- Der Xtomo-Cube ist der weltweit kleinste Handheld-CT-Scanner und wiegt nur 6 Kilogramm.
- Das Gerät verfügt über eine räumliche Auflösung von 80 Mikrometern und eignet sich zur Analyse kleiner Objekte.
- Der neue Scanner integriert Röntgenquelle und Detektor in einem Volumen von vier Litern.
- Die Konfiguration und die Rohbilddaten sind für die Nutzer offen zugänglich, was Experimente und Forschung fördert.
Ein neu entwickelter CT-Scanner ist so klein, dass er in die Hand passt, und kann nun detaillierte 3D-Bilder von kleinen Fossilien und archäologischen Fundstücken erzeugen. Das von Forschenden entwickelte Gerät Xtomo-Cube ist etwa so groß wie ein Tischlautsprecher, wiegt nur 6 Kilogramm (13.2 Pfund) und trägt daher den Spitznamen „Handheld-CT-Scanner", der seine tatsächliche Kompaktheit nur unzureichend zum Ausdruck bringt. Liu Baodong, leitender Ingenieur an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Generaldirektor des hinter dem Gerät stehenden Unternehmens, beschreibt die Stellung der Maschine als eindeutig: Es handelt sich um das kleinste und leichteste CT-System der Welt.
Kleiner und effizienter Scanner
Die räumliche Auflösung des Geräts beträgt 80 Mikrometer, ungefähr die Breite eines menschlichen Haars. Diese Präzision ermöglicht die Analyse von Objekten, die von Schneckenhäusern bis hin zu Arzneimittelkapseln reichen. Die Maschine hat ein Volumen von nur vier Litern und einen Stromverbrauch von lediglich rund 200 Watt, was sie ideal für den Einsatz mit gewöhnlichen tragbaren Stromversorgungen bei Feldarbeiten macht. Liu erklärte, dass alle Hauptkomponenten, einschließlich der Röntgenquelle, der Drehplattform und des Detektors, im Inland entwickelt und gefertigt wurden. Zuvor wurde der kleinste CT-Scanner in Deutschland entwickelt, wog 19 Kilogramm und war damit mehr als dreimal so schwer wie das neue Gerät.
Liu beschrieb die zentrale technische Herausforderung darin, Röntgenquelle, Detektor und Drehplattform in einem Volumen von vier Litern unterzubringen und dabei feine Bilddetails zu bewahren. Die CT-Bildgebung nutzt aus mehreren Winkeln erfasste Röntgenstrahlen, um detaillierte 3D-Modelle der inneren Struktur eines Objekts zu rekonstruieren. Der erste klinische CT-Scanner wurde 1971 in London vom britischen Ingenieur Godfrey Hounsfield entwickelt; diese Maschine war 3 Meter (9.8 Fuß) lang, konnte nur den Kopf eines Patienten scannen und benötigte rund fünf Minuten, um zwei 2D-Bilder zu erzeugen.
Heute verlassen sich Krankenhäuser routinemäßig auf CT-Scanner, um Tumore, innere Blutungen und andere Verletzungen zu erkennen. Forschende nutzen ähnliche Geräte, um Fossilien, archäologische Funde und industrielle Bauteile zu untersuchen, ohne diese zu beschädigen. Trotz dieser wachsenden Anwendungsbereiche sind CT-Scanner nach wie vor groß und schwer. Ein typischer Krankenhaus-Scanner ist etwa 2 Meter hoch, etwa 2 Meter breit und wiegt rund 2 Tonnen, während einige industrielle Systeme noch größer sind. Liu verglich die verschiedenen CT-Scanner mit Fahrzeugen – vom Sportwagen bis zum Lastwagen – und bezeichnete das neue Gerät als das Kompaktmodell in dieser Kategorie.
Offene Konfiguration fördert Studien
Er erklärte, das Entwicklungsziel sei nicht gewesen, alle Objekte zu scannen, sondern gezielt die innere Untersuchung kleiner Objekte zu ermöglichen, die für bestehende große Maschinen schwer zu handhaben sind. Die geringe Größe des Scanners und die relativ niedrige Energie der Röntgenstrahlung machen ihn auch für Universitätsseminare und Forschungslabors geeignet. Anders als bei vielen kommerziellen CT-Systemen sind die Konfiguration und die Rohbilddaten für die Nutzer offen zugänglich; diese Offenheit erlaubt es Studierenden und Forschenden, direkt mit der Erfassung, Rekonstruktion und Verbesserung von CT-Bildern zu experimentieren.
Anwendungspotenzial kleiner CT-Scanner
Die Entwicklung des Xtomo-Cube markiert einen bedeutenden Fortschritt in der CT-Scantechnologie, insbesondere bei der inneren Untersuchung kleiner Objekte. Das sperrige Volumen herkömmlicher CT-Scanner schränkt deren Flexibilität in bestimmten Anwendungen ein, während das leichte Design dieses neuen Geräts dessen Einsatz in unterschiedlichsten Umgebungen ermöglicht, einschließlich im Feld und in Forschungslabors. Die offene Konfiguration erlaubt es Studierenden und Forschenden, innovative Experimente durchzuführen, was für die Förderung von Forschung und Lehre in den entsprechenden Bereichen von großer Bedeutung ist.