研究人员展示了一种新的高分辨率X射线成像技术，它可以捕获快速移动的物体和快速变化的动态。这种新方法可用于运动机械部件的非破坏性成像，并且可以捕捉之前医学 X 射线成像中无法捕捉到的生物过程。

以色列Bar-Ilan University的研究小组负责人Sharon Shwartz说：“我们展示的技术可以和任何X射线源一起使用，而且成本低，简单牢固。因此，它开辟了使用 X 射线测量实验室外部快速动力学的可能性。”

在光学学会(OSA)杂志《Optics Express》上，研究人员描述了他们新的X射线成像方法。这种方法使用一种非传统的成像方法，称为幽灵成像，以高空间分辨率实现快速成像。他们展示了这项新技术，成功创建了以每秒 100,000 帧的速度旋转的叶片的X 射线影片。Shwartz说，“基于这种技术的医学成像系统可以为医生提供一种新的诊断工具。例如，我们的方法可用于获取心脏的高分辨率影像，同时大大降低患者的辐射剂量。”

深入表层的观察

X 射线可用于成像，因为它们具有独特的性能，那就是可以穿透用可见光不无法穿透的表面。传统的 X 射线成像通常使用像素化的照相机，每个像素在特定位置测量 X 射线的强度。捕获更高分辨率的 X 射线图像需要更多的像素，这样会创建大量数据，这些数据需要时间来传送。这会导致在成像速度和空间分辨率之间做出折衷，从而无法以高分辨率捕获快速移动的情景。虽然可以使用一些非常专业的技术包括使用超高功率的 X 射线去克服这种折衷的情况，但这些 X 射线源只在全世界少有的大型同步加速器中使用。

在这项工作中，研究人员应用了幽灵成像，因为它使用单像素探测器可以提高成像速度。幽灵成像的工作原理是将两束光束(本例中为 X 射线光束)同时使用，每个单独的光束不会独立携带关于被测物体任何有意义的信息。

其中一束X射线对一个随机模式进行编码作为参考源，而不直接探测样品。另一束X射线则直接穿过样品。由于极小功率的 X 射线与被成像的物体接触，因此在用于医学成像时，幽灵成像还有助于减少 人体组织在X 射线中曝光的时间。

Shwartz 说：“虽然单像素探测器比像素化的探测器快得多，但它们无法提供图像重建所需的空间分辨率。因此我们使用幽灵成像来克服这个问题，并表明我们可以对快速移动的物体进行高分辨率的成像。这种分辨率可以媲美甚至优于最先进的 X 射线像素化的探测器 。”

一个简单的解决方案

为了创建幽灵成像所需的参考光束，研究人员使用一个安装在电动平台上的标准砂纸来创建一个随机模式。该模式使用高分辨率且慢帧速率的像素化 X 射线照相机进行记录。当平台移动到每个位置时，X 射线束击中砂纸的不同区域，产生随机的 X 射线透射或强度波动。然后，他们从 X 射线光束中去掉了像素化照相机，并插入要成像的物体和一个单像素探测器。他们移动电动平台，用在砂纸的不同位置引入的强度波动模式去照射被测物体，然后使用单像素探测器测量X射线穿透物体后的总强度。

为了使用这种方法对快速移动的叶片进行成像，研究人员将测量与叶片的移动进行同步。然后，通过将参考模式强度与单像素探测器测量叶片每个位置的强度相关联，最终可以重建图像。研究人员在不同位置捕获刀片图像，然后逐帧进行图像重建，最后制作了移动叶片的影片。通过这种方法产生的影片清楚地显示了空间分辨率约为40微米的运动，几乎比目前可用的医疗成像系统的分辨率好一个数量级。研究人员正在继续改进整个系统和图像重建算法，以提高分辨率和缩短测量时间。

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