยกของเหลวและเจลออกจากกระเป๋าถือได้เมื่อพวกเขาผ่านด่านตรวจรักษาความปลอดภัย . เครื่องสแกนรุ่นใหม่สร้างภาพเอ็กซ์เรย์สามมิติที่มีความละเอียดสูงแบบเรียลไทม์ ทำให้ง่ายต่อการตรวจจับวัตถุระเบิด

อย่างรวดเร็ว 

โดยไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการคัดกรองแยกต่างหากการพัฒนานี้ได้รับการรายงานอย่างกว้างขวางในสื่อและประกาศให้เป็นประโยชน์สำหรับนักเดินทางและเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ยังไม่มีรายงานอย่างแพร่หลายก็คือการถ่ายภาพสัมภาระและตู้คอนเทนเนอร์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นนั้น

ส่วนหนึ่งมาจากการปรับปรุงตัวเร่งที่ให้ลำแสงอิเล็กตรอนสำหรับสแกนเนอร์ การปรับปรุงเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์สแกนมีขนาดกะทัดรัดขึ้น ในขณะเดียวกันก็เพิ่มคุณภาพของลำแสงสร้างภาพ – และสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความรู้ที่ได้รับโดยตรงและโดยอ้อมจาก R&D ไปจนถึงเครื่องเร่งอนุภาค

ที่ใช้สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การคัดกรองความปลอดภัยตามเวลาจริงในการสแกน CT – ยังคงเป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกระเป๋าเดินทาง – ลำแสงของอนุภาค (แต่เดิมคือรังสีเอกซ์ แต่อาจเป็นนิวตรอนหรืออนุภาคอื่นๆ ด้วย) จะถูกส่งผ่านวัตถุ ด้วยการวัดลำแสงที่ลดทอนแล้ว

ทำซ้ำขั้นตอนนี้ในช่วง 180- หรือ 360  ˚ระบบภาพจะสร้างกราฟเงา 2 มิติของชิ้นงานทดสอบ โดยเผยให้เห็นรายละเอียดของโครงสร้างภายใน (ขนาด รูปร่าง ข้อบกพร่องภายใน ความหนาแน่น และ เร็วๆ นี้). ภาพตัดขวางเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นใหม่โดยใช้การฉายภาพจากหลายทิศทาง

และแสดงภาพโดยใช้ซอฟต์แวร์แสดงผลกราฟิก 3 มิติ จากนั้นภาพ 3 มิติจะถูกจัดการและแบ่งส่วนด้วยวิธีต่างๆ เพื่อให้เข้าใจวัตถุได้อย่างถ่องแท้ แม้ว่าจะมีอัลกอริทึมการสร้างใหม่อยู่มากมาย แต่ส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งจากสองประเภท ได้แก่ การฉายภาพย้อนกลับแบบกรอง (FBP) 

และการสร้างใหม่แบบวนซ้ำ

(IR) ขั้นตอนทั้งสองให้ผลลัพธ์ที่ไม่แน่นอนและมีการแลกเปลี่ยนระหว่างความถูกต้องและเวลาในการคำนวณที่จำเป็น FBP ต้องการพลังในการประมวลผลน้อยลงแต่มีความแม่นยำน้อยกว่า ในขณะที่ IR จะสร้างอาร์ติแฟกต์ (ข้อผิดพลาดในการสร้างใหม่) น้อยลงด้วยต้นทุนการประมวลผลที่สูงขึ้น 

ในทั้งสองกรณี ความต้องการพลังงานในการประมวลผลหมายความว่าเครื่องสแกนโทโมกราฟีส่วนใหญ่ได้รับภาพนิ่ง ไม่ใช่ภาพที่เคลื่อนไหว ในขณะเดียวกัน เครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่และต้นทุนสูงที่ใช้ในการสร้างลำแสงอนุภาคทำให้มั่นใจได้ว่า แม้ว่า CT จะถูกใช้เป็นประจำในการสแกนกระเป๋าเดินทาง 

แต่การใช้งานในวงกว้างในการคัดกรองความปลอดภัยก็มีข้อจำกัดอย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ เครื่องสแกนโทโมกราฟีแบบเรียลไทม์ (RTT) ได้เกิดขึ้นซึ่งช่วยลดอุปสรรคเหล่านี้ได้อย่างมาก โมเดลแรกค่อนข้างช้า เนื่องจากติดตั้งบนโครงสำหรับตั้งสิ่งของ และเครื่องสแกนถูกเคลื่อนย้ายไปรอบๆ กระเป๋า

โดยทั่วไปจะใช้มุมมอง 12 ถึง 15 มุมมอง อย่างไรก็ตาม ระบบ RTT รุ่นใหม่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและเร็วกว่ามากผู้ผลิตเครื่องสแกน CT 50 ล้านปอนด์ของ Heathrow ไม่ได้รับการเปิดเผย แต่หนึ่งในระบบที่ทันสมัยที่สุดนั้นผลิตโดยRapiscanซึ่งเป็นบริษัทในสหรัฐอเมริกา

และได้รับการพัฒนาโดยการสนับสนุนและการฝึกอบรมจากนักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการ Daresbury ของสหราชอาณาจักร(ดำเนินการโดยสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก) ระบบสแกนสัมภาระของ Rapiscan ใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์หลายแหล่ง ชุดเครื่องฉายรังสีเอกซ์ขนาดเล็ก

ที่อยู่นิ่งจะจับภาพกระเป๋าหลายหมื่นภาพ สร้างภาพที่มีความละเอียดดีกว่าภาพ CT มาตรฐานอย่างเห็นได้ชัดในระนาบทั้งหมด อัลกอริทึมการสร้างใหม่ที่รวดเร็วมากยังได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มความเร็วของกระบวนการคัดกรอง ทำให้สามารถตรวจสอบถุงได้ 1,500 ถึง 1,800 ใบต่อชั่วโมง

ปรับสมดุลคุณภาพด้วย

ปริมาณโดยทั่วไป ผู้ผลิตเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ในอุปกรณ์คัดกรองความปลอดภัยไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงปริมาณรังสีที่ส่งไปยังกระเป๋าเดินทาง ตู้คอนเทนเนอร์ และอื่นๆ ที่กำลังถ่ายภาพ แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงในการถ่ายภาพทางการแพทย์

ซึ่งขนาดยาที่ผู้ป่วยได้รับถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ ในสาขานี้ การสแกน CT ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากคุณภาพของภาพสูง แต่การวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นอันตรายของปริมาณรังสีที่สูงขึ้นได้ดึงดูดความสนใจไปที่เทคนิคทางเลือกที่เรียกว่าการสังเคราะห์โทโมซิสแบบดิจิตอล

การสังเคราะห์โทโมซิสแบบดิจิตอลทำงานโดยการย้ายแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ไปรอบๆ ผู้ป่วยและรับภาพ เช่นเดียวกับในการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตาม แทนที่จะหมุนครบ 360 ˚ มุมจะเล็กกว่ามาก สิ่งนี้ช่วยลดปริมาณรังสี แต่มุมที่เล็กลงหมายความว่ามีข้อมูลน้อยลงสำหรับการสร้างใหม่ 

ซึ่งส่งผลให้คุณภาพของภาพลดลง การย้ายแหล่งที่มายังสร้างสิ่งประดิษฐ์ที่กระตุ้นการเคลื่อนไหวในภาพความพยายามในการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องโดยกลุ่มวิทยาศาสตร์เครื่องเร่งความเร็วที่มหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล/สถาบันค็อกครอฟต์ (ซึ่งผมเป็นผู้นำ) และบริษัทในสหราชอาณาจักรAdaptix

มีเป้าหมายเพื่อออกแบบระบบสังเคราะห์โทโมซินแบบดิจิทัลที่มีขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษและมีความละเอียดสูง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงทางการแพทย์ แอปพลิเคชั่นการถ่ายภาพที่ส่งผลกระทบต่อผู้ป่วยน้อยลง การออกแบบใหม่นี้รวมถึงระบบที่มีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์หลายแหล่งในตำแหน่งและมุมต่างๆ กัน ซึ่งแทนที่แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์เพียงแหล่งเดียว สิ่งนี้จะลดอาร์ติแฟกต์ที่เกิดจากการเคลื่อนไหว

credit :

jpbagscoachoutletonline.com
CopdTreatmentsBlog.com
SildenafilBlog.com
maple-leaf-singers.com
faulindesign.com
doodeenarak.com
coachjpoutletbagsonline.com
MigraineTreatmentBlog.com
gymasticsweek.com