นักวิจัยพยายามที่จะสังเกตเหตุการณ์ที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วที่สูงขึ้นเป็นประวัติการณ์มานานแล้ว อธิบายว่าเหตุใดความสามารถของเราในการติดตามรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาห่างกันเพียงพิโควินาที อาจนำไปสู่อุปกรณ์สร้างภาพทางการแพทย์รุ่นใหม่ ครั้งหนึ่งฉันเคยดูวิดีโอ YouTube ที่ทำให้ฉันรู้สึกทึ่ง สร้างขึ้นในปี 2554 และเพื่อนร่วมงานที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT)
ในสหรัฐอเมริกา
โดยแสดงพัลส์ของแสงเลเซอร์ที่มองเห็นได้ซึ่งมีความยาวน้อยกว่าหนึ่งในล้านล้านของวินาที (10 –12 วินาที ) ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามพื้นที่ว่างเปล่า ขวดเครื่องดื่มฟองพลาสติกแนวนอน (ดูวิดีโอด้านล่าง) แสงสะท้อนออกมาจากด้านในของหมวก ทำให้เกิดแสงวาบเมื่อเกิดขึ้น ต้องใช้การวัดซ้ำหลายล้านครั้ง
เทคนิคการถ่ายทำจึงซับซ้อน แต่ก็ช่วยให้กลุ่ม MIT สามารถสร้างวิดีโอด้วยอัตราที่มีประสิทธิภาพถึงล้านล้านเฟรมต่อวินาที ดังนั้น แม้ว่าแสงจะใช้เวลาเพียงหนึ่งในพันล้านวินาที (10 –9 วินาที) ในการเคลื่อนผ่านขวด แต่คุณก็สามารถเห็นการเคลื่อนไหวและการสะท้อนของชีพจรได้อย่างงดงาม
วิดีโอนี้เป็นเพียงหนึ่งในความพยายามล่าสุดในการแสวงหา “การถ่ายภาพที่เร็วมาก” ซึ่งเป็นความพยายามที่เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2421 ด้วยการบันทึกภาพม้าที่กำลังควบม้า และตามมาอีก 9 ปีต่อมาด้วยภาพถ่ายของกระสุนที่เคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วของเสียง . ทศวรรษต่อมา
การพัฒนาอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCDs) และเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำออกไซด์โลหะเสริม (CMOS) ช่วยให้นักวิจัยศึกษาวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยอัตราสูงถึง 10 7 เฟรมต่อวินาที แต่วิดีโอในปี 2554 แสดงให้เห็นว่าตอนนี้สามารถบันทึกเหตุการณ์ต่างๆ ได้ถึงล้านล้าน (10 12 ) เฟรมต่อวินาที
อุปสรรค์ใหญ่ของวิธีการถ่ายทำของ MIT คือนักวิจัยต้องทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำอีก ค่อยๆ สร้างภาพเคลื่อนไหวของแสง การซิงโครไนซ์กล้องและเลเซอร์ที่สร้างพัลส์ – เพื่อให้แน่ใจว่าช่วงเวลาของการรับแสงทุกครั้งเท่ากัน – ยังต้องการชุดออพติคอลขั้นสูงและการควบคุมเชิงกลที่ละเอียดอ่อนจำนวนมาก
อันที่จริง
แสงใช้เวลาเพียง 1 นาโนวินาทีในการกระเจิงผ่านขวด แต่ใช้เวลา 1 ชั่วโมงในการรวบรวมข้อมูลทั้งหมด ทำให้ พูดติดตลกว่าระบบของเขาคือ “กล้องที่ช้าที่สุดในโลก”อย่างไรก็ตาม ในปี 2014 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์สหรัฐอเมริกา นำโดย(ปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย)
ได้พัฒนาวิธีการถ่ายภาพเหตุการณ์ที่เร็วมากโดยตรงในคราวเดียว แทนที่จะต้องถ่ายทำซ้ำๆ เทคนิคของพวกเขาที่ขนานนามว่า “การถ่ายภาพความเร็วสูงแบบบีบอัด” ทำงานที่อัตราสูงถึง 10 11เฟรมต่อวินาที พวกเขาใช้มันเพื่อถ่ายภาพสแน็ปช็อตของโฟตอนเดียว ซึ่งหมายความว่าพวกเขา
เวทมนตร์ทางการแพทย์ด้วยเทคนิคการถ่ายภาพที่เร็วมากดังกล่าวที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง นักวิจัยจึงสงสัยตามธรรมชาติเกี่ยวกับการใช้งานที่เป็นไปได้อื่นๆ เช่น การศึกษาปรากฏการณ์ที่เร็วเป็นพิเศษในเซลล์ชีวภาพ แต่เราสามารถขยายเทคนิคดังกล่าวให้ไม่เพียงแค่ทำงานกับแสงที่มองเห็นได้
(ประมาณ 1 eV) แต่ยังตรวจจับรังสีเอกซ์พลังงานสูงกว่ามาก (0.1–100 keV) และรังสีแกมมา (>100 keV) ด้วยได้หรือไม่ ความสามารถในการติดตามโฟตอนดังกล่าวด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่และเชิงพื้นที่สูงจะมีผลกระทบอย่างมากในฟิสิกส์การแพทย์ โฟตอนพลังงานสูงมีความสำคัญอยู่แล้ว
ในการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ด้วยรังสีเอกซ์ (CT) การตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) และการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบปล่อยโฟตอนเดี่ยว ในขณะที่เทคนิคเหล่านี้บางส่วนเพียงแค่ถ่ายภาพสแนปช็อตของโครงสร้างภายในร่างกาย (นึกถึงการเอ็กซ์เรย์มาตรฐานของกระดูกหัก)
ใช้ PET ซึ่งสามารถวัดความเร็วของกลูโคสที่ร่างกายใช้ไป หรือให้ข้อมูลเกี่ยวกับการไหลเวียนของเลือดและการใช้ออกซิเจน เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการฉีดสารกัมมันตภาพรังสี เช่น ฟลูออรีน-18 ให้กับผู้ป่วย โพซิตรอนที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปรังสีชนกับอิเล็กตรอนในเนื้อเยื่อของผู้ป่วย ทำลายล้างกัน
การทำลายล้าง ดังนั้น PET จึงระบุอย่างคร่าว ๆ ว่าตัวติดตามไอโซโทปรังสีกระจายไปที่ใดในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ข้อมูลดังกล่าวมีความสำคัญเนื่องจากบอกเราว่าเครื่องติดตามสามารถเดินทางไปและกลับจากเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ในร่างกายได้เร็วเพียงใด กล่าวอีกนัยหนึ่ง PET ช่วยให้เราเข้าใจ
กระบวนการ
ทางชีวเคมีในร่างกายและแยกแยะระหว่างพฤติกรรมปกติและพฤติกรรมที่ผิดปกติมีวิดีโอที่บันทึกวัตถุทางกายภาพที่เร็วที่สุดในจักรวาล (ดูวิดีโอด้านล่าง)เห็นได้ชัดว่าเพื่อให้รับชมเหตุการณ์ได้อย่างถูกต้อง วิดีโอจึงแสดงแบบซูเปอร์สโลว์โมชั่น โดยการเดินทางของแสงจะใช้เวลาประมาณ 10 วินาที
เมื่อดูทางออนไลน์และกันเพื่อผลิตโฟตอนรังสีแกมมาสองตัวที่มีพลังงาน 511 keV เมื่อเดินทางไปในทิศทางตรงกันข้าม พวกมันจะถูกจับโดยคริสตัล “ซินทิลเลเตอร์” ซึ่งกระตุ้นการปลดปล่อยโฟตอนพลังงานต่ำที่ตัวตรวจจับแสงจะแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าในการเปิดเผยการกระจายในเวลาและพื้นที่
ของเหตุการณ์เทคนิคอื่นๆ จะดูที่การทำงานทางสรีรวิทยา เช่น การไหลเวียนของเลือด การเผาผลาญ และการดูดซึมสารเคมี ความสามารถในการตรวจจับโฟตอนพลังงานสูงด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่และเชิงเวลาที่สูงขึ้นจะช่วยให้เราติดตามกระบวนการไดนามิกในร่างกายอย่างใกล้ชิดและต่อเนื่องยิ่งขึ้น
เครื่องสแกน PET ทางคลินิกที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันสามารถให้ความละเอียดประมาณ 3-4 มม. ในการสแกนที่ใช้เวลาสองสามนาที และให้ความละเอียดของพลังงานที่ดีพอสมควร (10%) ดังนั้นจึงให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับชีวเคมี พฤติกรรมในร่างกาย ภาพที่ดีขึ้นเป็นไปได้โดยใช้เครื่องใหม่ที่เรียกว่าเครื่องสแกน PET (TOF-PET) แบบบอกเวลาบิน ซึ่งสามารถวัดความแตกต่างของเวลาเล็กน้อย
แนะนำ ufaslot888g
