[發明專利]一種X射線相位襯度成像方法

有效

• 申請號: 201910274368.X
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110133010B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 吳朝;魏文彬;高昆;王秋平;田揚超;陸亞林
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N23/041
• 分類號: G01N23/041
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本公開提供了一種X射線相位襯度成像方法，包括：步驟1，采集背景圖像并形成背景位移曲線；步驟2，計算步驟1中所述背景位移曲線的特征物理量；步驟3，根據步驟2所計算的背景位移曲線的特征物理量選取優化步進位，基于所述優化步進位采集物體的正向圖像和反向圖像；以及步驟4，根據步驟3中所述正向圖像和反向圖像、優化步進位以及所述特征物理量完成X射線相位襯度成像。

技術領域

本發明 涉及臨床醫學成像、無損檢測、X射線CT成像技術領域，尤其涉及一種X射線相位襯度成像方法，用于大視場快速成像。

背景技術

傳統X射線吸收成像在無損檢測、醫學影像以及材料科學等領域得到廣泛應用并發揮重要作用，然而對低原子系數物質成像圖像襯度較低。X 射線相襯成像方法，通過檢測物體對X射線波前的相位調制，可以獲得低原子序數物質較高襯度圖像。這是因為物體對X射線的作用可用復數折射率n＝1-δ+iβ描述，實部減小量δ對應相位調制，虛部β對應吸收，隨著原子序數的減小或成像能量的增加，β下降速度遠大于δ的下降速度。在眾多的相襯成像方法中，X射線光柵相襯成像，由于其較大的成像視場以及與常規光源較好的兼容性，被認為是一種很有可能應用于臨床醫學影像的相襯成像方法。X射線光柵相襯成像經歷了兩次重要發展，2002到2003 年X射線Talbot干涉儀的提出^【1-2】，光柵相襯成像從可見光波段推廣到X 射線波段，然而仍局限于同步輻射光源或者微焦點光源。2006年， Talbot-Lau干涉儀的提出^【3】，大幅降低了對光源相干性要求，使得相襯成像適用于常規X射線源，為相襯成像的實際應用提供了基本條件。

盡管光柵相襯成像的應用前景被普遍看好，但是該方法仍然存在多方面的局限性，阻礙了其廣泛應用。光柵相襯成像獲得的投影像包含物體的吸收、折射以及散射。目前實驗室階段最常用的信息分離方法為相位步進方法^【4】，該方法至少需要三幅背景圖像和三幅物體圖像才能完成信息分離，通過等間距移動其中一塊光柵獲得多個位置處的背景和物體圖像，再利用傅里葉分析方法獲得物體的折射信息。

相位步進方法可以獲得高質量圖像，但是需要較長的數據采集時間和較多的投影圖像。相比傳統吸收成像，不僅增加了數據采集復雜度，更大的弊端是延長了曝光時間，物體受輻照劑量高。針對該問題，中科院高能物理研究所朱佩平研究員提出了一種快速低劑量的相襯成像方法^【5】。該方法利用正反投影共軛的特性，成功避免了傳統信息恢復方法中光柵的復雜步進運動，大大提高了成像速度、降低了輻射劑量，實現了與傳統CT掃描模式兼容的相襯CT成像。然而，該方法基于位移曲線腰位線性近似的假設，因此要求視場內所有像素相位步進曲線同步，增加了光柵均勻性要求；利用現有光柵工藝只能制作滿足正反投影方法的小面積光柵，因此正反投影方法只能對小物體成像。

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