Onderzoekers ontwikkelen 'draagbaar röntgenapparaat'

Medewerkers van een Amerikaanse universiteit hebben een nieuwe methode ontwikkeld om röntgenstraling op te wekken. De methode kan veel compacter gemaakt worden dan huidige technieken. Dat moet de weg vrijmaken voor draagbare, handheld röntgenapparatuur.

Een groep wetenschappers die aan het Department of Electrical and Computer Engineering van de universiteit van Missouri werkzaam zijn, hebben een compacte bron van röntgenstraling ontwikkeld. Hun methode om de energetische straling op te wekken zou zich lenen voor gebruik in draagbare apparatuur, zoals een handscanner. Traditionele röntgenbronnen zijn groot en log, en vergen veel energie om de straling te genereren, maar met de nieuwe methode zou een batterij of accu kunnen volstaan.

De Missouriaanse techniek wekt de straling op met behulp van piëzo-elektrisch materiaal. Dat type materiaal wordt onder meer in platte speakers gebruikt, omdat het vervormt onder een elektrische spanning. Andersom kan het materiaal, wanneer het vervormd wordt, een spanning opwekken; in aanstekers met elektronische ontsteking zit piëzo-elektrisch materiaal. Het kristal dat de onderzoekers van de universiteit van Missouri gebruiken, kan ruim honderdduizend volt genereren door een ingangsspanning van slechts tien volt piëzo-elektrisch te versterken.

Die versterking treedt op door de opgenomen energie als een trillende golf in het lithiumniobaat-kristal op te slaan. Het piëzo-elektrische effect versterkt de spanning vervolgens. De opgewekte energie wordt als een elektronenbundel door middel van een diode aan het oppervlak van het kristal onttrokken. Door middel van een fenomeen dat 'bremsstrahlung', naar het Duits voor remstraling, wordt genoemd, wordt ten slotte röntgenstraling opgewekt.

Volgens de onderzoekers kan hun methode om röntgenstraling op te wekken binnen drie jaar leiden tot de bouw van een röntgenapparaat ter grootte van een telefoon. Dat zou medici een breder inzetbaar apparaat in handen geven dan de huidige, veelal aan ziekenhuizen gekluisterde, logge apparaten. Ook zou de röntgenbron in de mond directionele straling kunnen leveren in tandartspraktijken, zodat de patiënt minder straling absorbeert.

Reacties (39)

[maarte997]

Zo bruikbaar lijkt me dit nog niet. Er zijn nog heel wat vragen te beantwoorden tegen dat die in de praktijk kan worden toegepast.
- Een Röntgenbuis bezit de instellingen kV en mA per seconde. Ik vermoed dat dit nog steeds zo blijft, maar van belang is die seconde. Eender welk mobiel Röntgenapparaat staat stil bij een opname. Wanneer die uit de 'pols' moet worden geschoten, ga je steeds bewegingsartefacten hebben, ookal gaat het maar over miliseconden.
Is dat van belang bij een snelle interventie? Ja. Cruciale controles bij een snelle interventie zijn die van o.a. de longen en het bekken. De longen bezitten zo een fijne structuur dat de patiënt zijn adem dient in te houden in de ideale omstandigheden. Dit met een apparaat in de hand uitvoeren zal leiden tot waardeloos beeldmateriaal. Je kan met een statief beginnen werken, maar dat maakt het geheel weel minder handzaam.
- Er moet een plaat worden geplaatst onder de patiënt voordat een opname gemaakt kan worden. Die zal er ook nog altijd onder moeten. Je zal je patiënt dus steeds moeten mobiliseren voordat je een opname kan maken. Snel een foto maken om te kijken of hij niets aan zijn nek heeft voordat hij wordt verplaatst is niet mogelijk. Je blijft een risico, weliswaar een kleiner, behouden.
- Een foto schiet je niet zomaar, in eender welke houding. De patiënt dient hiervoor steeds van positie te wisselen. Voor een gebroken pols is dat niet zo moeilijk. Maar bij opnames van de ruggenwervel, knie of heup wordt dat weer heel wat moeilijker tot bijna onmogelijk. Voor vele patiënten is het al onconfortabel op een harde, koude onderzoekstafel. Wat denk je dat dit geeft op de grond? Dat doet ongelofelijk veel pijn.
- Wat met stralingsveiligheid? Als hulpverlener dien je afstand van de bron te nemen. Hier heb je hem in je hand... Er zal dus een lagere dosis moeten nodig zijn. Maar écht laag. Wetende dat een tandarts, die al een belachelijk lage dosis gebruikt, zijn praktijkruimte moet verlaten voor het nemen van een foto, zal het FANC, of enig andere instantie, ook wel in deze situatie veiligheid prediken. Je zal niet vrolijk kunnen rond fotograferen.
- Overigens dien je een afstand, meestal rond één meter, te hanteren om een nette foto zonder vervorming te verkrijgen. Dat zie ik ze ook nog niet zo snel, in een comfortabele positie, uitvoeren...

Nog veel werk aan de winkel! Maar voor medische toepassingen blijft het nog wat moeilijk. Voor veiligheidsinstanties kan het misschien sneller gebruikt worden, mede door de lagere dosis en het mindere belang van piekfijne en superscherpe fotootjes.

[Peatsmoke]

Het zou een revolutionaire vinding zijn als het inderdaad tot een dergelijk apparaat zou komen. Het maken van Röntgenfoto's op locatie (bijvoorbeeld ongevallen of rampen) zou een grote stap voorwaarts zijn in de traumageneeskunde.
Behalve medische toepassingen zijn er natuurlijk ook op veiligheidsgebied de nodige toepassingen te bedenken voor het scannen van personen, voertuigen of gebouwen.

[DeathMaster]

Ja, ik wou altijd al onderweg naar m'n werk even wat röntgenfoto's maken.

On topic: Ik kan niet uit het verhaal opmaken hoe het zit met de straling van een kleinere versie. Is deze ook gereduceerd in dezelfde mate als het formaat? De laatste zin zegt wel iets in die trend, maar dat een patiënt minder absorbeert betekent nog niet dat er ook minder word gegenereerd.

[ronboy30]

En een Röntgen apparaat in elke ambulance? zie je daar het nut wellicht wel van in?

[Nikeo]

Leuke ontwikkeling. Röntgenapparaten waar ik mee werk zijn toch behoorlijk groot, zelfs de mobiele versies om röntgenfoto's te maken op andere afdelingen in het ziekenhuis.

Een probleem is echter dat de foto ergens op geprojecteerd moet worden. Er bestaan digitale systemen projectieschermen (denk aan zo'n 50x50 cm grootte) die meteen een digitale foto kunnen berekenen icm een computer of laptop. Toch al weer groter dan een mobiele telefoon. En een dure oplossing. Zo'n direct digitaal systeem kost honderdduizenden euro's.

Bovendien is in Nederland en andere ontwikkelde landen het toepassen van ioniserende straling voorbehouden aan selecte beroepsgroepen. Ambulanciers kunnen geen röntgenfoto's maken en zijn hier ook niet toe bevoegd. Hier heb je röntgenlaboranten voor nodig. Daarnaast is er een arts nodig, een radioloog, die de foto's beoordeelt.

Er zitten nog wel meer haken en ogen aan, maar in ieder geval kan het apparaat kleiner.

[Teijgetje]

De in het artikel beschreven uitvinding; ca. 10 volt via piëzo-versterking tot een zodanige energie-grootte te weten versterken dat Röntgenstralen ermee opgewekt kunnen" gaat over de mogelijkheid deze straling nu te kunnen opwekken met een miniformaat appaaraatje.
Er is dus een draagbare (mini) röntgen-bron uitgevonden, niet een röntgen-apparaat zoals de meeste die kennen, de titel is een beetje misleidend.

Als dit verder uitgewerkt wordt dan zou een handheld apparaat gemaakt kunnen dat via dat Piëzo-element deze, uiteindelijk in röntgenstraling omgezette, energie in een puls af kan geven zodat je een scherpe foto krijgt.
Op de foto is dat apparaatje, dat die Röntgenstralen op kan wekken, getoont, aan de grootte van de 4 aansluitpluggen kan je een inschatting maken hoe klein dit al is op moment van uitvinden, het kan dus vast nog veel kleiner in de toekomst.
Zodat je dus een richtbare röntgenstraal in een handheld hebt die je, op een hier niet genoemde wijze, kunt vertalen in een leesbare foto. (hetzij pc, hetzij negatief...etc wie weet wel gewoon met de brancard in de ziekenauto/buiten-de-auto als receptor.)

Verder vooruit lopen op dat je laborant moet zijn etc, is nu totaal irrelevant, dat is alleen maar om dagelkijks veilig te kunnen werken met apparaten die grote hoeveelheden straling afgeven, zoals inderdaad de ziekenhuisapparatuur nu, waarbij het knelpunt bij de stralingsopwekking ligt....die is al groot op zich.
Die huidige apparatuur moet daarnaast ook duurzaam zijn, wat overdimensionering met zich mee brengt.
Misschien geeft dit straks net genoeg straling af, en kunnen veiligheidseisen, van degene die er dagelijks veel mee werken, dan omlaag.
Misschien kost röntgenstralen opwekken ook wel niets meer, piezo-elementen, waarop dit gebaseerd is zitten tegenwoordig in de meeste wegwerpaanstekers, misschien wordt de handheld wel een (recyclebaar) wegwerpartikel.
Daarnaast zou het natuurlijk ook kunnen dat de ambulance-broeder prima onbeschermd met dit apparaat om mag gaan.
Hij zal er immers niet dagelijks mee omgaan en ze zullen vast ook een tag krijgen die hun "aan blootgestelde straling" opneemt (net als nu).
Zie het als dat schilders geen oplosmiddel-houdende verven ed. meer mogen gebruiken, binnen, vanwege gevaar op OPS, een klusbedrijf of particulier mag dit echter probleemloos gebruiken binnen, omdat zij niet dagelijks in die oplosmiddelendamp verkeren.
Met de komst van watergedragen goede verfsystemen ben je dat OPSprobleem kwijt en mag je het volop gebruiken in slecht geventileerde ruimtes, wie weet geldt dat ook voor piëzo-röntgenstraling qua veiligheidseisen.
En ik kan me prima voorstellen dat ik een prima foto kan maken, die ik doorstuur naar een arts in het ziekenhuis, ter lezing en diagnostiek, zonder enige scholing te hebben behalve twitter.

Dit is dus een uitvinding van wereldniveau.
Zoals bij elke straling zullen de uitvinders gerust denken aan de negatieve invloeden hiervan en zullen ze dit vast niet onbeschermd testen of een onveilig consumentenapparaat aanbieden.
Denk je eens in, zonder meteen te vervallen in "ja, maar gevaarlijk" en "ze kunnen wel kleiner dan de huidige" wat een revolutie dit teweeg brengt.
Voor onderweg, voor kleine diagnoses, zo`n apparaat kan waarschijnlijk nooit op tegen de kracht en accuratesse van de huidige moderne "grote" machines, maar je kunt wel meteen kaf van koren scheiden onderweg en in noodsituaties bij calamiteiten.
En wie weet, "een groter kristal, een grotere straling?",
Gewone sterke apparatuur hangt imo dan af van de grootte van het gebruikte versterkingskristal, er is dus veel mogelijk.
Komt tijd, komt raad, komen vanzelf passende veiligheidseisen.

Voorlopig petje af voor de universiteits-wetenschappers die dit uitgedacht hebben.

[Reactie gewijzigd door Teijgetje op 22 juli 2024 15:49]

[mcDavid]

Voor de ambulance is het misschien wat te hoog gegrepen, maar in de traumaheli zou zo'n apparaat absoluut een plaats hebben. Bovendien, als de straling inderdaad beter gericht kan worden, kan dit apparaat het maken van rontgenfoto's misschien dusdanig veiliger maken dat ook een ambulancier (of, om maar wat te noemen, een dorpsarts in een 3e wereldland) er mee overweg kan.
Het (goed) interpreteren van rontgenfoto's is inderdaad iets voor een specialist, maar als een bot kats doormidden is, kan een ambulancier dat ook wel zien en even een spalkje leggen.

[pe1pme]

Leg mij, als ambulancier (zie profiel) nu eens uit wat ik met zo'n ding aan boord moet. En voor wat de trauma heli betreft: zeker zo'n ding nog nooit van binnen bekeken? Dan zou je van die onzin niet uitkramen.
Je hebt daar in het veld totaal niets aan, ik kan me niets voorstellen waarvoor.
Als we iemand verdenken van een botbreuk dan gaat er een vacuumspalk om, of we nu gelijk hadden of niet. De rest zoeken ze in het ziekenhuis maar uit.


En dan had ik de diverse stukken hieronder nog niet eens gelezen

[Reactie gewijzigd door pe1pme op 22 juli 2024 15:49]

[Bliz]

Onzin is het niet. mcDavid komt hier met een idee. Of het idee nou goed of slecht is dat maakt niet uit. Dat kun je op een nette manier weerleggen.
Zonder ideeën zijn we nergens.

Ondanks dat ik er ook niet zoveel verstand van heb zou ik me wel kunnen voorstellen dat kleinere appratuur goedkoper kan zijn. Geen idee of dat zo is, maar als het in bepaalde situaties wel voldoende resultaat kan opleveren hebben minder bedeelde ziekenhuizen ineens ook toegang tot een röntgenapparaat.

Overigens worden röntgenapparaten niet alleen gebruikt voor medische doeleiden. Volgensmij gebruiken ze het ook bij lassen om de las te controlleren. Het zou natuurlijk fantastisch zijn als je dit apparaat in je gereedschapskist mee kunt nemen en dat het ook nog eens veilig te gebruiken is.

_{Ik ga die stukken hier beneden ook maar eens lezen.}

[Asteryz]

Wat niet is kan nog komen. In minder ontwikkelde landen haalt een ambulance een patient op en doet verder niks, je weet zelf welke handelingen jullie inmiddels al moeten/mogen uitvoeren.

[Anoniem: 392131]

Nja, maar de ambulanciers kunnen wel opgeleid worden om met de nieuwe apparatuur op te gaan, dus dat is een non argument. Voorts is het vrij simpel om via internet een verbinding te maken met de E.H. van het ziekenhuis waar de patient naar vervoerd wordt. De trauma arts kan dan via internet de foto's bekijken en de ambulanciers helpen bij het z.s.m. stabiliseren van het slachtoffer. Tevens bespaar je onnoemelijk veel tijd door al röntgenfoto's beschikbaar te hebben voor de patient aangekomen is in het ziekenhuis, daarnaast neem je druk weg bij de röntgen afdeling in het ziekenhuis.
Al met al zullen de kosten van deze apparaten hoog zijn, dat ben ik volledig met je eens, maar aan de andere kant zullen ze ook zorgen voor: a) hogere overlevingskansen b) lagere ziekenkosten c) meer efficientie en kortere communicatielijnen. Onder de lijn zal het denk ik meer opleveren dan de uiteindelijke kosten.

[Nikeo]

De discussie gaat hier zijn doel wat voorbij, zeker nu maarte997 verderop precies zegt wat ik eigenlijk wou replyen.

Waar het om gaat is dat het voor bepaalde unieke ervaringen een handheld röntgenapparaat kan zijn. Zal vast ergens handig voor zijn! Verdere invulling is niet aan ons en is nogal veel speculatie over inzet van Teijgetje. Zou mooi zijn dat het kon, in een ideale wereld

[Reactie gewijzigd door Nikeo op 22 juli 2024 15:49]

[Aham brahmasmi]

On topic: Ik kan niet uit het verhaal opmaken hoe het zit met de straling van een kleinere versie. Is deze ook gereduceerd in dezelfde mate als het formaat? De laatste zin zegt wel iets in die trend, maar dat een patiënt minder absorbeert betekent nog niet dat er ook minder word gegenereerd.

Ik denk dat de stralingsintensiteit niet lager zal worden omdat je dan de foto gewoon niet genoeg belicht wordt. Het gaat hier enkel om de röntgenbron die compacter wordt en daardoor misschien preciezer gericht kan worden en enkel de nodige delen van het lichaam kan bestralen, waardoor de totale stalingsdosis minder wordt.

[Finraziel]

Wat voor verschil zie je precies tussen hoeveel röntgenstraling er opgewekt wordt en hoeveel de patient absorbeert? Volgens mij moet je gewoon een bepaalde hoeveelheid straling opwekken om een foto te kunnen maken en dat zal niet veel anders zijn. Als de patient minder straling absorbeert maar er wordt niet minder straling opgewekt, dan gaat het dus gewoon ergens anders in maar dat maakt niet echt uit (je maakt je ook niet echt zorgen over hoeveel straling dat arme loden schort te verwerken krijgt, alleen om wat er eventueel doorheen jou bereikt).
Het verschil is dat je met een kleiner apparaat eventueel beter gericht alleen het gebied waar je in geïnteresseerd bent kunt bestralen, bv dus bij de tandarts, wel je kaken, niet je hersens.

Iets minder serieus: Over 10 jaar heb je daar gewoon een app voor op je smartphone/tricoder

[Reactie gewijzigd door Finraziel op 22 juli 2024 15:49]

[bimm]

Het blijft me altijd verbazen hoe soms dit soort uitvindingen komen. Aan de ene kant zijn er nog zoveel onbekende medische dingen waar we niks mee kunnen en aan de andere kant komen er nog steeds allerlei knappe dingen naar voren waar ik mij over blijf verbazen.

Labs on a chip. Terahertz scanners op chip grote. Röntgen apparatuur in handheld scanners. Kanker herkennend apparaatjes door middle van wat bloed druppels ...

[kwakzalver]

Grappig, ik had gehoopt dat 'near infrared spectroscopy' al tot een prototype was gekomen.
Ik geloof dat zelfs een groep nederlanders, italianen en britten in engeland zover waren een draagbaar unit te ontwerpen gebruik makend van 'near-infrared'.

Komen de cowboys met iets nog kleiners. Een pluim!!!

De europese keuze voor 'near-infrared' was dat ze geen problemen hadden met gevaarlijke straling in een niet gecontroleerde omgeving, zoals een ongeval lokatie.

De uitdaging bij near-infrared was het vertalen van de informatie naar een korrekte 3D beeld.
Maar dat hadden ze opgelost. Nu moesten ze het nog 'draagbaar' krijgen.
Wordt dus een mooie competitie tussen Europa en USA is uiteindelijk wel goed om deze ontwikkeling te versnellen. De eerste draagbare (en functionerende) scanner.

@edit: Het gaat niet over de type stralingsbron. Maar het maken van een unit die klein, handzaam en tot een draagbare unit kan leiden. Het 'StarTrek' verhaal zoals hieronder vermeldt. Een unit die 'on the spot' rongtenstraling kan creeren is natuurlijk veiliger dan een 'stralingsbron' mee te nemen.
Een vaste plaat om te ontwikkelen wordt niet gebruikt in deze situatie. Het is zeg maar een soort 'live tv' beeld die je bekijkt. Schijn maar eens een sterke zaklamp door je vinger heen. Dan zie je het licht erdoorheen schijnen. Dus naast het ontwikkelen van een stralingsbron moet je nog de gelezen waarden interpreteren en omzetten in een beeld.

Het geweldige is dus het formaat van de unit die ze gemaakt hebben. Dit geeft de wedloop in de ontwikkeling van 'medische' toepassingen een geweldige boost.

Ik verwacht dan wel de eerste toepassingen in 'militaire veldhospitaals'.

[Reactie gewijzigd door kwakzalver op 22 juli 2024 15:49]

[Aham brahmasmi]

Nabij IR heeft toch niets te maken met röntgen? Het zit aan het andere eind van het spectrum.

[Seal64]

NIR wordt allang toegepast en is zelfs al behoorlijk ingeburgerd op de meeste commerciële labs. In de voedingsbranche worden die apparaten bijvoorbeeld al gebruikt om snel een vet- of eiwitgehalte te bepalen.
Het heeft echter helemaal niets met röntgenstraling te maken, buiten dan dat het allebei om elektromagnetische straling gaat.

[lennart111]

x-ray glasses anyone?

ontopic: zeer goed nieuws, ik zie toepassingen in de zorg maar ook in het onderwijs
en zoals jan van akkere zegt: "de star trek tricorder komt weeral een stapje dichterbij"

[game91]

Hoop niet dat terroristen het ooit gaan gebruiken:P Geen bommen of andere moelijk verkrijgbare dingen meer. Gewoon een Röntgen apparaat te grote van een telefoon en zo lang mogelijk naast een doelwit lopen of in eetgelegenheid plaatsen.

[Anoniem: 64119]

@game91:

Daar kun je op wachten. Zal vooral populair worden bij die Russiche club die types die anti Poetin zijn een dot straling geven. Tot dusver was dat Polonium, maar iemands organen koken terwijl je met hem in gesprek bent is natuurlijk nog veel leuker......

[Jegorex]

In plaats van een medische toepassing zou je dit natuurlijk ook goed kunnen gebruiken bij de douane om snel te kunnen zien of er misschien iets in een koffer zit.

[Seal64]

Dit dus. Röntgen worden echt niet alleen maar voor medische doeleinden ingezet. Wat dacht je van het controleren van lasnaden? Wordt vaak ook al met röntgenstraling gedaan en als je dat met deze vinding draagbaar kan maken, zal het waarschijnlijk ook veel vaker gedaan gaan worden.

[thijsjek]

lasnaden controleren wordt op chemische fabrieken waar toestellen en leidingen onderdruk staan al heel vaak gedaan, omdat dit in de wet is opgenomen. Maar die apparatuur is vaak of een radioactieve bron (ook ioniserende straling) of een röntgenbuis(al snel 30kg). en dan moet je het ook nog zo weten te positioneren dat de ioniserende bundel precies op de film valt.

[Anoniem: 380368]

De star trek tricorder komt weeral een stapje dichterbij...op een duur wordt het wel een enorme uitdaging om nog scifi te schrijven

[StraightOn.NL]

Ehm.....Nooit The Pursuit of Happynes of gezien Volgens mij bijna hetzelfde

Wel mooie ontwikkeling natuurlijk

[thaban]

"Traditionele Röntgenbronnen zijn groot en log" is wel heel kort door de bocht. In industiële toepassingen worden al veel langer kleine Röntgen bronnen op basis van "traditionele" Röntgen buizen toegepast.

Zie bijvoorbeeld:
http://www.niton.com/en/niton-analyzers-products/xl3