台阶模糊边的X射线同轴相衬成像参数优化

采用图像衬度、信噪比、分辨率和探测器抽样数作为X射线同轴相衬成像质量的综合评价标准,针对具有广泛应用意义的台阶模糊边分布特征的物体,提出了参数优化方法并建立了优化流程。通过数值模拟的方式分别对具有广泛代表性的亚微米焦点源、激光驱动微米焦点源及同步辐射源3种X射线源下成像系统的相关参数进行了优化。结果表明,基于优化方法的优化流程很好地完成了3种X射线源的同轴相衬成像参数优化。可见,这种优化方法具有广泛的应用意义,在根据具体情况对方法进行简单修正的基础上,可以完成任意X射线源下对具有台阶模糊边分布特征物体的同轴相衬成像优化工作。

基于图像信噪比的X射线同轴相衬成像系统设计

通过对具有二维高斯型相位分布特征物体的X射线同轴相衬成像技术进行理论分析,提出了一种基于图像信噪比的成像系统优化设计方法。采用数值模拟的方式分别对亚微焦点源、激光驱动微焦点源和同步辐射源三种X射线源下的成像系统进行了优化设计,结果表明:相对于最大化衬度的系统优化设计方法,信噪比优化设计方法在较小降低衬度的前提下,可以较好地改善图像信噪比并得到更为合理的成像距离。

一维高斯分布物体X射线同轴相衬成像参数优化

采用图像衬度、信噪比、分辨率和探测器抽样数作为X射线同轴相衬成像质量的综合评价标准,针对具有广泛应用意义的一维高斯型分布特征的物体,建立了最大化衬度优化和信噪比优化两种参数优化方法的优化流程。通过数值模拟的方式分别对亚微焦点源、激光驱动微焦点源及同步辐射源3种不同X射线源下的成像系统相关参数进行了优化。结果表明,两种优化方法各具优势,可根据不同的相衬成像需求选择相应的优化方法。同步辐射源同轴相衬成像系统采用信噪比优化方法较为合适,而亚微焦点源和激光驱动微焦点源则需根据不同的需求来选择优化方法,必要时还可对优化方法进行一定的修正。研究为不同条件下有着不同要求的优质X射线同轴相衬成像实验提供了保证。

基于相位衬度成像的X射线生物特征识别仪

海关生物安全检测对维护生态平衡和保护珍稀野生动植物具有重要意义。针对传统海关生物安全检测基于吸收衬度对生物样品成像衬度受限的问题,研制了一种基于相位衬度成像的X射线生物特征识别仪。通过采用光子利用效率高的同轴相衬成像方法进行成像,满足海关检测数据采集效率高和成像快的需求。为保证检测的辐射安全和样品调整方便,采用辐射防护棚屋、安全联锁与样品台自动控制的设计。针对生物特征识别的需求,建立了显微计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)及其三维定量分析方法,通过相衬CT三维显微结构定量分析,识别生物样本的特征信息。对分辨率靶和实际样品的测试结果表明:该系统的空间分辨率为3μm,可实现弱吸收样品的高衬度成像和定量分析,适用于大部分生物样品的检测。该仪器的研制为海关生物安全检测提供了一个新的手段,其相衬成像特性也适用于中药材显微鉴定、结构药剂学、聚合物材料等领域的研究。

基于投影的X射线光栅相衬成像系统的仿真模拟

基于投影的X射线光栅相衬成像技术由于具有较大的成像视场以及可以实现较高能量的成像,有望实现医学临床应用。由于其光学元件较多,在系统设计时确定合适的结构参数是一件复杂而艰难的工作。因此,通过一定的合理假设,构建系统的计算机数值仿真模型,利用计算机强大的循环计算能力,实现相关参数对系统性能影响的分析进而实现参数优化将是一个很好的选择。根据基于投影的X射线光栅相衬成像装置的结构原理,同时将成像系统抽象为一个线性系统,在此基础上构建出成像系统的数学模型。并将其转变为适合于计算机的离散模型,实现基于投影的X射线光栅相衬成像的模拟仿真。最后,利用国家同步辐射实验室相衬平台采集的数据验证了该模拟方法的正确性。

X线相衬CT成像显示人体胆道闭锁样品微脉管结构

目的探讨X射线相衬CT(PCCT)对人体胆道闭锁(BA)样品中脉管显微结构的显示作用。方法将4份人体BA样品进行冲洗、固定并以乙醇脱水干燥,采用上海同步辐射光源BL13W1线站进行PCCT成像,通过图像处理分别获得滤波反投影算法重建图像、样品整体及微脉管的3D重建图像,并对不同类型脉管进行区分。而后对样品进行石蜡包埋,4μm切片,并行平滑肌细胞抗体(SMA)、细胞角蛋白19抗体(CK19)免疫组化染色及苦味酸天狼星红染色组织病理检查。对比观察滤波反投影算法及微脉管3D重建图像与相应病理图。结果滤波反投影算法重建CT图像及微脉管3D重建图像均可用以区分人体BA样品中的肝动脉、胆管及增生胆管、门静脉,并清晰显示不同类型脉管的结构特征,所示微脉管结构与组织病理学检查相符。结论结合滤波反投影重建算法及3D可视化技术,PCCT能够清晰显示离体BA组织的微脉管结构。

采用吸收修正Bronnikov算法的有机复合样品的X射线显微计算机层析研究

有机复合样品如大多数由低原子序数物质构成的多聚物组合材料、生物软组织等具有混合相位和振幅特性,采用传统吸收计算机层析(CT)或纯相位重构算法难以达到较高密度分辨的目的。采用基于吸收修正的Bronnikov相位恢复算法的X射线同轴相衬CT技术对高分子混合组份材料和药物医学样品进行了实验研究。结果表明该相位恢复算法可以实现多聚物组合材料的无损分辨和精确测量,能够清晰辨别各组份材料的电子密度分布;验证了药物样品多孔性结构三维测量的可行性,能够有效提供孔隙测量的阈值选择。该方法在材料科学尤其是聚合物组合材料、泡沫多孔材料都会发挥很好的作用;单距的低辐射优势,尤其适用于生物医学样品三维无损成像。

聚合物泡沫结构及密度分布的相衬CT表征技术

阐述了利用X射线相衬成像技术研究高分子有机泡沫材料微观结构的原理及方法,理论分析及实验结果表明,X射线相衬成像方法可以在相当大的程度上提高低Z聚合物泡沫材料的成像衬度。将相衬成像技术与计算机层析成像技术相结合,获得了泡沫样品的3维骨架结构分布,同时,提出利用统计切片骨架"粒子"质心分布的方法来表征其密度分布均匀性。结果说明,该方法能够在微观层次上实现对泡沫样品3维密度分布的完备表征。

基于折射角的稀疏投影角度相衬CT图像重建

已有基于X射线吸收衬度机制的计算机断层成像(CT)技术很难对由轻元素构成的弱吸收物质进行高质量成像。X射线相位衬度CT成像是对弱吸收物质具有超高分辨率的一种CT技术,但该技术成像时间长、所需X射线辐射剂量大,不利于临床推广应用,因此,研究稀疏投影角度条件下的X射线相位衬度CT图像重建问题,基于压缩感知图像重建理论,使用折射角信息减少X射线辐射剂量,提出一种X射线相位衬度CT图像重建算法。实验结果表明,与滤波反投影算法相比,该算法在稀疏投影角度下可以得到较高质量的重建图像,在实际数据实验中能获得较高的峰值信噪比和数值准确性。

同轴相衬成像中基于约束的三维相位恢复算法

为了提升X射线同轴相位衬度CT成像中三维相位恢复算法的准确性和普适性,提出基于约束的三维衬度传递函数优化算法。该算法在三维空间施加有关样品信息的约束信息,并利用迭代优化算法提升样品的三维相位重建质量。模拟研究结果表明:与传统三维衬度传递函数算法相比,基于约束的三维衬度传递函数算法具有相位重建准确性高、抗噪性能优异、适用范围广等特点。该算法有助于推动X射线同轴相衬CT成像技术在材料科学、生物医学等领域的应用研究。

硬x射线同轴相衬成像的相位恢复

基于角谱的概念 ,分析了硬x射线同轴相衬成像过程 ,在传统相位恢复算法GS算法的基础上 ,提出了基于角谱传播的相位恢复算法——迭代角谱法 (IASA) ,并利用数值法模拟研究了相衬成像和相位恢复过程 ,从理论上验证了这一相位恢复算法 .

利用定量相衬成像消除X射线同轴轮廓成像中散射的影响

在所有的相衬成像方法中,X射线同轴轮廓成像由于光路简单、不需要任何光学元件而备受关注.其缺点是无法直接消除散射的影响,从而限制了它在生物医学等领域中的应用.利用数字模拟方法研究了引入散射前后轮廓像的质量随样品到探测器距离的变化情况.模拟结果表明直接轮廓成像存在一个最佳成像距离,因而无法通过改变样品到探测器距离来减小散射的影响.利用定量相衬成像不受成像距离限制的特点,研究了远距离成像时散射的影响.结果表明,样品到探测器的距离增大到一个临界值时,散射对重构像的影响可降到一个极值,此时成像质量得到了明显改善.

基于X射线同轴相衬成像的炸药缺陷准静态扩展过程诊断

由于炸药具有弱吸收特性,利用传统的X射线成像技术难以获得质量较好的图像,因而无法对炸药内部的微小缺陷进行诊断。为提高炸药的X射线成像质量,采用X射线同轴相衬成像方法,获得了不同压力作用下高聚物粘结炸药(PBX)内部缺陷的一系列X射线相衬图像,从中清楚地观察到炸药内部缺陷从无到有、从小到大的准静态扩展过程,为研究高能炸药的热点形成机制提供技术支持。

相移吸收二元性算法用于X射线混合衬度定量显微CT的可行性研究

本文采用相移吸收二元性(PAD)相位恢复算法来实现混合衬度样品内部不同密度组分的定量成像,采用数字模拟和实验研究验证该方法的可行性.模拟结果表明,对于三种不同材料其重构误差均小于1%,且误差值随材料折射率的增大而减小.利用上海光源X射线成像线站开展了实验研究,结果表明用单距PAD相位恢复算法可获取样品的定量信息.与模拟结果相比,实验中的重构精度相对较低,环状伪影可能是影响精度的主要原因.模拟和实验研究过程中,均只采用了一组单距投影数据.可以认为,相移吸收二元性算法可用于混合衬度样品的定量信息分析研究.由于剂量相对较低,应可适合于软组织和骨骼同时存在时生物医学样品的定量相衬CT研究.

新生儿缺血缺氧性脑病的影像学检测方法研究进展

新生儿缺血缺氧性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)是引发新生儿脑损伤甚至死亡的重要原因。长期以来HIE的诊断多依赖于Apgar评分进行诊断,但Apgar评分受肌张力影响易出现误诊情况。为了更高的诊断准确率,临床开始将HIE的诊断方法转向于影像检查诊断。本文主要阐述了现已应用于临床诊断HIE的超声、计算机断层扫描(computed tomography,CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术以及一些未来可能应用于HIE诊断的新型影像学技术。

新技术和新方法在中药性状与显微鉴别中的应用

中药鉴定对保证用药的安全性与有效性具有重要意义。性状与显微鉴别是中药鉴定的2种常用方法。该文综述了近年来新技术和新方法在中药性状与显微鉴别中的应用。对电子鼻、电子舌、组织化学定位、荧光显微技术、X射线相衬显微技术和计算机图像技术等进行了介绍。