Прямые и обратные задачи метода рентгеновского фазового контраста

• Автор: Сергеев, Антон Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

НЕКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ

РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

§1. Введение. Абсорбционный метод рентгенографии

§2. Фазодисперсионная интроскопия

§3. Рентгеновская осевая голография

Глава 2. ПРЯМЫЕ ЗАДАЧИ МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОГО ФАЗОВОГО

КОНТРАСТА
§1. Формирование фазоконтрастных изображений в
фазодисперсионной интроскопии
§2. Примеры решения прямых задач метода фазодисперсионной
интроскопии для модельных объектов
§3. Возможности фазодисперсионной интроскопии для рентгеновской
диагностики атеросклероза
§4. Решение прямых задач осевой рентгеновской голографии и возможности метода для диагностики атеросклероза
Глава 3. ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ МЕТОДА РЕНТГЕНОВСКОГО ФАЗОВОГО
КОНТРАСТА
§1. Решение обратной задачи в методе фазодисперсионной
интроскопии
§2. Примеры решения обратных задач рентгеновской
фазодисперсионной интроскопии для модельных объектов
§3. Решение обратной задачи в рентгеновской осевой голографии.
Примеры восстановления декремента преломления для модельных объектов
Глава 4. РЕШЕНИЕ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ПРИ НЕПОЛНЫХ ДАННЫХ
§1. Постановка задачи

§2. Решение задач с неполными данными в рентгеновской фазодисперсионной интроскопии. Поглощенная доза излучения в
фазодисперсионном и абсорбционном методах
§3. Решение задач при неполных данных в рентгеновской осевой голографии
Основные результаты и выводы
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время одними из основных и наиболее широко применяемых методов по исследованию внутренней структуры некристаллических объектов в физике конденсированного состояния, биофизике и медицине по праву считаются рентгеновская абсорбционная радиография и томография, основанные на явлении поглощения рентгеновского излучения исследуемым веществом.
Чувствительность этих методов напрямую зависит от плотности поглощающей рентгеновское излучение среды, и в случае исследования ими легких
углеводородосодержащих соединений (из которых в основном состоят биологические объекты и для которых поглощение рентгеновских лучей очень мало), возникает проблема очень слабого контраста получаемого изображения. Это связано как с малой величиной коэффициента поглощения у углеводородных соединений, так и со слабой дисперсией плотности коэффициентов поглощения веществ в соседних участках подобных объектов.
Для мягких биологических тканей и кровеносных сосудов контраст абсорбционного изображения составляет от долей до нескольких процентов, и только для костных тканей из-за содержащихся в них более тяжелых соединений, а также для инородных плотных тел в мягких тканях абсорбционный метод позволяет наблюдать различимые изображения. Для наблюдения и диагностики кровеносной системы приходится вводить в сосуды йодосодержащий абсорбент, что позволяет повысить контраст изображения максимум до двух-трех десятков процентов, и такая «подсветка» не сказывается лучшим образом на здоровье больного. Кроме того, существующим абсорбционным методом практически невозможно обнаружить и, следовательно, диагностировать заболевания лимфатической и эндокринной систем, а получаемая в результате сеанса компьютерной томографии или рентгеноскопии доза облучения составляет до 500 мР, что соответствует суммарной дозе, накапливаемой человеком за год от естественного фона.
Таким образом, возникла необходимость в развитии новых методов исследования слабопоглощающих некристаллических (в том числе и медикобиологических) объектов, позволяющих наблюдать четкий контраст изображений исследуемых объектов с одной стороны и более безопасный для здоровья человека с другой.
Сравнительно недавно появился новый, перспективный рентгеновский метод исследования внутренней структуры некристаллических объектов, основанный на учете сдвига фазы прошедшей через объект волны. Этот метод был назван фазоконтрастным.

Расположим рассматриваемый капилляр с тромбом аналогично уже рассмотренному случаю размытого капилляра. На рис. 10 и 11 показано расположение капилляра с тромбом в проекциях XX и ZЛ/.

х4ч
— і - ~
! Г V Ґ 1 і і ^ ! * ^
Рис. 10.
Рис. 11.
Тромб ориентирован параллельно Тромб ориентирован перпендикулярно падающему пучку падающему пучку
И капилляр и тромб имеют резкие границы, и поэтому функция распределения преломленного излучения Р(х) такого объекта в проекции XX будет иметь вид:
Р(х) -

2 хг-,6.

лДГ - х

5, , д-4 ) + ё Г Х
^?Г‘ Ч» і
‘ ЛлІЧ -X2 , „
гк 1 ч і
г> - НІ
г2<х<ъ
-тг <х <г2 -/,(26) -Е11 + ё3г2Е1, г2 - I < х < хА хи< х < л,
где Е1 -~г=
-Я-г, +1 + х
л/2(1гг -Ягг + 1Я)-г, -I +7х{К + г, -1)~х и хь = (г,2 +1211 + Ягг- 1Я- 1гг)/(к + г2 - /),
а функция распределения коэффициента поглощения р(х) соответственно:
д(х) =

ехрс-г^^г, -х ),
ехр(~2(Мл/б
1 < й( г2 <|х| -г, < х < г, -/1 (27)
ехр(-2 (ц^г2-х2 - ^г2-х1 ) + Ег(хг2-X2 -А1) + /и3Л/У), г2-1 <х <хл ехр(-2Сц (-^і2 - х2 - л//-22 -X2», хк<х<гг
где .4 / = л/2(/г2 - /?/, + //?)- К - /2 ъ 2л( // + д - /) - х