由光学学会 研究人员开发了一种基于重影成像的高分辨率x射线成像技术，可以捕捉快速移动的物体的运动
他们用它制作了一部以每秒10万帧的速度旋转的刀片电影
学分:沙龙·施瓦茨，巴尔伊兰大学 研究人员展示了一种新的高分辨率x光成像技术，可以捕捉快速移动的物体的运动和快速变化的动力学
这种新方法可用于对运动的机械部件进行无损成像，并捕捉以前医学x光成像无法捕捉的生物过程
“我们展示的技术可以用于任何x光源，而且成本低、简单耐用，”以色列巴尔伊兰大学的研究小组组长莎伦·施瓦茨说
“因此，它开辟了在实验室外用x光测量快速动力学的可能性
" 在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，研究人员描述了他们的新x光成像方法，该方法使用一种被称为鬼成像的非传统成像方法来实现高空间分辨率的快速成像速度
他们通过创建一个以每秒10万帧的速度旋转的叶片的x光电影来演示这项技术
“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，”施瓦茨说
“例如，我们的方法可以用于获取心脏的高分辨率图像，同时大大降低患者的辐射剂量
" 看透表面 x射线对成像很有用，因为它们具有穿透对可见光波长不透明的表面的独特能力
传统的x光成像通常使用像素化照相机，每个像素在特定位置测量x光束的强度水平
捕捉更高分辨率的x光图像需要更多的像素，这反过来又会产生大量需要时间传输的数据
这造成了成像速度和空间分辨率之间的权衡，使得不可能以高分辨率捕捉高速事件
虽然非常专业的技术，包括非常强大的x光可以克服这种权衡，这些x光源只能在世界各地的几个设施发现的大型同步加速器上使用
在这项新工作中，研究人员转向鬼成像，因为它使用单像素探测器，可以提高成像速度
重影成像是通过关联两个光束来工作的——在这种情况下是x光光束——这两个光束不单独携带关于物体的任何有意义的信息
一束光束编码一个随机图案，作为参考，从不直接探测样品
另一束穿过样品
因为很少的x光能量接触到被成像的物体，所以当用于医学成像时，重影成像也有助于减少x光曝光
“虽然单像素检测器比像素化检测器快得多，但它们不能提供图像重建所需的空间分辨率，”史瓦兹说
“我们使用重影成像来克服这个问题，并表明我们能够以与最先进的x光像素化探测器相当甚至更好的空间分辨率成像快速动态
" 简单的解决方案 为了产生重影成像所需的参考光束，研究人员使用安装在电动平台上的标准砂纸创建一个随机图案，用高分辨率、低帧率的像素化x光相机记录下来
当工作台移动到每个位置时，x光光束照射到砂纸的不同区域，产生随机的x光透射或强度波动
然后，他们从x光束中取出像素化相机，插入要成像的物体和单像素探测器
他们移动电动载物台，用砂纸不同位置引入的强度波动图案照射物体，然后用单像素检测器测量光束照射物体后的总强度
为了使用这种方法对快速移动的叶片成像，研究人员将测量结果与叶片的运动同步
然后，通过将参考图案与由单像素检测器针对叶片的每个位置测量的强度相关联，可以重建最终图像
研究人员通过逐帧执行图像重建来捕捉不同位置的刀片，从而创建了移动刀片的电影
最终的电影清晰地显示了空间分辨率约为40微米的运动——比目前可用的医学成像系统的分辨率高近一个数量级
研究人员正在继续对整个系统以及图像重建算法进行改进，以提高分辨率并缩短测量时间
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