基于相干散射成像的临床x射线源光谱表征及散射光谱映射分析技术的研究

成像是相干散射研究中的有效信号采集手段也是医学临床唯一的信号采集手段，当前的成像技术可以达到很高的空间分辨率。临床的射线源光谱是特定的金属材料的韧致辐射宽光谱，是相干散射光谱混叠、虚化的主要来源。散射光谱的混叠和虚化是目前x射线相干散射研究的关键技术问题。本申请项目研究临床稳定的相干散射成像技术条件，以晶体粉末为标准相干散射样品，理论结合实验对比研究射线源光谱的表征方法。通过准确地表征进而研究光源光谱和物质成分之间的对应映射模型。结合多尺度分析图像处理算法实现对相干散射图像的准确分析，可以去除或者部分去除散射光谱的混叠和虚化，达到目前国际上通过滤波片获得的谱线的分析精度。. 本申请项目拟解决的问题是普遍存在的实际应用中的关键技术问题，研究的结果可以有效地促进目前条件下的相干散射向实际应用的进展。对相干散射研究具有较高的理论意义和实际应用价值。

本项目是基于临床X射线影像设备条件下，进行全面的X射线光源光谱分析，同时利用临床X射线的宽光谱光源进行X射线相干散射的临床应用的研究。目前，x射线的相干散射研究主要还是应用回旋加速器或者特征光谱的K特征谱线。由于二者获得非常困难，不能够在实际的应用中使用，因此进行基于临床条件下的相干散射成像技术的研究，是一个面向应用环境的研究课题。临床条件下，射线源得到的光谱为多种波长X射线的混合光谱，也称为白光谱或者“宽光谱”。测量技术方面，临床条件下，对于光谱的能量分布测量或者能谱分析技术等均不具备使用的条件，成像分析是唯一的分析手段。由于宽光谱射线本身的光谱特征，导致相干散射谱线混叠现象严重。因此，通过算法分析、比对、构造新的分析方法是进行临床X射线相干散射研究的根本出路。.本项目研究中，首先通过多种方法对临床的X射线谱线进行成像分析，主要的分析方法为使用铝粉末对宽光谱射线进行衍射成像研究，晶体粉末对于x射线的衍射接近于非晶体物质的相干散射，可以对宽光谱进行基于波长的射线能量分离，得到宽光谱谱线分布情况。进而通过成像与光源光谱之间的对比分析，形成对应物质成分分析的比对方法。.本项目研究过程中，1、实现了对宽光谱能量分布的分析方法；2、完成了临床相干散射成像设备的加工和使用；3、通过对实验数据的分析和对宽光谱条件下，图像特征的解析，提出了摆动光谱差值分析方法，用于对相干散射图像的分析，可以有效地提高相干散射成像分析技术中，成像分析的精度和物质成分分辨能力。