中国科学院上海高等研究院团队开发出一种超弱光X射线幽灵成像技术，仅需常规光子量的0.48%即可实现200万像素高清成像，为更安全的放射检查铺平了道路。
提到X光检查，很多人心里总会犯嘀咕，担心辐射对身体有害。对于准妈妈、小朋友或者需要频繁拍片的人来说，这确实是个绕不开的烦恼。不过，来自中国科学院上海高等研究院的科研团队最近带来了一个好消息，他们开发出一种新的计算成像方法，能在保证图像清晰度的同时，把辐射剂量降到一个惊人的低水平。
这项研究成果发表在Optica杂志上。项目负责人Tiqiao Xiao和他的团队展示了一种名为幽灵成像的计算成像技术。实验结果非常震撼，在光子数量仅为传统放射成像的0.48%的情况下，他们依然获得了接近200万像素的高分辨率图像。这意味着，未来我们可能只需要承受现在几百分之一的辐射，就能达到同样的诊断效果。
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幽灵成像系统的实验设置和关键部件
什么是幽灵成像？听起来有点神秘，其实它的核心在于利用计算技术从极少量的光子中还原出图像。传统的X光拍照就像是用强光照亮物体，探测器接收到的光子越多，照片就越清晰。而幽灵成像则不同，它将X射线分成两路，一路是携带随机图案的参考光束，不直接接触物体，另一路则是穿过物体的弱光束。通过比对两路光束的相关性，算法就能算出物体的样子。
虽然幽灵成像技术已经被研究了一段时间，但在X射线领域实现高空间分辨率和超低辐射剂量的平衡一直是个难题。中国科学院的科研人员通过对成像系统的重新设计，成功突破了这一瓶颈。他们开发出一种超弱光X射线幽灵成像方案，利用均匀且强相关的晶体分束技术，将射线精确地分成信号光和参考光，从而能从每一个光子中提取更多的信息。
使用新方法(a)获取的图像在相同光子计数下与传统放射学(b)进行比较
为了实现这一目标，团队还采用了两套针对性优化的探测器，一套专门捕捉微弱信号，另一套负责记录细腻的空间细节。最关键的进步在于他们引入了合成孔径成像方法，配合智能算法，只需要比传统方法少得多的测量次数，就能重建出完整的高清图像。Tiqiao Xiao表示，这种方法同时解决了大视场、超低光子消耗和高分辨率这三个关键难题，为X射线幽灵成像提供了更实用、更有效的方案。
实验是在上海同步辐射装置的X射线测试线站上完成的。在同等超低辐射条件下，新方法拍出来的照片质量远超传统成像。数据显示，新技术的对比度噪声比可以与传统放射成像持平，但使用的光子数却不到后者的200分之一。在追求最高清晰度的对比实验中，新方法甚至比传统方式节省了100倍的光子。
这项技术如果能普及，将直接惠及胸透、CT扫描等医院常规设备。它能让医学影像变得更加安全，尤其对于容易受辐射影响的人群具有重要意义。不过，在正式进入临床应用之前，研究团队还有不少工作要做。他们下一步计划优化图像质量，并尝试在实验室常用的X射线管等常规光源上验证该技术。一旦成功，这项从大科学装置走出的黑科技，将真正走进普通百姓的生活。
原文：https://phys.org/news/2026-07-imaging-method-ray-dose-high.html