X射线成像技术在医学中应用

文章介绍了在医学中广泛应用的二维X射线摄影屏-胶片系统及三维计算机断层扫描成像技术。并对二维X射线摄影技术的发展,例如数字减影血管造影（DSA）,计算机放射成像（CR）和直接数字化X射线摄影（DR）以及三维成像新技术,如螺旋计算机断层扫描技术（螺旋CT）,正电子发射体层/多层螺旋CT图像融合扫描装置（简称PET-CT）和相位衬度成像技术的原理和应用作了简单描述。医学图像后处理是现代医学图像设备不可或缺的组成部分,先验医学知识的融入使现代图像设备具有辅助诊断的能力。     

X射线成像技术在医学中应用

文章介绍了在医学中广泛应用的二维X射线摄影屏一胶片系统及三维计算机断层扫描成像技术。并对二维X射线摄影技术的发展，例如数字减影血管造影（DSA），计算机放射成像（CR）和直接数字化X射线摄影（DR）以及三维成像新技术，如螺旋计算机断层扫描技术（螺旋CT），正电子发射体层／多层螺旋CT图像融合扫描装置（简称PET-CT）和相位衬度成像技术的原理和应用作了简单描述。医学图像后处理是现代医学图像设备不可或缺的组成部分，先验医学知识的融入使现代图像设备具有辅助诊断的能力。     

X射线光电子能谱

X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）技术也被称作用于化学分析的电子能谱（electron spectroscopy for chemical analysis，ESCA）．XPS属表面分析法，它可以给出固体样品表面所含的元素种类、化学组成以及有关的电子结构重要信息，在各种固体材料的基础研究和实际应用中起着重要的作用．文章简要介绍了XPS仪器的工作原理和分析方法，并给出了XPS在科学研究工作中的应用实例．     

X射线光电子能谱

X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）技术也被称作用于化学分析的电子能谱（electron spectroscopy for chemical analysis,ESCA）.XPS属表面分析法,它可以给出固体样品表面所含的元素种类、化学组成以及有关的电子结构重要信息,在各种固体材料的基础研究和实际应用中起着重要的作用.文章简要介绍了XPS仪器的工作原理和分析方法,并给出了XPS在科学研究工作中的应用实例.     

X射线及其医学应用

x射线即伦琴射线,俗称x光,在本质上是一种频率比紫外线更高的电磁波.1 X射线的性质 (1)它是肉眼看不见的一种射线,但可使某些化合物产生荧光或使照相底片感光. (2)它在电场或磁场中不发生偏转,能发生反射、折射、干涉、衍射等. (3)它具有穿透物质的本领,但对不同物质它的穿透本领不同.     

X射线能谱测量的蒙特卡罗成像模拟

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线,有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数,将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处,保证关注区域模拟成像的精细度,同时减少总体计算时间。     

基于独立成分分析法ICA的多光谱重建

构造了一个6通道,8-bit多光谱相机(MSC)模型作为图像采集装置(包括一个三色数码相机和一个滤光片),在多光谱成像技术基础上,通过模拟相机的数码响应,对物体表面的反射光谱进行重建。由数码相机的响应值得到物体的光谱反射比。使用独立成分分析法来进行数据压缩,光谱重建结果分别用CIE1976色差,光谱反射比RMS误差和反射比相对误差进行评价。20例训练样本的平均CIE1976色差为0.1579,平均反射比均方差为0.0099,平均反射比相对误差为0.0107;12例待测样品的平均CIE1976色差为0.7150,平均反射比均方差为0.0309,平均反射比相对误差为0.0312。结果说明,基于独立成分分析法的光谱重建是一种有效的光谱重建方法。     

5—25keV刻度用X射线发生器

利用轫致辐射激发原子产生X射线荧光,经吸收边过滤,研制成单色低中能X射线发生器。实验给出5—25keV能区的4个单能点的强度、纯度以及相应的剂量率,可供刻度使用。     

基于X射线图像的苹果体积在线快速测算

利用X射线二维图像的每个灰度值的负指数与厚度成正比的关系,在实验参量设置一定的条件下,计算出苹果的衰减系数;建立苹果体积数学预测模型,计算出苹果的体积。实验结果表明,X射线能量衰减与苹果厚度符合指数规律,回归相关系数R2μ=0.9932,衰减系数μ-m=0.0114;完整苹果真实体积与计算体积相关系数R2ν=0.9809,预测相关系数r2=0.9203,因此模型具有良好稳健性和预测性。     

Optimizing ICA in fMRI using information on spatial regularities of the sources

Spatial independent component analysis (ICA) is a well-established technique for multivariate analysis of functional magnetic resonance imaging (fMRI) data. It blindly extracts spatiotemporal patterns of neural activity from functional measurements by seeking for sources that are maximally independent. Additional information on one or more sources (e.g., spatial regularity) is often available; however, it is not considered while looking for independent components. In the present work, we propose a new ICA algorithm based on the optimization of an objective function that accounts for both independence and other information on the sources or on the mixing model in a very general fashion. In particular, we apply this approach to fMRI data analysis and illustrate, by means of simulations, how inclusion of a spatial regularity term helps to recover the sources more effectively than with conventional ICA. The improvement is especially evident in high noise situations. Furthermore we employ the same approach on data sets from a complex mental imagery experiment, showing that consistency and physiological plausibility of relatively weak components are improved.     

一台高计数率GEM X射线成像装置原型

研制一种新型的三层级联倍增GEM气体探测器,其有效增益达到10⁵,用于高亮度X射线成像.设计和制作了的精密的微条读出和信号引出方法,采用高速SCSI接口的机箱控制器及计算机控制系统,用于该探测器的射线定位测量,在此基础上建立了一台GEM-X射线成像装置原型.实验结果显示：在X射线强度为10⁵Hz/mm,其增益稳定性<1%,位置分辨<100μm,并获得了清晰的两维图像.     

X射线荧光光谱法定性定量分析方法探讨

本文探讨了X射线荧光光谱法元素定性分析检出判定方法,并提出了一种与其他分析方法结合、利用荧光谱线强度比对对元素进行定量的单点外标法.方法简便、快速、实用,适用于大多数样品元素的分析.     

光栅成像的锥束相位CT重建算法

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、材料学等领域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一定局限性,难以被广泛应用.光栅成像克服了以往相位衬度成像的缺陷,也使相位衬度成像向锥束成像发展成为可能.本文致力于锥束相位X射线计算机断层摄影术(CT)重建算法的研究,根据基于光栅的锥束相位成像的特点,利用吸收CT中FDK (Feldkamp-Davis-Kress)重建算法的思想,发展出适用于锥束相位成像的CT重建方法.该方法为滤波反投影类型,以相位一阶导数像为投影值,直接重建物体的相位项.通过仿真验证了算法的正确性.     

基于分段轮廓平滑的目标识别

提出了一种基于分段轮廓平滑的目标识别算法.首先通过曲率将轮廓划分为特征区域和非特征区域|然后在不同区域内分别采用不同方差的高斯函数进行轮廓平滑;最后采用基于仿射不变矩的目标识别算法对平滑后的目标轮廓进行识别.结果表明,该算法不仅取得了更好的轮廓平滑效果,而且在强噪音条件下能够显著提高识别准确率.     

基于Dense-UNet++的关节滑膜磁共振图像分割

为解决以往基于深度学习的滑膜磁共振图像分割模型存在的分割精度较低、鲁棒性较差、训练耗时等问题,本文提出了一种基于Dense-UNet++网络的新模型,将DenseNet模块插入UNet++网络中,并使用Swish激活函数进行训练．利用1 036张滑膜磁共振图像数据增广后的14 512张滑膜图像对模型进行训练,并利用68张图像进行测试．结果显示,模型的平均DSC系数为0.819 9,交叉联合度量（IOU）为0.927 9．相较于UNet、ResUNet和VGG-UNet++网络结构,DSC系数和IOU均有提升,DSC振荡系数降低．另外在应用于相同滑膜图像数据集和使用相同的网络结构时,Swish函数相比ReLu函数有助于提升分割精度．实验结果表明,本文提出的算法对于滑膜磁共振图像的病灶区域的分割有较好的效果,能够辅助医生对病情做出判断．     

基于X射线透射谱的铀浓度测量方法

在核燃料后处理流程中,需对工艺中的铀浓度进行准确测量。利用X射线管照射铀溶液,通过测量铀的L边界X射线透射谱确定铀浓度。文章设计了铀的L边界X射线透射谱测量系统。通过配制1~200 g·L-1铀标准溶液,建立铀浓度测量工作曲线,并对系统的精密度、准确度和稳定性进行测试。结果表明,铀浓度测量工作曲线线性拟合参数R2=0.999 9;系统对57.004 g·L-1铀溶液测量精密度为0.21%,对38.255 g·L-1铀溶液测量相对误差为0.32%;对2.236 g·L-1铀溶液进行连续测量,99.67%数据落在μ±3 s。     

X射线荧光全息术中入射能量对原子像的影响

X射线荧光全息术是一种新型的显微成像技术，它能在原子水平上直接观察到晶体内部的三维结构。然而它所得到的原子像存在明显的孪生像现象。因此，采用多重能量的全息记录来消除孪生像。分别以单个和多个铁原子为模型，数值模拟了它们在4π立体角范围内、不同范围的入射能量的情况下记录的全息图。比较由这些全息图重构得到的原子像，发现入射能量范围越宽，其消除孪生像的效果越好，而且随着入射能量的提高，其原子像的分辨力也越高。     

毛细管X光透镜共聚焦微束X射线荧光技术在胶囊类药品分析中的应用

为了对胶囊类药品进行无损分析鉴别,利用两个多毛细管X光透镜搭建了共聚焦微束X射线荧光谱仪,两个处在共聚焦状态的透镜形成共聚焦微元,探测器只能探测到来自该共聚焦微元中的X射线信号,这有利于分别对胶囊壳和其内部药物进行原位无损元素分析,从而辨别它们的种类。分析了4种胶囊类药品对应的X射线荧光谱特征,从荧光谱图上可以看出不同胶囊类药品有不同的X射线荧光谱,对应不同的元素组成,所以可以利用胶囊内部药物对应的X射线荧光谱鉴别胶囊类药品的种类。实验证明,利用共聚焦微束X射线荧光技术可以在不破坏胶囊壳的情况下对胶囊类样品进行无损原位分析,该技术在胶囊类药品种类和真伪鉴别中具有潜在应用价值。     

一种基于热释电效应的X射线荧光分析谱仪

利用热释电晶体实现了一个X射线激发源,并以此激发源和高能量分辨率的硅漂移探测器构建了一个X射线荧光分析谱仪。首先通过分析计算热释电晶体厚度和靶厚度对产生X射线的影响选定了激发源的设计参数;然后测量了激发源发射的X射线本底,其能量范围在1～27 keV,包含有Cu和Ta的特征X射线,最大强度在每秒3 000个计数以上,对本底的测量同时显示出谱仪的探测器部分对Cu的8.05 keV特征峰的分辨率达到210 eV,具有很高的能量分辨率;最后使用该谱仪测试了Fe,Ti和Cr等三种单质样品和高钛玄武岩样品,测试结果表明该谱仪可以有效的分析出样品的元素成分。由于这种X射线荧光分析谱仪的各组成部分体积都很小,进一步便携化后非常适合于非破坏、现场和快速的元素分析场合。