基于 Fokker-Planck 方程的 X 射线暗场成像：从强度流到光栅干涉仪

光栅干涉仪是一种有前景的诊断技术，可实现同时获取三个互补且协同的 X 射线图像：传输图、微分相图和暗场图。其关键优势在于可使用大像素和大面积探测器，同时与低相干性、紧凑 X 射线源兼容，这两者是人类尺度成像的关键因素。该技术已在胸部成像中显示出诊断肺纤维化、肺炎和癌症的潜力。为了从数据中检索传输、微分相和暗场图像，需要一种算法来分离贡献于测量对比度的不同机制。自实现以来，这一图像检索步骤一直未发生根本性变化。本文发展出一种新型传输和暗场检索算法，基于 X 射线 Fokker-Planck 方程推导。为演示和验证我们的 Fokker-Planck 方法，我们将其应用于测试样本的实验测量数据以及使用不同曝光时间和添加泊松噪声获取的小鼠胸部数据。检索得到的图像与使用常规正弦拟合方法检索的图像进行了定性和定量比较。两种样本中，Fokker-Planck 方法均产生与常规检索一致的图像，信噪比相当。值得注意的是，我们的 Fokker-Planck 方法在光栅扰动 (如划痕等结构缺陷)、减少光通量或可见度时抑制了常规方法中出现的伪影，生成更光滑、更可重复的图像。此外，我们展示了 Fokker-Planck 方法在快速样本成像中具有优势，尤其是短曝光时间和高噪声下的暗场检索。