北京
▲超低剂量，X射线医学诊断或有新路径（视频由AI生成）
传统X射线局域成像，需要足量X射线光子抵达探测器，才能获得清晰图像；X射线鬼成像（XGI）属于非局域成像，理论上可实现低剂量成像。
近日，中国科学院上海高等研究院研发了一种超低照度X射线鬼成像方法，能够在高保真成像的同时大幅降低X射线辐射剂量，为发展更安全的X射线医学诊断技术开辟了新路径。
01
机遇与挑战
XGI依靠两束独立X光的强度关联重构样品结构。原理是把一束强度分布随机涨落的热（赝）光场分为两路，一束是参考光，另一束是含样品的物光（信号光）。
XGI在物光路中采用高灵敏桶探测器，能够大幅降低目标物体受到的辐射。尽管参考光路采集高分辨数据仍需要大曝光量，但这部分辐射不会影响样品。
与传统放射成像不同，XGI需要在调制光场下，对物光路进行多次采样以完成图像重建，总曝光量是单次测量曝光量与测量次数的乘积。
要实现百万像素级X射线鬼成像，传统鬼成像方法采样量巨大，难以发挥低剂量成像优势。
02
新方案的突破
为突破这一瓶颈，基于合成孔径X射线鬼成像机制，团队发展出百万像素超低照度X射线鬼成像实验方案（UMXGI）。方案依托优化分束与信号采集、定制化探测器布局及高效成像机制三者协同，仅需极少量的测量次数即可实现百万像素级关联成像，相比现有方法更具优势。
▲UMXGI分光晶体 (左)，UMXGI与传统成像方法比对 (右，衬噪比vs光子数)
团队进一步利用XGI关联成像的物理优势，实验验证超低剂量X射线影像的可行性。结果证实，UMXGI光子利用效率高，可在低两个量级的光照条件下实现同等质量成像。
该研究验证了超低辐射剂量X射线成像的可行性，在医学诊断、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
论文链接：
https://doi.org/10.1364/OPTICA.598975
作者：肖体乔 李中亮 赵昌哲
来源：中国科学院上海高等研究院
责任编辑：麻泽蓉
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