基于光栅成像的锥束相位CT

【摘要】： X射线相位衬度成像对弱吸收物质有着独有的高密度分辨率,在医学、生物学、以及材料学上显示出良好的应用前景。但是其中的干涉成像法、衍射增强成像法和同轴成像法具有特殊的成像原理和结构,需要相干或单色光源才可成像,且成像视野范围过小,难以被广泛应用。近年来光栅成像的出现,克服了以往相位衬度成像的缺陷,同时也使相位衬度成像向锥束成像发展成为可能。目前国际上还没有关于这种成像方式的锥束重建算法的研究,但随着理论研究的深入与光栅制作工艺的提高,光栅成像必将应用于锥束扫描且成为主要的相位衬度成像方式。届时,锥束相位CT的研究将成为CT理论与应用界的新研究热点,所以对基于光栅成像的锥束相位CT的研究具有重大的理论意义与实际价值。 本文主要在相位衬度成像和相位衬度CT方面开展研究。在相位衬度成像方面,讨论了衍射增强成像与光栅成像两种成像方式,比较了这两种成像方法的异同,并通过实际信息分离的结果展示了相位成像的优势,同时阐述了光栅成像发展成为锥束成像方式的希望;在相位衬度CT方面,本文首先讨论了衍射增强成像中,相位项以及相位项一阶导数的重建方法,而后以平行束相位项直接重建算法为基础,根据锥束相位成像的特点,利用吸收CT中FDK重建算法的思想,发展出基于光栅成像的锥束相位CT重建算法,该方法为滤波反投影类型,以折射角像为投影值,直接重建物体的相位项。另外,出于目前的相位衬度成像在本质上仍属平行束形式,所以本文提出了一种锥束相位衬度成像的投影数据模拟方法,该方法基于光栅成像,在已知相位项的情况下,模拟折射角像,为重建算法的研究带来了便利。