自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來,X射線就被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療診斷、無損檢測等領(lǐng)域。傳統(tǒng)X射線吸收成像方法對于弱吸收物質(zhì),如主要由輕元素組成的生物軟組織,無法進行高質(zhì)量成像。不同于傳統(tǒng)基于吸收襯度機制的X射線成像,相位襯度成像方法通過探測物質(zhì)對X射線的相移來進行成像。物體在X射線波段的折射率通常用復(fù)數(shù)表示,其實部減小量反映相移信息,虛部反映吸收信息。在硬X射線波段,軟組織的折射率實部減小量是虛部的幾百到幾千倍,理論上相襯圖像比吸收圖像有著更高的靈敏度,因此相襯成像對弱吸收物質(zhì)能提供較好的成像對比度。近二十年來,X射線相襯成像技術(shù)得到了快速發(fā)展,其中的光柵相襯成像引起了越來越多的關(guān)注。與其它的相襯成像方法相比,光柵相襯成像能夠使用大功率的常規(guī)X光管作為光源,并且有較大的成像視場,因此被普遍認(rèn)為是極有可能應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的成像方法。本文圍繞光柵相襯成像,討論了信息分離和計算機斷層重建算法;介紹了國家同步輻射實驗室搭建的相襯CT裝置,并發(fā)展了一種光柵光學(xué)檢測方法;分析了成像系統(tǒng)中光學(xué)器件對成像性能的影響。本文開展的主要工作包括:1.討論了相襯CT成像中的信息分離和重建算法,在正反投影（RP）方法的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ｘ射線的吸收和相移??

?第１章緒論???１０＊５｜?＞?＇?＇?；??１〇－７［?｜＾￣ｐｃ?，??Ｃ?—ＰＮ??ｉ?一?：。ｉ??１０－４?■＂■＊？？■？?５ｎ?，??Ｉ?卜‘…．５０丨?ｉ??１０＇１０?［??１〇＊１１?＾?１?１?１???１０?１５?２０?２５?３０??Ｅｎｅｒｇｙ?（ｋｅＶ）??圖１．２碳、氮、氧元素的吸收因子＃和相位因子（５的比較（數(shù)據(jù)來自于科學(xué)軟件ｘｏｐ２．３??ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．?ｅｓｒ?ｆ．?ｆｒ／Ｉ?ｎｓｔｒｕｎｉ?ｃｎｔａｔ?ｉｏｎ／ｓｏ?ｆｔ?ｗａｒｅ／ｄａｔａ?－ａｎａ?１?ｖｓ?ｉ?ｓ／ｘｏｐ２．３）??由于探測器只能探測Ｘ射線的光強信息，無法直接測量相位信息。因此，需??要把Ｘ射線的相移信息轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈴娦畔ⅲ拍軐崿F(xiàn)相襯成像。自上世紀(jì)六十年??代中期開始，經(jīng)過科研人員五十多年的潛心研宄，發(fā)展出了多種Ｘ射線相襯成??像方法。按照基本成像原理以及成像裝置的不同，可以將目前主要的相襯成像方??法分為六種晶體千涉法衍射增強法［ｍ３］；同軸法又稱為基于自由空間??傳播成像法光柵相襯成像方法散斑成像［２？２２］以及多色遠(yuǎn)場干涉儀［２３－??２７Ｌ圖１．３是以上六種相襯成像方法的原理示意圖。??晶體干涉法最早是由美國科學(xué)家Ｂｏｎｓｅ和Ｈａｒｔ［１（）］于上世紀(jì)六十年代提出，??一束單射光經(jīng)過分束晶體后被分為兩束光線，一束光經(jīng)過物體，一束光不經(jīng)過物??體，它們之間會形成干涉條紋，該方法通過測量干涉條紋的偏移量，就可以直接??獲得物體引起的Ｘ射線的相位變化。１９９６年，日本科學(xué)家Ｍ〇ｍ〇Ｓｅ［ｎ味ｊ用晶體??千涉儀實現(xiàn)了三維斷層成像，成功區(qū)分出了

＂生好、單色性高［７］，因此只能在同步輻射裝置上進行。???（ａ）晶體干涉儀成像?（的衍射增強成像??Ｉ?｜?麵器??樣禮??Ｉ?ｘ－ｒａｙ?／?々覆??ｉ?ｂ??分束晶體透肖晶體』撕Ｂａ￥?Ｉ???分束晶體???（ｃ）同軸相襯成像?（ｄ＞光柵相襯成像??ｉｆ＂＊—．氣—．Ｊｆ３?－?．ｉｉ?馨＿?＇??探測器在不同的位置采集數(shù)據(jù)?分束光棚分析光柵??（ｅ）散斑相襯成像?（ｆ）多色遠(yuǎn)場相襯成像??樣品?ｒ?＾???＾??相位光柵???圖１．３Ｘ射線相襯成像方法：Ｕ）晶體干涉法；（ｂ）衍射增強法；（ｃ）自由傳播法；（ｄ）光??柵相襯成像法；（ｅ）散斑成像；（ｆ）多色遠(yuǎn)場干涉儀成像法。??同軸相襯成像法，又稱為基于自由空間傳播的相襯成像方法［２８］，是科學(xué)家??ＳｎｉｇｉｒｅＶ［１４＾上世紀(jì)九十年代提出。如圖１．３（ｃ）所示，該方法只需要光源和探測??器，不需要額外的光學(xué)元件。在光路中，Ｘ射線穿過物體后，波前會被物體調(diào)制??然后發(fā)生自身干涉，在自由空間中傳播一定距離后到達(dá)探測器平面，探測器上接??收到的光強與樣品相移的二階導(dǎo)數(shù)成正比。該成像方法光路簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定性高，??但是該方法對光源的相干性有著很高的要求，因此只能利用同步輻射光源或者微??焦點Ｘ射線光源。??光柵相襯成像方法是由Ｄａｖｉｄ［１６］和Ｍｏｍｏｓｅ［１７］首先實現(xiàn)，他們分別于２００２年??和２００３年實現(xiàn)了基于光柵的Ｘ射線相襯成像技術(shù)。成像裝置主要包括光源、兩??塊光柵以及探測器，如圖１．３（ｄ）所示。光源發(fā)出的Ｘ射線，經(jīng)過Ｇ１分束光柵后，??會在特定位置上產(chǎn)生干涉條紋。當(dāng)光路中存在物體時，這些干涉條紋會發(fā)生

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硬X射線衍射增強峰位成像CT的幾何失真糾正方法[J]. 孫怡,朱佩平,劉明賀,于健.  CT理論與應(yīng)用研究. 2006(02)

博士論文
[1]X射線微結(jié)構(gòu)陣列光源光柵相襯成像系統(tǒng)研究[D]. 昝貴彬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]軟X射線細(xì)胞CT成像重構(gòu)方法及細(xì)胞器識別研究[D]. 劉健宏.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]大尺寸大高寬比X射線吸收光柵的制作工藝研究[D]. 侯雙月.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[4]X射線光柵相位襯度成像實驗技術(shù)和應(yīng)用研究[D]. 胡仁芳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[5]角度受限下納米CT圖像處理及三維重構(gòu)算法研究[D]. 梁知挺.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[6]X射線微分相位襯度成像及CT的理論和方法研究[D]. 鮑園.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[7]X射線光柵相位襯度成像技術(shù)和方法研究[D]. 王圣浩.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[8]X射線光柵相襯成像中的信息分離以及計算機斷層重建[D]. 吳朝.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[9]全景航空相機動態(tài)分辨率檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 白雪梅.長春理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]X射線光柵相襯成像系統(tǒng)數(shù)值仿真模擬研究[D]. 駱榮輝.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]X射線光柵相襯成像裝置光強漂移與斷層重建研究[D]. 張鵬飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號：2956196