和傳統(tǒng)的X射線吸收成像相比，X射線相位襯度成像能夠?yàn)檩p元素樣品提供高得多的襯度，特別適合用于對軟組織和輕元素構(gòu)成的樣品進(jìn)行成像。

目前，在主要的5類相襯成像方式中，大部分對光源的相干性要求極高，只能在同步輻射光源或者借助微焦點(diǎn)X射線源實(shí)現(xiàn)。而光柵法相襯成像，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施相襯成像實(shí)驗(yàn)的主流技術(shù)路線。

但是，高深寬比和大視場光柵的制作一直是困擾研究人員的一個痛點(diǎn)，LIGA技術(shù)的出現(xiàn)及成熟，使得此類光柵的制作變得更加容易和可靠。

TALINT系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo):

• 能量范圍為8-50 keV;根據(jù)要求可提供更高的能量

• 視場:可達(dá)?10cm (使用彎曲光柵)

• 相位步進(jìn)可見度：通常> 25％

• 源與探測器之間的最小距離:50cm

• 靈敏度((G1-G2)/p2)可根據(jù)客戶需求定制(高達(dá)250000)

• 系統(tǒng)的相位漂移:小于3 rad/h (g2-period為4.8μm)

目前已有兩套TALINT系統(tǒng)交付客戶使用，如下是一些測試結(jié)果。

如下是選取的近期使用Microworks光柵進(jìn)行光柵法相襯成像方法及應(yīng)用研究所發(fā)表的文章及簡介：

1. Andrejewski, Jana, et al. "Whole-body x-ray dark-field radiography of a human cadaver." European Radiology Experimental 5.1 (2021): 1-9.

背景：基于光柵的 X 射線暗場和相襯成像允許提取關(guān)于折射和小角度散射的信息，超出常規(guī)衰減成像的能力。最近實(shí)現(xiàn)了臨床轉(zhuǎn)化的一小步，允許對人類進(jìn)行進(jìn)一步研究。

方法：在倫理委員會批準(zhǔn)后，我們以前后方向掃描了人類尸體的全身。六個測量值拼接在一起形成全身圖像。所有射線照片均在三光柵、大物體、X射線暗場掃描儀上拍攝，每次持續(xù)約40秒。評估了不同解剖區(qū)域的信號強(qiáng)度。使用不同的體模材料分析了由光束硬化而不是小角度散射引起的能見度降低的幅度。腹部的最大有效劑量為0.3 mSv。

結(jié)果：在整個人體中結(jié)合吸收和暗場射線照相在技術(shù)上是可能的。在幾個骨結(jié)構(gòu)、異物和肺中發(fā)現(xiàn)了高信號水平。肺的信號水平為 0.25 ± 0.13（平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)偏差），骨骼為 0.08 ± 0.06，軟組織為 0.023 ± 0.019，抗生素珠鏈為 0.30 ± 0.02。我們發(fā)現(xiàn)不會產(chǎn)生小角度散射的模體材料可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的能見度降低信號。

結(jié)論：我們在幾分鐘內(nèi)獲得了人體的全身X線暗場圖像，且有效劑量在臨床可接受的范圍內(nèi)。我們的研究結(jié)果表明，觀察到的骨骼和金屬的能見度降低主要是由光束硬化引起的，因此肺中的真實(shí)暗場信號要比骨頭高得多。

2. Massimi, Lorenzo, et al. "Detection of involved margins in breast specimens with X-ray phase-contrast computed tomography." Scientific reports 11.1 (2021): 1-9.

摘要：在保乳手術(shù)中，通過組織學(xué)測試廣泛的局部切緣，這會使結(jié)果延遲數(shù)天并導(dǎo)致第二次手術(shù)。在術(shù)中檢測切緣將允許在同一介入期間去除額外的組織。X射線相襯成像 (XPCI) 提供優(yōu)于傳統(tǒng)X 射線的軟組織靈敏度：我們建議使用它來檢測術(shù)中切緣。我們開發(fā)了一個系統(tǒng)，可以在幾分鐘內(nèi)執(zhí)行基于相位襯度的計(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT) 掃描，使用它對101個樣本進(jìn)行成像，其中大約一半包含腫瘤病變，并將結(jié)果與商業(yè)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行比較。對所有標(biāo)本進(jìn)行組織學(xué)分析并用作黃金標(biāo)準(zhǔn)。對于檢測邊緣病，XPCI-CT 顯示出比傳統(tǒng)標(biāo)本成像（32%、95% CI 20-49%）具有更高的靈敏度（83%、95% CI 69-92%），并且具有可比的特異性（83%、95% CI 70–92% 與 86%、95% CI 73–93%）。在本研究的范圍內(nèi)，特別是從剩余組織中獲得的通常包含小病灶的樣本，這使得兩種方法的檢測都更加困難，我們認(rèn)為，觀察到的靈敏度增加可能會導(dǎo)致手術(shù)次數(shù)的相應(yīng)減少。

3. Clayton, Daniel J., et al. X-Ray Phase Contrast Imaging for Dynamic Material Mix Experiments, LAO-003-17, Year 3 of 3. No. DOE/NV/03624-1009. Nevada National Security Site (NNSS), North Las Vegas, NV (United States), 2021.

摘要：用于密度分布測量的基于透射光柵的射線相襯成像已經(jīng)開發(fā)并測試用于動態(tài)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。Talbot-Lau X射線偏轉(zhuǎn)測量法是一種除衰減和超小角度散射之外的測量 X 射線折射的新方法，最近已開發(fā)用于靜態(tài)成像，主要用于醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用。為了從快速煙花的系統(tǒng)中獲得密度分布，我們必須使用光斑尺寸遠(yuǎn)大于使用連續(xù)微聚焦源的靜態(tài)成像系統(tǒng)的閃光X射線源，而且我們只能獲得一次曝光。解決了從單幅圖像、低空間分辨率系統(tǒng)測量兩種混合元素的電子密度分布的挑戰(zhàn)，并在 2018 財(cái)年末到2019年財(cái)年初，在氣體發(fā)射器上進(jìn)行了首次動態(tài)實(shí)驗(yàn)并得到了初步結(jié)果。在2019 財(cái)年，我們設(shè)計(jì)并建造了一款專為雷管實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的新型偏轉(zhuǎn)計(jì)，以測試新技術(shù)以提高診斷的靈敏度和可靠性。

4. Nelson, Brandon J., et al. "Empirical beam hardening and ring artifact correction for x‐ray grating interferometry (EBHC‐GI)." Medical physics 48.3 (2021): 1327-1340.

目的: Talbot-Lau光柵干涉測量法能夠使用多色X射線源，從而擴(kuò)展了適用于相襯成像的潛在應(yīng)用范圍。然而，這些源不僅從樣品而且從光柵引入了射束硬化效應(yīng)。當(dāng)于多色光源一起使用時，由于制造缺陷造成的光柵不均勻性會導(dǎo)致光譜不均勻性偽影。因此，吸收、相位和可見度對比度的不同能量依賴性帶來了迄今為止限制可實(shí)現(xiàn)的圖像質(zhì)量的挑戰(zhàn)。這項(xiàng)工作的目的是為基于光柵的 X 射線成像開發(fā)和驗(yàn)證一種校正策略，該策略解決了從成像對象和光柵產(chǎn)生的射束硬化。

方法: 所提出的雙變量多項(xiàng)式擴(kuò)展策略的靈感來自于為解決來主動調(diào)制器的光束硬化而執(zhí)行的工作?？紤]到光柵干涉測量的多重對比度特性，這種方法被擴(kuò)展到每個對比度以獲得三組校正系數(shù)，這些系數(shù)是從校準(zhǔn)掃描憑經(jīng)驗(yàn)確定的。使用桌面 Talbot-Lau 光柵干涉儀微計(jì)算機(jī)斷層掃描 (CT) 系統(tǒng)采集帶表低和高原子序數(shù)材料的水樣和硅樣品的CT結(jié)果，證明了該方法的可行性。使用來自無束硬化目標(biāo)圖像的均方誤差 (MSE) 和樣本重建圖像內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差對諸如杯突和環(huán)形偽影之類的光譜偽影進(jìn)行量化。最后，將使用水樣開發(fā)的模型應(yīng)用于固定的鼠肺樣本，以證明對類似材料的穩(wěn)健性。

結(jié)果: 水樣的吸收 CT 圖像受光譜偽影的影響最大，但經(jīng)過校正以減少環(huán)形偽影后，觀察到均方誤差（MSE） 降低了 80%，標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了57%。硅樣品在所有對比度中都產(chǎn)生了嚴(yán)重的偽影，但經(jīng)過校正，吸收的均方誤差（MSE）的降低了 94%，相位降低了 96%，可見度圖像降低了 90%。這些改進(jìn)是由于消除了所有對比度的環(huán)形偽影，減少了吸收和相位圖像中的杯突以及減少了可見性圖像中的覆蓋問題。當(dāng)水校準(zhǔn)系數(shù)應(yīng)用于肺樣本時，吸收對比度中最突出的環(huán)形偽影被消除。

結(jié)論: 所描述的方法是為了消除由于系統(tǒng)光柵和成像對象中的射束硬化而導(dǎo)致的吸收、相位和歸一化可見性顯微CT圖像中的偽影，將均方誤差（MSE） 降低了96%。該方法依賴于可以在任何系統(tǒng)上執(zhí)行的校準(zhǔn)，并且不需要詳細(xì)了解X射線光譜、探測器能量響應(yīng)、光柵衰減特性和缺陷，或成像對象的幾何形狀和成分。

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