量子关联成像技术成功运用于x射线波段

2020-06-01 08:51:03来源：仪器网关键词：量子关联成像技术量子研究阅读量：24295

导读：作为一种波长极短的高能电磁波，大剂量的X射线对人体细胞和蛋白质有着极大的危害，可能会引发癌症和白血病等疾病。降低医疗中X射线成像过程需要的辐射剂量一直是医用X射线成像仪器主要的研究方向。

　　由于X射线具有极强的穿透性，可以轻易穿透人体软组织，使人在非侵入的情况下也可以观察到体内状况，因此X光透射成像、X光CT等X射线成像技术已经成为临床诊断与治疗中重要的检测手段之一。

　　然而临床现有的X射线成像方式如透视成像和相衬成像等，其本质都是通过累计光子信号以达到一定的图像衬度，成像效率低，所需的辐射剂量较大。作为一种波长极短的高能电磁波，大剂量的X射线对人体细胞和蛋白质有着极大的危害，可能会引发癌症和白血病等疾病。降低医疗中X射线成像过程需要的辐射剂量一直是医用X射线成像仪器主要的研究方向。

　　一个可行的方案是将鬼成像应用于X射线波段。鬼成像即量子关联成像，也称为单像素相机成像，是一种间接成像方式。常规的成像方法是用多像素探测器记录一束光与物体相互作用后的强度与颜色而成像。而鬼成像则是根据来自两束光强度的相关性成像，即光与样品相互作用后的物体光束(物光)及未作用的参考光束。这种成像方法可以在低辐射剂量的条件下实现高分辨率成像。

　　2018年，中科院物理研究所的研究团队利用随机调制光强度的简单方法实现了台面式X光鬼成像，完成了单光子量级的超低剂量成像。但是该成果成像的分辨率与质量无法达到医学成像的要求。为了使X光鬼成像可以应用于医学成像领域，研究团队进行了进一步研究，尝试解决成像分辨率瓶颈问题。

　　近日，研究团队利用自主研制的Hadamard金掩模振幅调制板，首次实现了基于真正单像素探测器的非相干X光鬼成像。与2018年的研究成果相比，该方法利用具有正交完备特性的Hadamard矩阵以及通过压缩感知以及卷积神经网络升级原有算法，实现了突破源尺寸限制的超分辨成像。实验结果表明，该方法利用37 μm源尺寸的X光源，在仅18.75%的采样率下就得到了10μm分辨率的成像结果，足以对癌变组织进行直接判断，达到了临床医学精细成像的分辨率要求。

　　该研不但降低了X射线成像需要的辐射剂量，而且单像素探测器成本更低，对放射源的空间相干性和强度的要求也更小，极大地推动了X光鬼成像的实用化进程。X光鬼成像应用于临床不仅降低了患者在接受检查时受到的辐射伤害，还减少了检查的费用，将为X射线成像领域带来巨大的变革，也是患者的福音。

　　(原标题：X光鬼成像研究获进展可降低X光辐射危害)

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