Escáner CT de escritorio de bajo costo

Por qué [Peter Jansen], el curso más interesante en la escuela de posgrado fue Imágenes Avanzadas del Cerebro; cada clase era una conferencia seguida de un viaje al laboratorio de imágenes donde los estudiantes graduados se turnaban encerrados en una máquina de resonancia magnética. Unos años en su doctorado, [Peter] se encontró en una situación muy conveniente: su espacio de hackers local acababa de adquirir un cuchillo láser nuevo y brillante, tenía algo de tiempo libre y el sueño de crear un dispositivo de imágenes médicas todavía estaba en el fondo de su mente. Unas semanas más tarde, los inicios de un escáner CT de código abierto comenzaron a tomar forma.

Esto no es una máquina de resonancia magnética. [Peter] recordado con tanto cariño por una escuela de posgrado. Menos mal que, porque los imanes superconductores enfriados con helio líquido son un poco excesivos para una unidad de sobremesa. En cambio, [Peter] construye un escáner CT, un dispositivo que toma múltiples "rebanadas" de rayos X alrededor de un eje de rotación. Estos cortes se pueden volver a compilar en una representación 3D del interior de cualquier objeto.

La mecánica de la construcción es un toroide similar a Stargate con un motor paso a paso que se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro del disco. Esto, combinado con la rotación del disco y el movimiento de la cama hacia adelante y hacia atrás, permite que la cámara se ubique en cualquier lugar a lo largo de un objeto.

Para el detector radiactivo, [Peter] utiliza un CCD comercializado como detector de partículas de alta energía por Radiation Watch. Esto no solo permite una interfaz fácil con un microcontrolador, sino que también es mucho más pequeño que los tubos fotomultiplicadores grandes y pesados ​​que se encuentran en los escáneres CT antiguos. En cuanto a la fuente, [Peter] opte por fuentes de muy baja intensidad, muy probablemente Bario o Cadmio, que tardarán muchos minutos en capturar una sola rebanada.

La máquina funciona justo por encima de la radiación de fondo normal, por lo que, al ser extremadamente segura para un escáner de TC de escritorio, es muy lenta. esto no molesta [Peter]porque el tiempo "libre" en un escáner CT permite algunas imágenes muy interesantes, nunca antes vistas, como una planta que crece a partir de una semilla, extiende sus raíces y rompe la superficie como una plántula.

[Peter] todavía tiene trabajo por hacer en su escáner CT de escritorio, pero una vez que el motor paso a paso y la placa del sensor estén completos, debería estar bien encaminado para escanear zanahorias, manzanas y casi cualquier otra cosa en su casa.

  • Adán dice:

    Muy genial. Lo apruebo.

  • bkubicek dice:

    Esto puede ser tan sorprendente con un poco de blindaje de plomo, algo de colimación, posiblemente múltiples detectores de radiación y una fuente de rayos x adecuada. http://www.newtonscientificinc.com/4-watt-monoblock/ Sin embargo, no pude averiguar el precio de una fuente de rayos X.

    • macona dice:

      Cualquier fuente de rayos X y debe tener una licencia del gobierno local para el funcionamiento de esa fuente, al menos legalmente.

      • bkubicek dice:

        ¿Esperaría que eso dependiera en gran medida de la intensidad utilizada?

        • macona dice:

          No estoy seguro, puede variar de un lugar a otro. Tal vez el CDRH podría decírtelo.

      • Steve dice:

        Un rollo de cinta adhesiva / cinta adhesiva es una fuente de rayos X. No, de verdad, ¡búscalo en Google! Si deja caer un rollo completo muy rápido, emite una gran cantidad de radiación de frecuencia diferente, incluidos los rayos X. No estoy seguro si eso es suficiente para ser útil, pero aún así...

        • Alinome la A dice:

          Sin embargo, necesita un alto vacío para que funcione, incluso entonces la energía del fotón es algo así como 15keV (demasiado poco para algo útil)...
          El costo de la instalación de vacío será mucho más alto que el tubo de rayos X que funciona realmente (o la cabeza completa de un dispositivo médico) de eBay...

        • macona dice:

          Pero sólo en un alto vacío.

    • Jon dice:

      Estas fuentes monobloque están en el rango de $ 1k-3k.

  • ejonesses dice:

    ¿Dónde conseguirá que funcione la fuente de radio?

    la mayoría de las fuentes están cuidadosamente controladas por el gobierno, especialmente en la era actual, donde los terroristas podrían usar las fuentes para fabricar bombas atómicas.

    • macona dice:

      Cualquiera puede comprar una fuente de prueba. No hay suficiente material radiactivo en ellos para tener importancia en el esquema de las cosas.

    • cris c dice:

      No necesita materiales radiactivos. Los rayos X se producen acelerando lo suficiente los electrones y luego deteniéndolos repentinamente. Muchos tubos de vacío comunes producirán pequeñas cantidades de rayos X cuando se mueven a voltajes más altos que el objetivo, lo suficiente como para exponer una película fotográfica recubierta a los rayos X 2D tradicionales.

      • Junio dice:

        Así es. Ben Krasnow tiene un video de tal evento:

    • eduardo morgan dice:

      ¿La forma más fácil de obtener una fuente de radiación? Compra un detector de humo.

      • guerrero okiano dice:

        Los detectores de humo utilizan americio como fuente de partículas alfa. Alpha está bloqueado por casi cualquier cosa: piel, envoltura de celofán y 10 pulgadas de aire. No es adecuado para aplicaciones de imagen.

        A veces puede encontrar muestras de minerales en eBay con CPM en el rango de 20K. No sé si eso es lo suficientemente alto para esta aplicación, y no es radiación dirigida como lo sería un tubo de rayos X, pero es algo a considerar.

        El BJT sin cabeza detectará todo tipo de radiación, desde IR hasta rayos cósmicos. Uso 2N5055 y 2N2222 con circulación adecuada. Muele la tapa, protégela de cosas que no quieras y aumenta la tensión en aproximadamente 10^6 para obtener pulsos limpios. (Realmente debería hacer un video de eso). El 2N2222 tiene una pequeña apertura de captura, por lo que puede ser adecuado para esta aplicación.

        • Brian dice:

          Estados Unidos también produce rayos gamma y rayos X suaves.

          • Jacobo dice:

            La AEC de EE. UU. (antes de la época de los zares de la energía) solía enviar fuentes alfa de muestra gratuitas a cualquiera que las solicitara. Era un toque de pintura de radio en la cabeza de una aguja. Usé uno en una sala de nube de bricolaje en la escuela secundaria y proporcionó buenas huellas.

      • Jaime dice:

        Dejaré esto aquí: http://www.dangerouslaboratories.org/radscout.html

    • Poeta casero dice:

      CRT.

  • bkubicek dice:

    Que yo sepa, el sensor del reloj de radiación no es más que un CCD que está protegido de la luz visible. Ahora, si usar un sensor CCD 2d, p. de una cámara barata, para obtener muchas trayectorias a través del cuerpo a la vez? La oscuridad sería obligatoria, obviamente. ¿Podría eso funcionar?
    Volver a construir esto es pan comido, la transformación inversa del radón con filtrado es bastante simple.

    • Franco dice:

      Sí, eso funciona (se aplican ciertos límites). Mi colega y yo lo hicimos. Probablemente pueda publicar un enlace a un artículo si hay interés.

      • sumguysr (@sumguysr) dice:

        Sí, por favor.

        • Franco dice:

          http://dx.doi.org/10.1109/NSSMIC.2009.5402242

          Lo sentimos, no está disponible gratuitamente, si usted mismo no tiene acceso a la biblioteca digital IEEE, intente encontrar una en una universidad, la mayoría de las facultades técnicas probablemente tendrán acceso.

          Si tiene alguna pregunta específica, publíquela aquí, trataré de responderla.

  • Roberto Hart dice:

    Hermosa idea, actualmente estoy trabajando en cristalografía de rayos X utilizando un tubo de rayos X suave de micro-rayos http://www.hardhack.org.au/crystallography y estoy en el proceso de creación de prototipos de un detector de radiación de grano fino con Fotodiodos Si Pin. . Tenía la intención de rotar el cristal y construir una imagen de barrido de trama de la energía refractiva. No está listo para publicar, pero está muy cerca de ser un detector que funcione.

    • Alinome la A dice:

      El tubo se ve muy bien, ¿dónde (y por cuánto) lo conseguiste?

  • bonuoobong dice:

    Sigo siendo escéptico con las radiografías, no las usaría en mi dormitorio...

    • Anónimo dice:

      No leer el artículo vinculado es comprensible, pero ¿leíste la descripción? Su tipo de paranoia infundada es una de las cosas que obstaculiza el progreso tecnológico en radiología. La cantidad de radiación extraída de este dispositivo es tan pequeña que es difícil incluso medirla, y mucho menos causar un problema de salud.

    • dx dice:

      http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging
      La radiación aquí en cualquier cosa. La investigación se realiza con un campo magnético, y la medida del cambio en este campo depende de la resonancia que surge en su interacción con los núcleos de los átomos. El campo electromagnético también puede tener un efecto no tan bueno en el cuerpo humano, pero es imposible incluso compararlo con la influencia de la radiación ionizante. Simplemente a todo el mundo le asusta la palabra nuclear en el nombre técnico porque no todo el mundo sabe lo que significa allí.

      • vpoko dice:

        El proyecto del cartel NO es un MR que no extinguiría la radiación ionizante. El proyecto es un escáner CT que JA utiliza rayos X ionizantes.

  • rober barris dice:

    Si el detector necesita una cierta cantidad de fotones para obtener una buena exposición, ¿importa si se trata de una dosis corta de una fuente de alta intensidad o una dosis larga de una fuente de baja intensidad?

    • Franco dice:

      La primera opción es más deseable, con la última también integrará el ruido electrónico del detector, lo que resultará en una SNR más baja.

  • jon hollander dice:

    ¡Gran proyecto!

    No se requieren imanes superconductores para MR. Encontré un kit educativo de resonancia magnética que usa el campo magnético de la Tierra en su lugar. http://www.magritek.com/products-terranova-overview La imagen tarda horas en capturarse y tiene una resolución muy baja, pero sigue siendo genial. También fabrican un sistema de resonancia magnética permanente que captura imágenes muy detalladas de objetos pequeños.

    • n1kt0 dice:

      ¡Ho! Eso es realmente genial. Sé que hay sistemas de resonancia magnética que usan imanes permanentes especiales abrumadores, pero no pensé que fuera posible obtener ninguna imagen con el campo magnético de la Tierra.

      Sin embargo, la falta de precios en el equipo al que se vinculó es desalentador...

    • guerrero okiano dice:

      La un campo magnético hace que ciertos núcleos atómicos giren y los antecedan como un trompo que se balancea. Los núcleos no pueden alinearse perfectamente con el campo magnético porque esto violaría el principio de incertidumbre, por lo que debe apuntar en algún ángulo del campo exterior. Gira alrededor de este campo a una velocidad de rotación que es función de la fuerza del campo.

      Durante la rotación, si presiona una señal de RF a la frecuencia de rotación, puede voltear los núcleos de punta a punta. Esto absorbe energía del pulso de RF (que se puede medir), y en algún momento futuro los núcleos fluirán hacia atrás y emitirán un fotón de RF (que también se puede medir).

      Lo anterior será cierto para cualquier campo magnético fuerte. Los escáneres médicos usan campos de alta potencia para que puedan usar fotones de RF de mayor frecuencia que tienen longitudes de onda equivalentemente más cortas que les dan más resolución. Si puede vivir con una resolución más baja, entonces puede usar un campo más débil.

      Los escáneres médicos utilizan imanes muy grandes porque el campo debe ser uniforme. Los campos magnéticos divergen fuera del toro, de modo que los núcleos en esas secciones ven una intensidad de campo diferente, giran a una frecuencia diferente y no contribuyen en nada a la exploración. Si el campo no es uniforme dentro del paciente, esas secciones no contribuirán.

      Entiendo que la uniformidad de campo es el mayor problema en el diseño de MRI. Si todo lo que quiere hacer es "ver el efecto", puede suspender un tubo de ensayo que contenga su muestra entre los polos de un imán "C" con una bobina de campo para generar la RF. Google "NMR" en lugar de "MRI", el nombre se cambió porque "nuclear" suena aterrador.

  • Lápiz de plomo dice:

    Puedes construir tu propia fuente como lo hizo este tipo
    https://la-tecnologia.com/2013/06/02/construyendo-un-tubo-de-rayos-x-en-miniatura/
    o vaya a http://www.unitednuclear.com/ y obtenga cualquier fuente de radio que desee mientras esté en los Estados Unidos

  • Bob Fleming dice:

    Un proyecto brillante. Me gustaría tener el tiempo y el conocimiento para construir algo así.

  • rasz dice:

    Recuerdo haber leído sobre (¿mito?) la investigación de resonancias magnéticas de baja potencia hace unos años. Incluso se habló o podría construirse máquinas de resonancia magnética portátiles baratas que usan teléfonos celulares para computación y visualización. Se suponía que sería posible gracias a las nuevas técnicas informáticas (¿sentado comprimido?)

    • adnbr dice:

      ¿Éste?

      http://martinos.org/lfi/pdf/LFI_JMR_published.pdf

  • Federico Vanhoutte dice:

    Una gran diferencia entre la resonancia magnética y la tomografía computarizada es el uso de rayos X. Los rayos X causan cáncer. Actualmente, Sievert estima que la posibilidad de morir por una neoplasia maligna inducida por la radiación es del 5 %. Son muchas dosis, pero por otro lado las dosis bajas repartidas entre una gran población no son insignificantes. por lo tanto, las aplicaciones médicas e industriales de la radiación ionizante están fuertemente reguladas. Por ejemplo, una tomografía computarizada médica puede generar hasta unos pocos mSv, por lo que aproximadamente 1 de cada 50 000 tomografías computarizadas conduce a un cáncer terminal (si el paciente vive lo suficiente para desarrollarlo, generalmente 25 años después de la exposición).
    No espere un rápido crecimiento del uso no regulado de rayos X;)

    • sábalo dice:

      Las tasas de dosis bajas de los efectos de la radiación son tan significativas desde el punto de vista estadístico que deben extrapolarse a partir de tasas de dosis más altas. La historia del modelo lineal sin umbral (sin tener en cuenta los mecanismos de autorreparación de las células) que es la base de la legislación y los supuestos contemporáneos se remonta a las batallas políticamente motivadas en torno a la prohibición de los ensayos nucleares. Lástima que las consecuencias de esto podrían ser peores que las consecuencias de las pruebas reales...

  • schobi dice:

    ¡Muy impresionante!

    Sin embargo, confundió un aspecto: la transformación de Radon no reconstruirá directamente sus imágenes. El radón es la integral a lo largo de las líneas en la imagen 2D. La reconstrucción requiere el "reverso" de lo que no existe. Por lo general, se utiliza una proyección trasera filtrada como una buena aproximación.

  • jack y tn dice:

    Encuentre una copia de The Scientific American Book of Projects for the Amateur Scientist de CLSTong. Muestra cómo hacer un tubo de rayos X que funcione y otros proyectos seguros y no tan seguros. Construí el NMR y el molino de viento de baja velocidad a partir de él (o derivado) cuando estaba en la escuela secundaria (hace 40 años). Sigue siendo un buen libro de referencia sobre la era anterior a las microcomputadoras. Hagas lo que hagas, ten cuidado ahí fuera.

  • molestardijopooh dice:

    Consideró usar un Cool-X modificado para hacer esto hace algún tiempo, un problema es que las fuentes de ionización, incluso rotas, son limitadas.
    Creo que la NASA los está usando, ¿quizás alguien pueda obtener uno?

    Alternativamente, algunos tubos rusos (especialmente los reguladores de derivación) son hermosos rayos X y un ajuste muy pequeño proporciona un haz colimado adecuado para el uso de CT de bricolaje.
    descargo de responsabilidad: - yadayada, etc.

    • Jacobo dice:

      Para los 'peligrosos', obtenga una copia archivada antigua de 'The Scientific American Book of Projects for the Amatuer Scientist' de CLSTong. Tiene algunos proyectos geniales, desde sensores sísmicos, máquinas de rayos X y RMN que funcionan, robots y computadoras que funcionan con lógica de relé, muchas cosas divertidas y todo lo que, en última instancia, se puede hacer en un laboratorio casero bien equipado. .

      No es fácil de encontrar, y las versiones electrónicas que he visto carecen de algunos de los experimentos "peligrosos". … Pero estos son los divertidos de aprender incluso si no los haces.

      (En la escuela secundaria construí la máquina NMR, un túnel de viento de baja velocidad y algunos otros proyectos. Pero eso fue en los días en que los Caballeros eran audaces y estaba bien hacer cosas "peligrosas". Por cierto, las cosas que Lo hice. No era peligroso. :-))

Miguel Vidal
Miguel Vidal

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