BRPI0707273A2

BRPI0707273A2 - Sistemas e métodos para a detecção de uma imagem de um objeto pelo uso de um feixe de raios x que tem uma distribuição policromática

Info

Publication number: BRPI0707273A2
Application number: BRPI0707273-2A
Authority: BR
Inventors: Christopher A Parham; Etta D Pisano; Zhong Zhong; Dean Connor; Leroy Dean Chapman
Original assignee: Univ North Carolina; Bookhaven Science Assocites; Univ Saskatchewan
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2011-04-26
Also published as: WO2007087329A3; MX2008009392A; JP5815197B2; AU2007208311A1; EP1977222A2; EP1977222A4; JP2009536717A; KR101265757B1; CN101405596A; US20070291896A1; IL192768A0; WO2007087329A2; CN101405596B; KR20080100200A; US7742564B2

Abstract

SISTEMAS E METODOS PARA A DETECçAO DE UMA IMAGEM DE UM OBJETO PELO USO DE UM FEIXE DE RAIOS X QUE TEM UMA DISTRIBUIçAO POLICROMATICA Sistemas e métodos para a detecção de uma imagem de um objeto usando-se um feixe de raios X que tem uma distribuição de energia policromática são mostrados. De acordo com um aspecto, um método pode incluir a detecção de uma imagem de um objeto. O método pode incluir a geração deum primeiro feixe de raios X que tem uma distribuição de energia policromática. Ainda, o método pode incluir o posicionamento de um cristal monocromador único em uma posição predeterminada para interceptar diretamente o primeiro feixe de raios X, de modo que um segundo feixe de raios x tendo um nível de energia predeterminado seja produzido. Ainda, um objeto pode ser posicionado no percurso do segundo feixe de raios X para a transmissão do segundo feixe de raios X através do objeto e a emissão a partir do objeto como um feixe de raios X transmitido. O feixe de raios X transmitido pode ser dirigido em um ângulo de incidência sobre um analisador de cristal. Ainda, uma imagem do objeto pode ser detectada a partir de um feixe dif ratado a partir do cristal analisador.

Description

SISTEMAS E MÉTODOS PARA A DETECÇÃO DE UMA IMAGEM DE UMOBJETO PELO USO DE UM FEIXE DE RAIOS X QUE TEM UMADISTRIBUIÇÃO POLICROMÁTICA

PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido de patente não provisória reivindica obeneficio do Pedido Provisório U.S. N0 60/761.796,depositado em 24 de janeiro de 2006, Pedido Provisório U.S.N° 60/761.797, depositado em 24 de janeiro de 2006, ePedido Provisório U.S. N0 60/819.019, depositado em 6 dejulho de 2006, cujas exposições são incorporadas aqui comoreferência em suas totalidades.

INTERESSE DO GOVERNO

Este assunto presentemente mostrado foi feito com osuporte do governo dos Estados Unidos sob o contrato númeroDE-ACO2 -98CH108 8 6 concedido pelo Departamento de Energiados Estados Unidos. Assim, o governo dos Estados Unidos temcertos direitos sobre o assunto presentemente mostrado.

CAMPO TÉCNICO

O assunto mostrado aqui se refere à formação de imagempor raios X. Mais particularmente, o assunto mostrado aquise refere a sistemas e métodos para a detecção de umaimagem de um objeto pelo uso de um feixe de raios X tendouma distribuição policromática.

ANTECEDENTES

Uma formação de imagem com raios X tem sido usada emuma variedade de campos para a formação de imagem deobjetos. Por exemplo, uma formação de imagem com raios X"tem sido usada extensivamente no campo médico para ensaiosnão destrutivos e tomografia computadorizada com raios X(CT). Vários outros tipos de tecnologia também estão sendousados para a formação de imagem médica. Um sumário dealgumas das tecnologias de formação de imagem médicaatualmente disponíveis é feito abaixo nesta seção.

Radiografia com Raios X usando-se Absorção de Raios X

A radiografia com raios X convencional mede a absorçãode raios X projetados, ou atenuação, de um objeto.Diferenças de atenuação no objeto provêem contraste deaspectos embutidos que podem ser exibidos como uma imagem.

Por exemplo, tecidos cancerosos geralmente aparecem em umaradiografia convencional, porque estes tecidos são maisdensos do que os tecidos não cancerosos circundantes. 0melhor contraste de absorção é obtido, geralmente, emenergias de raios X em que a absorção é alta. Umaradiografia convencional tipicamente é realizada usando-seuma energia de raios X mais baixa em doses mais altas, parase permitir maior absorção e, assim, melhores contraste eimagens. Usar raios X tendo energia mais alta geralmenterequer que uma dosagem mais baixa seja usada, por causa dequestões de segurança do paciente. Em geral, conforme onível de energia de raios X aumenta e a dose de raios Xdiminui, a qualidade da imagem de radiografia convencionaldiminui.

As fontes de raios X para a geração atual de sistemasde formação de imagem radiográfica usam um projeto baseadoem um tubo de raios X de catodo / anodo padronizado. 0espectro de energia e as características de saída gerais deum tubo de raios X são primariamente determinados pelomaterial de anodo e pela configuração. A seleção de ummaterial de anodo apropriado é baseada fortemente naaplicação, especificamente, em que modalidade e em queestrutura é para ter a imagem formada.

Para mamografia, o material de anodo mais comum émolibdênio, mas ródio também é usado. A energia média demolibdênio de aproximadamente 18 keV provê o espectroapropriado para uma formação de imagem de um tecido mole.Para sistemas de mamografia, o anodo freqüentemente éestacionário e montado em um bloco de cobre, para reduçãodo calor. Um grande problema de engenharia é a geração decalor no anodo pelo feixe de elétrons focalizado. Os tubosde raios X que têm um anodo estacionário são mais propensosa um aquecimento, porque o meio primário de remoção decalor é o anodo de cobre circundante, mesmo com sua altacondutância térmica. Avanços no desenvolvimento de tubo deraios X levaram ao uso de um anodo rotativo, o qual roda demodo que o feixe de elétrons do catodo não tenha impactosobre a mesma área no anodo. 0 método de detecção deaquisição primário para radiografia, até o adventorelativamente recente de detectores, é um filme de raios X.

A formação de imagem com raios X para rastreamento demamografia tem sido usada para a identificação de estágiosiniciais de câncer de mama. É bem conhecido que amortalidade do câncer de mama dentre mulheres sob controlesde rastreamento pode ser significativamente reduzida quandocomparada com controles sem rastreamento. A mamografiatende a identificar estágios menores e menos avançados decâncer, quando comparado com cânceres encontrados por umexame físico da mama ou por um auto-exame de mama. 0tratamento de estágios menores e menos avançados de câncerde mama resulta em melhores taxas de sobrevivência. Ébastante evidente que métodos melhorados de radiologiapodem ser usados para a detecção mesmo de cânceres de mamamenores e de estágio inicial. Aproximadamente 10% decânceres de mama clinicamente óbvios não são visíveis emimagens produzidas por métodos convencionais de mamografia.Além disso, tipicamente é difícil distinguir entre lesõesbenignas e malignas usando-se a radiologia convencional.

Em particular, o câncer de mama o qual não é visívelcom técnicas convencionais de mamografia ocorre maisfreqüentemente em pacientes com quantidades relativamentegrandes de tecido glandular de mama. A densidade do tecidoglandular de mama tende a obscurecer uma patologiasubjacente. De modo a detectar estágios iniciais de câncer,é desejável aumentar a sensibilidade da mamografia, de modoque estágios menores e iniciais de câncer de mama possamser detectados. Uma detecção inicial de câncer de mama poderesultar em taxas de mortalidade significativamentereduzidas.

A tecnologia mamográfica melhorou dramaticamente aolongo das últimas décadas. Por exemplo, um equipamento demamografia dedicado existe agora com uma qualidade de feixede raios X apropriada, compressão adequada de mama econtrole de exposição automático. Contudo, uma tecnologiamamográfica convencional ainda depende da descrição deabsorção de raios X para a definição de diferenças entretecidos normais e anormais.

As limitações da radiologia convencional também sãoevidentes na formação de imagem de cartilagem, tal comodurante a detecção e o tratamento de ferimentos ou doençasdegenerativas de junta, tais como osteoartrite. Melhorestécnicas de formação de imagem seriam benéficas para adetecção dessas doenças degenerativas inicialmente, talcomo antes do ponto de dano irreversível.

Formação de Imagem Melhorada por Difração (DEI)A DEI é uma técnica de formação de imagem com raios Xque estende dramaticamente a capacidade de formação deimagem com raios X convencional. A técnica de DEI é umamodalidade de formação de imagem com raios X capaz de gerarcontraste de absorção de raios X, refração de raios X, erejeição de dispersão de ângulo ultrapequeno (extinção). Emcontraste, as técnicas convencionais de formação de imagemcom raios X medem apenas a absorção de raios X. A imagem deabsorção de DEI e a imagem de pico mostram a mesmainformação que uma radiografia convencional, exceto pelofato de serem virtualmente sem degradação de dispersão. Combase na lei de Bragg de difração de raios Χ, ηλ = 2dsin (θ) , a DEI utiliza o pico de Bragg de difração decristal perfeito para converter mudanças angulares emmudanças de intensidade, provendo uma grande mudança naintensidade para uma mudança pequena de ângulo. Assim, aDEI é bem adequada para formação de imagem de tecido mole,e muito promissora para mamografia.

As técnicas de DEI demonstraram melhoramentos navisualização de objeto quando comparadas com técnicasconvencionais de formação de imagem com raios X, masnenhuma se dirigiu à possibilidade de estender a faixa deenergia usável e diminuir ou eliminar a necessidade deabsorção de raios X. A diminuição ou a eliminação deabsorção de raios X é de preocupação significativa no campomédico.

0 uso de um cristal analisador de silício no percursodo feixe de raios X gera duas formas adicionais decontraste de imagem, refração de raios X e extinção(rejeição de dispersão de ângulo ultrapequeno). A DEIutiliza raios X altamente colimados pela difração de raiosX de um silício de cristal único perfeito, o que, atéagora, requeria a faixa de alto fluxo e energia de umsíncrotron para a geração de imagens. Estes raios Xcolimados são de energia de raios X única, praticamentemonocromáticos e são usados como o feixe para a formação deimagem de um objeto.

Objetos que têm muito pouco contraste de absorçãopodem ter refração considerável e contraste de extinção,desse modo melhorando a visualização e estendendo autilidade de formação de imagem com raios X. As aplicaçõesde técnicas de DEI à biologia e à ciência dos materiaisgerou ganhos significativos em contraste e resolução,indicando o potencial para uso na formação de imagem médicada corrente em voga. Uma área da medicina em que a DEI podeser particularmente efetiva é na formação de imagem de mamapara diagnose de câncer, onde as estruturas de diagnósticode interesse freqüentemente têm baixo contraste deabsorção, tornando-as difíceis de ver. Estruturas com baixocontraste de absorção, tais como espículos se estendendo apartir de uma massa maligna, têm refração alta e contrastede dispersão de ângulo ultrapequeno. É desejável prover umsistema de DEI com a capacidade de aumentar a sensibilidadee a especificidade de formação de imagem de mama baseada emraios X.

Múltiplos estudos demonstraram um contraste de imagemmelhorado em aplicações médicas e industriais de DEI. Asvantagens de sistemas de DEI em relação a sistemas deformação de imagem convencionais no campo médico incluemuma redução dramática na dose de radiação de paciente e umaqualidade de imagem melhorada. A redução de dose é devido àcapacidade de sistemas de DEI para funcionarem a energiasde raios X mais altas. Uma absorção de raios X é governadapelo efeito fotoelétrico, Z2/E3, onde Z é o número atômicoe E é a energia de fóton.

Até agora, os sistemas de DEI requereram o uso de umsíncrotron para a produção de um feixe de radiação inicial,o qual é manipulado por outros componentes de sistema paraa formação de imagem de um objeto. Um síncrotron provê umfeixe de raios X de fluxo alto, altamente colimado atravésde uma faixa ampla de energias. Um síncrotron gera radiaçãoatravés do movimento de partículas carregadas em uma órbitacircular, especificamente elétrons, causando uma liberaçãode fótons. As únicas propriedades de radiação de síncrotronproduzem raios X de fluxo alto por uma ampla faixa deenergia, a qual pode ser usada para uma ampla faixa deaplicações.

A teoria de núcleo de DEI é baseada na lei de Bragg dedifração de raios X. A lei de Bragg é definida pela equaçãoa seguir:

<formula>formula see original document page 8</formula>

onde λ é o comprimento de onda do feixe de raios Xincidente, θ é o ângulo de incidência, d é a distânciaentre as camadas atômicas no cristal e η é um inteiro.

Uma radiografia monoenergética contém váriascomponentes, que podem afetar um contraste e uma resoluçãode imagem: uma componente dispersa de forma coerente IBcb,uma componente dispersa de forma não coerente IBib, e umacomponente transmitida. Os raios X passando através de umobjeto ou meio em que haja variações de densidade podem serrefratados, resultando em um desvio angular.

Especificamente, desvios na faixa de raios X resultam devariações em Gt ao longo do percurso do feixe, onde □. é adensidade e t é a espessura. Uma fração dos fótonsincidentes também pode ser difratada pelas estrutura em umobjeto, as quais geralmente são da ordem de milirradianos ereferidas como dispersão de ângulo pequeno. A soma totaldestas interações contribui para a intensidade registradaem uma radiografia, IBnb, a qual pode ser representada pelaequação a seguir:

IBnb= IBRB+IBDB+IBCB+IBIB

A resolução espacial do sistema e o contraste serãodegradados pelas contribuições da dispersão coerente eincoerente. Grades antidispersão freqüentemente são usadasem formação de imagem médica para redução da contribuiçãoda dispersão, mas há uma performance limitada e o uso deuma grade freqüentemente requer uma dose mais alta, paracompensação da perda de intensidade.

A técnica de DEI utiliza um cristal analisador desilício no percurso do feixe de raios X pós-objeto paravirtualmente eliminar os efeitos de dispersão coerente eincoerente. A janela de aceitação angular estreita docristal analisador de silício é referida como sua curva debalanço, e é da ordem de microrradianos para as energias deraios X usadas em DEI. 0 analisador atua como um filtroangular perfeitamente sensível, o qual pode ser usado paraa medição de refração e contraste de extinção. 0 contrastede extinção é definido como a perda de intensidade a partirdo feixe incidente devido a uma dispersão, o que podeproduzir melhoramentos substanciais em contraste eresolução.

A largura de Darwin (DW) é usada para a descrição dascurvas de refletividade, e é aproximadamente a LarguraPlena à Metade Máxima (FWHM) da curva de refletividade. Ospontos em -1/2 DW e +1/2 DW são pontos na curva com umainclinação aguda, produzindo a maior mudança na intensidadede fóton por microrradiano para uma reflexão de analisadorem particular e uma energia de feixe. 0 contraste no picoda curva de balanço de analisador de cristal é dominadopela absorção de raios X e extinção, resultando emradiografias quase livres de dispersão. 0 contraste derefração é mais alto quando a inclinação da curva debalanço é maior, nas posições -1/2 e +1/2 DW. Uma técnicade processamento de imagem baseada em DEI usa estes pontospara extração das componentes de contraste de refração eabsorção aparente destes pares de imagem.

O parágrafo a seguir descreve esta técnica paraextração das componentes de contraste de refração eabsorção aparente de um par de imagem. Quando o cristalanalisador é regulado para um ângulo representando +/- 1/2DW para uma dada reflexão e uma energia de feixe, ainclinação da curva de balanço é relativamente consistentee pode ser representada como uma aproximação por série deTaylor de dois termos, conforme representado pela equação aseguir:

<formula>formula see original document page 10</formula>

Se o cristal analisador for regulado para um lado de ângulobaixo da curva de balanço (-1/2 DW), a intensidade deimagem resultante poderá ser representada pela equação aseguir:

<formula>formula see original document page 11</formula>

A intensidade registrada para imagens adquiridas com ocristal analisador regulado para a posição de ângulo alto(+1/2 DW) pode ser representada pela equação a seguir:

<formula>formula see original document page 11</formula>

Estas equações podem ser resolvidas para as mudanças deintensidade devido ã absorção aparente (IBrb) e a refraçãono ângulo observada na direção ζ (ΔθΒΖΒ) representada pelaequação a seguir:

<formula>formula see original document page 11</formula>

Estas equações podem ser aplicadas dos imagens de anguloalto e baixo em uma base de pixel por pixel para separaçãodos dois elementos de contraste no que é conhecido como umaimagem de absorção e refração aparente de DEI. Contudo, éimportante notar que cada uma das imagens de curva debalanço de ponto único usadas para geração de imagens deabsorção e refração aparente de DEI é útil.

Conforme declarado acima, os sistemas de DEI atuaisincluem um sincrotron para a produção de um feixe de raiosX. Os sistemas de DEI baseados em sincrotron proveramresultados impressionantes por muitos anos. Contudo, ossíncrotrons são dispositivos grandes e dispendiosos e nãosão práticos para aplicações médicas ou industriais. Dado oaumento dramático no contraste e a redução de dose, seriabenéfico aumentar a disponibilidade de sistemas de DEI parauso clínico difundido.

O desenvolvimento de um formador de imagem de DEIclínico pode ter significância para a saúde da mulher e aformação de imagem médica em geral, pelas razões a seguir:(1) a DEI mostrou produzir um contraste muito alto para osaspectos que são mais importantes para detecção ecaracterização de câncer de mama; (2) a física da DEIpermite a formação de imagem a energias de raios X maisaltas do que usado com absorção apenas; e (3) a capacidadede DEI de gerar contraste sem a necessidade de fótons seremabsorvidos reduz dramaticamente a ionização e, assim, reduza dose absorvida.

Ainda, uma mamografia de écran-filme foi estudadaextensivamente pelos últimos 4 0 anos, e, devido a muitastentativas de rastreamento randomizadas, é sabido que reduza mortalidade por câncer de mama em aproximadamente 18 a30%. A taxa de morte por câncer de mama nos poucos últimosanos começou a declinar, provavelmente devido em parte aouso difundido deste teste de formação de imagem. Contudo,uma mamografia de écran-filme padrão não é perfeitamentesensível nem altamente específica. Um tecido de mama densoe um envolvimento difuso da mama com um tumor tende areduzir a sensibilidade de mamografia de rastreamento. Paramulheres com mamas densas, as lesões que se desenvolvem sãodifíceis de ver, devido ao fato de sua capacidade deabsorver fótons não ser muito maior do que o tecido adiposocircundante, gerando pouco contraste para visualização.Aproximadamente de 10 a 2 0% de cânceres de mama que sãodetectados por auto-exame ou exame físico não são visíveispor uma mamografia de écran-filme. Além disso, quandolesões são detectadas por mamografia e biópsia, apenas de 5a 40% das lesões provam ser malignas. Mais ainda,aproximadamente 3 0% de cânceres de mama são visíveis emretrospecto em mamografias anteriores.

As técnicas atuais de DEI e de processamento deformação de imagem de DEI são baseadas fortemente em teoriade formação de imagem convencional e se baseiam, pelo menosem parte, em uma absorção de raios X para geração deimagem. Assim, objetos tendo a imagem formada usando-seestas técnicas absorvem radiação. Essa exposição à radiaçãoé indesejável em aplicações para formação de imagem médica,dadas preocupações de dosa, e este raciocínio impõelimitações de engenharia consideráveis que tornam atradução clínica e industrial desafiadora. Assim, édesejável prover DEI e técnicas de DEI que produzam imagensde alta qualidade e que se baseiem menos em absorção, masproduzam imagens com qualidade de diagnóstico equivalente evisualização de aspecto.

Assim sendo, à luz de melhoramentos desejadosassociados à DEI e a sistemas de DEI, existe umanecessidade de DEI e sistemas de DEI melhorados e métodosrelacionados para a detecção de uma imagem de um objeto.

SUMÁRIO

O assunto descrito aqui inclui sistemas e métodos paraa detecção de uma imagem de um objeto usando um feixe deraios X que tem uma distribuição de energia policromática.De acordo com um aspecto, o assunto descrito aqui podeincluir um método de detecção de uma imagem de um objeto. 0método pode incluir a geração de um primeiro feixe de raiosX que tem uma distribuição de energia policromática. Ainda,o método pode incluir o posicionamento de um cristalmonocromador único em uma posição predeterminada parainterceptar diretamente o primeiro feixe de raios X, demodo que um segundo feixe de raios X tendo um nível deenergia predeterminado seja produzido. Ainda, um objetopode ser posicionado no percurso do segundo feixe de raiosX para transmissão do segundo feixe de raios X através doobjeto e emissão a partir do objeto como um feixe de raiosX transmitido. O feixe de raios X transmitido pode serdirigido em um ângulo de incidência sobre um analisador decristal. Ainda, uma imagem do objeto pode ser detectada apartir de um feixe difratado a partir do analisador decristal.

De acordo com um outro aspecto, um método de acordocom o assunto descrito aqui pode incluir a geração de umprimeiro feixe de raios X tendo uma distribuição de energiapolicromática. Ainda, uma porção do primeiro feixe de raiosX pode ser bloqueada, de modo que o primeiro feixe de raiosX seja um feixe em leque colimado. Um cristal monocromadorpode ser posicionado em uma posição predeterminada parainterceptar o feixe em leque colimado, de modo que umsegundo feixe de raios X tendo um nível de energiapredeterminado seja produzido. O método pode incluir oposicionamento de um objeto em um percurso do segundo feixede raios X para transmissão do segundo feixe de raios Xatravés do objeto e emissão a partir do objeto de um feixede raios X transmitido. Ainda, o método pode incluir odirecionamento do feixe de raios X transmitido em um ângulode incidência sobre um cristal analisador. O método tambémpode incluir a detecção de uma imagem do objeto a partir deum feixe difratado a partir do cristal analisador.

De acordo com um outro aspecto, um método de acordocom o assunto descrito aqui pode incluir a geração de umprimeiro feixe de raios X tendo uma distribuição de energiapolicromática pela geração de uma pluralidade de feixes deraios X se abrindo em leque em direções diferentes a partirde uma fonte pontual de raios X. O método também podeincluir o posicionamento de um cristal monocromador em umaposição predeterminada para interceptação do primeiro feixede raios X, de modo que um segundo feixe de raios X tendoum nível de energia predeterminado seja produzido. Ainda, ométodo pode incluir o posicionamento de um objeto em umpercurso do segundo feixe de raios X para transmissão dosegundo feixe de raios X através do objeto e emissão apartir do objeto de um feixe de raios X transmitido. Ofeixe de raios X transmitido pode ser dirigido em um ângulode incidência sobre um cristal analisador. Ainda, o métodopode incluir a detecção de uma imagem do objeto a partir deum feixe difratado a partir do cristal analisador.

De acordo com um outro aspecto, um método de acordocom o assunto descrito aqui pode incluir a geração de umprimeiro feixe de raios X tendo primeira e segunda linhasde emissão característica. O método também pode incluir oposicionamento de um cristal analisador em uma posiçãopredeterminada para interceptação do primeiro feixe deraios X, de modo que um segundo feixe de raios X tendo asprimeira e segunda linhas de emissão característica sejaproduzido. Ainda, o método pode incluir o bloqueio seletivodas primeira e segunda linhas de emissão característica dosegundo feixe de raios X e permitir que uma desbloqueadadas primeira e segunda linhas de emissão característica dosegundo feixe de raios X passe. Um objeto pode serposicionado em um percurso da linha desbloqueada dasprimeira e segunda linhas de emissão característica dosegundo feixe de raios X par transmissão da linhacaracterística desbloqueada do segundo feixe de raios Xatravés do objeto e emissão a partir do objeto de um feixede raios X transmitido. 0 método também pode incluir odirecionamento do segundo feixe de raios X em um ângulo deincidência sobre um cristal analisador. Ainda, o métodopode incluir a detecção de uma imagem do objeto a partir deum feixe difratado a partir do cristal analisador.

De acordo com um outro aspecto, um método de acordocom o assunto descrito aqui pode incluir a geração de umprimeiro feixe de raios X tendo primeira e segunda linhasde emissão característica. Um cristal analisador pode serposicionado em uma posição predeterminada parainterceptação do primeiro feixe de raios X, de modo que umsegundo feixe de raios X tendo as primeira e segunda linhasde emissão característica seja produzido. Ainda, o métodopode incluir o posicionamento de um objeto em um percursodas primeira e segunda linhas de emissão característica dosegundo feixe de raios X para transmissão das primeira esegunda linhas de emissão característica do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido. 0 feixe de raios Xtransmitido pode ser dirigido em um ângulo de incidênciasobre um cristal analisador. 0 método pode incluir adetecção de uma imagem do objeto a partir de um feixedifratado a partir do cristal analisador.

De acordo com esta exposição, novos sistemas e métodospara a detecção de uma imagem de um objeto usando um feixede raios X tendo uma distribuição de energia policromáticasão providos.

É um objetivo da presente exposição, portanto, provernovos sistemas e métodos para a detecção de uma imagem deum objeto usando-se um feixe de raios X tendo umadistribuição de energia policromática. Estes e outrosobjetivos, conforme se tornarem evidentes a partir dapresente exposição, são obtidos, pelo menos no todo ou emparte, pelo assunto descrito aqui.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As modalidades preferidas do assunto descrito aquiserão descritas, agora, com referência aos desenhosassociados, nos quais:

as Figuras IA a IC são um diagrama esquemático, umavista em perspectiva de topo e uma vista esquemática detopo e lado de um sistema de DEI incluindo um cristalmonocromador único e operável para a produção de imagens deum objeto de acordo com uma modalidade do assunto descritoaqui ;

as Figuras ID e IE são diagramas esquemáticos dosistema de DEI mostrado nas Figuras IA a IC em modosdiferentes de operação, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 2 é um diagrama esquemático de um tubo deraios X com base em um projeto de tubo de catodo / anodo,de acordo com uma modalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 3 é uma vista esquemática de topo do sistemade DEI das Figuras IA a IE, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 4 é um fluxograma de um processo de exemplopara formação de imagem de um objeto pelo uso do sistema deDEI das Figuras IA a IE, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 5 é uma vista lateral de um cristalanalisador de sistema de DEI mostrado nas Figuras IA a IE e3, de acordo com uma modalidade do assunto descrito aqui;

as Figuras 6A e 6B são um diagrama esquemático e umavista em perspectiva de topo, respectivamente, de umsistema de DEI incluindo cristais monocromadores nãocombinados e operáveis para a produção de imagens de umobjeto, de acordo com uma modalidade do assunto descritoaqui ;

a Figura 7 é um fluxograma de um processo de exemplopara formação de imagem de um objeto pelo uso do sistema deDEI das Figuras 6A e 6B, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

as Figuras 8 a 10 são gráficos de diagramas de Dumondde cristais de germânio [333] e silício [333] emcomprimentos de onda diferentes;

a Figura 11 é uma vista lateral de um cristalmonocromador de germânio e de um cristal monocromador desilício do sistema de DEI mostrado nas Figuras 6A e 6B, deacordo com uma modalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 12 é um diagrama esquemático de um sistema deDEI que inclui cristais monocromadores não combinados eoperáveis para a produção de imagens de um objeto, deacordo com uma modalidade do assunto descrito aqui;as Figuras 13 a 16 são diagramas esquemáticos de umarranjo de exemplo de um tubo de raios X e de um tanque demonocromador tendo um cristal monocromador único em um.andaime de acordo com uma modalidade do assunto descritoaqui;

a Figura 17 é uma imagem de uma porção de saída defeixe de raios X em um tubo de raios X de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 18 é uma outra imagem da porção de saída defeixe de raios X do tubo de raios X mostrado na Figura 17;

a Figura 19 é uma imagem de um filtro de alumínio ecolimadores de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui;

a Figura 2 0 é uma imagem da tampa de blindagem que édesmontada e cortada, mas não flexionada, para adaptação àextremidade de um tubo de raios X de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 21 é uma imagem de uma tampa de blindagem emuma extremidade de um tubo de raios X, para fins deprevenção da emissão indesejada de feixes de raios X apartir da extremidade de tubo de raios X, de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 22 é uma imagem do tanque de monocromadorincluindo uma blindagem de chumbo para prevenção da emissãoindesejada de feixes de raios X a partir do tanque demonocromador, de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui;

a Figura 23 é uma imagem de um tanque de monocromadorincluído uma blindagem de chumbo, para prevenção da emissãoindesejada de feixes de raios X a partir do tanque demonocromador, de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui;

a Figura 24 é uma imagem de uma outra porção deblindagem posicionada próxima da extremidade do tubo deraios X para prevenção da emissão indesejada de feixes deraios X a partir de um lado de tubo de raios X, de acordocom uma modalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 2 5 é uma imagem de um tubo de raios X e de umtanque de monocromador em uma posição operacional comrespeito um ao outro, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 2 6 é uma imagem de uma vista dianteira decomponentes internos de tanque de monocromador, de acordocom uma modalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 2 7 é uma vista em perspectiva de topo de umsistema de DEI de exemplo de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 2 8 é um diagrama esquemático que inclui umavista lateral, uma vista de topo e uma vista dianteira deum cristal monocromador de exemplo de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 29 é uma vista em perspectiva de um cristalmonocromador mostrando as regiões interna / externa eângulos chi e teta de rotação de acordo com uma modalidadedo assunto descrito aqui;

a Figura 3 0 é um gráfico do fluxo de feixemonocromático em uma gaiola National Synchrotron LightSource X15A usando silício planos de difração de cristal[111] , [333] , [444] , e [555] ;

a Figura 31 é um gráfico que ilustra a redução na FWHMaumenta a inclinação da curva de balanço;

a Figura 32 é um diagrama esquemático da configuraçãoexperimental de um sistema de DEI usando um feixe de raiosX de sincrotron de exemplo de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

a Figura 33 é uma imagem de um sumidouro de calor defiltro de alumínio de exemplo de acordo com uma modalidadedo assunto descrito aqui;

a Figura 34 é um gráfico da temperatura medida pelotermistor pelo período de 24 horas;

a Figura 3 5 é uma imagem de uma visão geral de umasegunda base de monocromador retroadaptada de exemplo e umaplaca de suporte com linhas de resfriamento por água pararedução da temperatura de exemplo de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui;

a Figura 36 é um gráfico de um teste de estabilidadede sistema a 18 keV mostrando a posição de pico deanalisador por um período de tempo;

a Figura 37 é um gráfico da corrente de anel de raiosX de National Synchrotron Light Source (NSLS) durante ostestes de estabilidade do sistema a 18 keV;

a Figura 38 é um gráfico de um teste de estabilidadede sistema a 4 0 keV mostrando a posição de pico deanalisador por um período de tempo;

a Figura 39 é um gráfico da corrente de anel de raiosX de NSLS durante os testes de estabilidade do sistema a 40keV;

as Figuras 4 OA a 4OC são imagens de um fantasma CD deexemplo adquirido a 18 keV de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;as Figuras 4IA a 4IC são imagens de um fantasma CD deexemplo adquirido a 3 0 keV de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui;

as Figuras 42A a 42C são imagens das três regiõesdiferentes do fantasma MISTY adquirido a 3 0 keV, Bragg[333] , na posição de cristal analisador de pico obtida como sistema e o método de acordo com o assunto descrito aqui;

a Figura 43 é um gráfico de contribuições de absorção,dispersão incoerente e dispersão coerente em uma mamaversus energia;

a Figura 44 é uma imagem de uma amostra de mama com aimagem formada em um sistema de radiografia convencional;

as Figuras 45A a 45F são radiografias de síncrotron damesma amostra a energias de feixe de 18 keV, 25 keV, 3 0keV, 40 keV, 50 keV, e 60 keV, respectivamente, usando-setécnicas de acordo com o assunto descrito aqui;

as Figuras 4 6A a 4 6F são imagens de uma amostra demama usando-se energias de feixe de MIR de 18 keV, 25 keV,30 keV, 40 keV, 50 keV, e 60 keV, respectivamente;

as Figuras 47A a 47F são gráficos da dose glandularmédia e da distribuição para energias de feixe de 18 keV,25 keV, 30 keV, 40 keV, 50 keV, e 60 keV, respectivamente;

a Figura 48 é um gráfico de energia de feixe de raiosX versus energia usado para MIR, de acordo com o assuntodescrito aqui;

a Figura 4 9 é uma imagem indicando uma estimativa dediâmetro de fibra usando-se MIR;

a Figura 50 é um gráfico que ilustra um perfil derefração de fibra de náilon obtido com técnicas de acordocom o assunto descrito aqui;as Figuras 51 são gráficos de calibração de diâmetrode adaptação de refração de MIR;

as Figuras 52A a 52C são imagens de refração de MIR deamostras de câncer de mama obtidas com técnicas de acordocom o assunto descrito aqui;

a Figura 53 é uma imagem de uma regulagem de MIR deuma massa de câncer de mama localizada e espículo obtidapor um sistema de DEI de acordo com o assunto descritoaqui ;

as Figuras 54A a 54E são imagens da visualização defibrilas com DEI, se comparado com uma radiografiaconvencional;

as Figuras 55A a 55C são diagramas esquemáticos de umsistema de DEI simulado usando-se um software de simulaçãoem computador, de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui;

a Figura 56 é uma vista em perspectiva de um elementode focalização de log-espiral acoplado a um cristalmonocromador de DEI de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui ,

a Figura 57 é uma vista em perspectiva que ilustra oefeito de focalização de um elemento de log-espiral, comuma fonte em cáustico;

as Figuras 58A e 58B são uma vista plana e uma vistaem elevação, respectivamente, de um sistema decaracterização para estudos experimentais;

a Figura 59 é um diagrama esquemático de um detectorde conversão de raios X para carga direto;

as Figuras 60A e 60B são imagens produzidas do mesmofantasma de fibrila de náilon por um sistema baseado emsíncrotron e um sistema baseado em tubo de raios X,respectivamente, de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui;

a Figura 61 é uma imagem de refração de síncrotron damesma amostra de mama nas Figuras 44 e 4 5A a 4 5F, usando-seuma técnica de acordo com o assunto descrito aqui;

as Figuras 62A e 62B são imagens da mesma área de umaamostra de tecido de mama obtida usando-se um tubo de raiosX e um síncrotron, respectivamente, de acordo com o assuntodescrito aqui; e

a Figura 63 é uma imagem de uma amostra de mastectomiade câncer de mama usando-se um tubo de raios X, de acordocom o assunto descrito aqui.

DESCRIÇÃO DETALHADA

0 assunto descrito aqui inclui sistemas e métodos paraa detecção de uma imagem de um objeto usando um feixe deraios X que tem uma distribuição de energia policromática.

Em particular, o assunto descrito aqui mostra DEI esistemas de DEI melhorados e métodos relacionados para adetecção de uma imagem de um objeto. De acordo com umaspecto, o assunto descrito aqui pode incluir um métodopara a detecção de uma imagem de um objeto. 0 método podeincluir a geração de um primeiro feixe de raios X tendo umadistribuição de energia policromática. Ainda, o método podeincluir o posicionamento de um cristal monocromador em umaposição predeterminada para interceptação do primeiro feixede raios X de modo que um segundo feixe de raios X tendo umnível de energia predeterminado seja produzido. Ainda, umobjeto pode ser posicionado no percurso do segundo feixe deraios X para transmissão do segundo feixe de raios Xatravés de um objeto e emissão a partir do objeto como umfeixe de raios X transmitido. 0 feixe de raios Xtransmitido pode ser dirigido em um ângulo de incidênciasobre um cristal analisador. Ainda, uma imagem do objetopode ser detectada a partir de um feixe difratado a partirdo cristal analisador. Estes sistemas e métodos podem servantajosos, por exemplo, porque eles podem prover uma doseextremamente baixa em aplicações médicas, tempos devarredura rápidos, alta resolução e custos de operação econstrução relativamente baixos. Ainda, por exemplo, estessistemas podem ser construídos em uma unidade compacta esão prontamente usáveis em aplicações clínicas eindustriais.

Uma técnica de processamento de formação de imagemusando DEI de acordo com o assunto descrito aqui pode usarimagens adquiridas em pontos simétricos da curva de balançopara a geração de imagens de absorção aparente e refraçãode um objeto. Uma imagem de absorção aparente de DEI ésimilar a uma imagem de radiografia convencional, mas exibeum contraste muito maior, devido a uma rejeição dedispersão. As imagens de refração de DEI podem descrever amagnitude de deflexões de feixe pequeno causadas poraspectos de índice de refração de larga escala. Uma imagemde extinção de DEI é gerada em pontos na curva de balançoem que o mecanismo primário de contraste é devido a fótonsque foram dispersos por um objeto da ordem demicrorradianos. Uma outra técnica de processamento deformação de imagem baseada em DEI é referida comoRadiografia de Imagem Múltipla (MIR), a qual usa múltiplospontos na curva de balanço para a geração de imagensquantitativas representando a absorção de raios X, arefração e uma dispersão de ângulo ultrapequeno do objeto.

Sistemas e métodos de acordo com o assunto descrito aquipodem gerar imagens em qualquer ponto na curva de balançode analisador e, assim, podem ser usados para a geração de:(1) uma DEI de imagem única em qualquer posição deanalisador; (2) imagens de absorção aparente de DEI e derefração; (3) imagens de absorção, refração e dispersão deMIR; e (4) imagens de densidade de massa. A capacidade degerar os dados de imagem bruta para estes processos equalquer outra técnica de processamento baseada em DEI sãoúteis para todas as técnicas de processamento baseadas emDEI. Além disso, os sistemas e métodos descritos aqui sãoreceptivos ao uso em tomografia computadorizada, e podemprover os dados brutos para uso em qualquer algoritmo detomografia computadorizada baseada em DEI.

Interações de Fóton com Matéria

Esta seção provê uma visão geral de geração de raiosX, fotônica e interações de fóton com matéria. Ainda, estaseção explica os mecanismos físicos de absorção de raios X,refração e dispersão e como eles se relacionam à DEI e aosmétodos de processamento de imagem de DEI. Os tópicos dedeposição de energia, medição de dose e os efeitosassociados sobre a saúde de exposição à radiação também sãodiscutidos.

Uma das interações físicas subjacentes maisimportantes em radiografia é o efeito fotoelétrico. Aaplicação desta teoria à formação de imagem com raios Xajuda a explicar como um contraste é obtido em umaradiografia convencional. Os raios X passando através de umobjeto, tal como um tecido de mama, podem bater em umelétron e subir sua energia para um nível acima da energiade ligação daquele orbital. Se isto ocorrer, o elétron teráenergia suficiente para suplantar a força de atração donúcleo e deixar o átomo com uma energia total igual àenergia do fóton incidente menos a energia de ligação doelétron. Em tecidos biológicos, os raios X incidentes podemlevar a uma formação direta ou indireta de radicais livres,os quais podem interagir com DNA e outras estruturascelulares, levando a mutações e outros efeitos deletérios.O aspecto positivo desta interação é que a energia do fótonde raios X é transferida para o elétron, o que significaque ele não encontrará o filme ou detector de um sistema deformação de imagem. Uma diminuição na quantidade de raios Xtransmitidos através de um objeto é referida como umaatenuação de raios X, e a componente primária desteprocesso na formação de imagem convencional é através deabsorção via o efeito fotoelétrico.

A probabilidade de absorção fotoelétrica ocorrendo porunidade de massa é proporcional a ZP3P/EP3P, onde Z é onúmero atômico e E é a energia do fóton incidente. Para umaformação de imagem médica, a equação freqüentemente ésimplificada para refletir o efeito de energia de feixe,tornando a probabilidade de absorção fotoelétricaproporcional a 1/EP3P. Uma vez que o contraste emradiografia convencional é baseado em absorção, umcontraste de absorção diminuirá rapidamente em níveis deenergia mais altos. Uma exceção nesta tendência ocorre naborda de absorção K de um átomo, uma energia característicaespecífica de cada elemento. A probabilidade de umainteração fotoelétrica ocorrer aumenta significativamentequando a energia de fóton incidente está imediatamenteabaixo da energia de absorção de K ou borda K.

Uma vez que a absorção fotoelétrica é aumentada com umnúmero atômico mais alto e uma energia de feixe mais baixa,uma formação de imagem de tecido de mama se torna umatarefa desafiadora. A maior parte dos elementos primáriosem um tecido mole é composta por hidrogênio, carbono,nitrogênio e oxigênio, todos os quais tendo númerosatômicos relativamente baixos e bordas de absorção abaixode 1 keV. Ambos o número atômico médio relativamente baixoe a borda de absorção baixa dos elementos primárioscompondo o parênquima de tecido mamário tornam adeterminação de diferenças entre aspectos benignos emalignos desafiadora, especialmente nos estágios iniciaisda doença.

Uma interação física inerente para uma geraçãoconvencional de raios X é aquela de bremsstrahlung, o que éAlemão para "radiação de ruptura". Os elétrons emvelocidades não relativísticas usados em sistemas deformação de imagem são acelerados através de uma voltagem etêm uma energia cinética definida pela equação a seguir:

<formula>formula see original document page 28</formula>

Os elétrons emitidos em um metal, tal como o anodo de umtubo de raios X, podem ser defletidos, conforme elespassarem pelos núcleos atômicos densos e desaceleramrapidamente. Um elétron pode liberar energias que variam deO até seu KE total, com a perda de energia dependendo dequão próximo o elétron passando estiver do núcleo. Asdeflexões que resultam em uma liberação de energia baixatêm uma probabilidade muito maior do que aquelas queresultam em uma liberação de energia grande. Os elétronsque são acelerados em potenciais altos e têm uma interaçãoforte com o núcleo que resulta em uma diminuiçãosignificativa na velocidade podem resultar na liberação deum fóton na banda de raios X do espectro de energia. Afonte principal de raios X gerados a partir de tubos deraios X de diagnóstico vem da radiação bremsstrahlung.

Os elétrons acelerados interagindo com um átomo podemproduzir um outro tipo de raios X com base, primariamente,nas propriedades atômicas do objeto, conhecidos como raiosX característicos. Se um elétron acelerado encontrar umelétron em uma orbital atômica, parte de sua energia poderáser transferida e elevar o elétron impactado para um nívelde energia mais alto. A ejeção do elétron impactado podeocorrer se a energia transferida for igual a ou maior doque a energia de ligação daquele elétron. Se uma interaçãoocorrer que ejete um destes elétrons, um elétron de umnível de energia mais alto cairá para preencher o espaço.

Uma vez que estes elétrons estão indo de um nível deenergia mais alto para um nível de energia mais baixo, amudança no nível de energia é realizada com uma liberaçãode energia. Um elétron que transite do segundo nível deenergia para o primeiro nível de energia (n = 2 para η = 1)é referido como raios X KB0 B · As transições do terceironível de energia para o primeiro nível de energia (n = 3para η = 1) são classificadas como raios X KBdb. Hánumerosas transições que podem ocorrer, com base nestacolisão eletrônica, mas as interações que geram raios Xcaracterísticos são produzidas por transições nos níveis deenergia atômica mais baixos.

0 espectro de saída de energia de um alvo de raios Xdependerá das propriedades do metal sendo usado. Adeterminação da energia média necessária para uma aplicaçãoem particular de formação de imagem é importante na seleçãode um alvo. Para aplicações que utilizam raios Xmonocromáticos, os raios X característicos produzidos porum alvo são de importância em particular.

Com referência à absorção de raios X, quando fótons deraios X encontram matéria, a interação leva a uma atenuaçãodos raios X incidentes, com uma porção dos raios X sendoabsorvida e uma porção sendo transmitida. Uma atenuação deraios X é uma perda na intensidade de fóton com base nadensidade de elétron e no número atômico médio de umobjeto. Uma dispersão de raios X também pode ocorrerconforme os fótons passarem através de uma matéria e levama uma perda na intensidade, mas esta componente é difícilde medir em uma radiografia convencional. Uma quantificaçãoda quantidade de fótons que são absorvidos, conforme elespassam através de um objeto de espessura X é determinadapor quantos fótons são transmitidos (IBtB) / se comparadocom o número de fótons no feixe incidente (IBob) · 0 grauaté o qual os fótons são atenuados, conforme eles passamatravés de matéria é uma propriedade de materiais que podeser medida, é denominado o coeficiente de atenuação (□) comunidades de cm"1. As diferenças nos coeficientes deatenuação linear permitem um contraste de imagem de raiosX, com o contraste mais alto sendo entre áreas de atenuaçãoalta e baixa.O coeficiente de absorção linear é proporcional àdensidade do material atravessado, e o valor tabuladofreqüentemente é expresso como μ/ρ. Este valor é denominadoo coeficiente de absorção de massa e é independente doestado físico do material (sólido, líquido ou gasoso).

A refração de luz conforme ela passa de um meio paraum outro foi primeiramente descoberto por Willebrord Snell,e a lei que define este processo é conhecida como lei deSnell. Matematicamente, esta relação é definida pelaequação a seguir:

n, sin(#,) = n2 sin(#2)

onde o meio incidente é o meio Ieo meio refratado é omeio 2 .

A passagem de uma onda eletromagnética passando de ummeio para um outro é análoga à luz visível passando atravésde um meio, com o desvio dependendo da diferença de índice.Usando o exemplo clássico de luz visível, a luz se movendode um índice de refração para um meio com um índice derefração mais alto pode ser ref ratada. Este exemplo écomumente usado para demonstrar a refração de luz visível,mas a lei também se aplica a raios X. Contudo, para raiosX, as partes reais dos índices de refração complexos sãomenores do que a unidade e podem ser expressas pela equaçãoa seguir:

η-\-δ

Quando se usam raios X de energia alta e materiais com umnúmero atômico médio baixo, uma aproximação para δ éprovida pela equação a seguir:

<formula>formula see original document page 31</formula>

onde N é o número de elétrons por unidade de volume domaterial de amostra, rBeB é o raio de elétron clássico e □é o comprimento de onda de raios X. Usando-se estasequações, pode-se mostrar que para uma interface linearentre duas regiões com índices de refração distintos, umfóton incidente será defletido em um ângulo D9..aproximadopela equação a seguir:

ΑΘ = (n, -h2)tan#,

Os fótons podem primariamente sofrer três eventos,quando encontram um objeto: eles podem passar através delesem qualquer interação, eles podem ser absorvidos atravésdo efeito fotoelétrico, ou eles podem sofrer um evento dedispersão. Em sua definição mais geral, uma dispersão é umdesvio angular no percurso de um fóton secundário a umainteração com um outro objeto. As características do fóton,o meio em que está viajando e as propriedades do objeto queele encontra têm um impacto profundo sobre o resultado dainteração.

As interações que ocorrem sem uma perda outransferência de energia são elásticas e as interações deraios X que ocorrem sem uma perda de energia associada nofóton incidente são referidas como uma dispersão elástica,ou uma dispersão coerente. Em um evento de dispersãocoerente, a energia do fóton de raios X primário éprimeiramente absorvida completamente e, então, reemitidapelos elétrons de um único átomo. Não há perda de energialíquida na interação, mas a direção da reemissão de fóton écompletamente arbitrária. Para uma formação de imagemmédica, interações de dispersão coerente são bem menossignificativas do que interações fotoelétricas ou eventosde dispersão que ocorrem com uma perda de energia,conhecida como uma dispersão incoerente.

Nas faixas de energia usadas em formação de imagem dediagnóstico, a interação de dispersão que é dominante efreqüentemente problemática é uma dispersão incoerente.Este efeito é conhecido como dispersão de Compton. Umainteração de dispersão de Compton pode ser descrita comouma colisão entre um fóton de raios X e um elétron no nívelde energia externo de um átomo. A energia ligando oselétrons externos é mínima, e toda a energia perdida nainteração entre o fóton e o elétron é transferida comoenergia cinética para o elétron. Esta transferência deenergia resulta em um fóton com energia diminuída, oucomprimento de onda aumentado, e a ejeção do elétronimpactada a partir do átomo. Energia e momento sãoconservados na colisão, de modo que a energia e o desvioangular do fóton disperso dependem da quantidade de energiatransferida para o elétron. A equação de dispersão deCompton usada para descrição da mudança no comprimento deonda é provida pela equação a seguir:

<formula>formula see original document page 33</formula>

onde λ é o comprimento de onda de fóton incidente e λ' é ocomprimento de onda de fóton disperso.

Os fótons de raios X de energia alta tipicamentetransferem uma pequena quantidade de energia, tornando oângulo de dispersão pequeno em relação à trajetória inicialdo fóton. Inversamente, uma dispersão de fótons de raios Xde energia mais baixa é de natureza mais isotrópica. Oproblema na radiografia convencional é que, embora os raiosX de energia mais baixa usados em formação de imagem dediagnóstico sejam dispersos de forma isotrópica, aquelesfótons que são detectados são dirigidos para frente. Estesfótons dispersos podem ter uma energia e uma direçãosimilares, quando comparados com os fótons desejados usadospara a geração de uma imagem. A similaridade na energia ena direção torna sua remoção por grades antidispersão efiltros de energia difícil. Por esta razão, a dispersão deCompton pode reduzir a resolução e o contraste ao borrar aimagem resultante. Métodos engenhosos têm sido usados pararedução do impacto da dispersão de Compton sobre umaradiografia, mas nenhuma técnica de formação de imagemconvencional de raios X foi bem sucedida na eliminaçãocompleta deste efeito.

O desenvolvimento e o uso de sistemas de formação deimagem que usam radiação ionizante são permitidos efundamentados pela radiação eletromagnética usada paravisualização das estruturas internas de um objeto oupaciente. Uma radiação ionizante é definida como a radiaçãoa qual tem energia suficiente para fazer com que os átomospercam elétrons e se tornem íons. Uma formação de imagemcom raios X é a modalidade de formação de imagem ionizantemais comumente usada, mas outras modalidades de formação deimagem anatômica e funcional utilizam radiação ionizantepara a obtenção de uma informação de diagnóstico. Umaconseqüência inevitável do uso de radiação ionizante é adose associada ao seu uso, e um entendimento de como umadose é medida e os efeitos associados na saúde sãoessenciais. Como com outros sistemas de medição, aquantificação de exposição à radiação evoluiu e mudounumerosas unidades de produção e métodos.

Uma dose é definida como a quantidade de radiaçãoexposta a ou absorvida por uma pessoa ou um objeto. 0Roentgen é uma unidade de exposição usada para medição daionização produzida por ar em raios X ou radiação gama. Adeterminação da exposição em termos de Roentgens envolvedeterminar a soma das cargas elétricas de todos os ions deum sinal produzidas no ar, quando todos os elétronsliberados por fótons em um elemento de volume de ar foremcompletamente parados no ar, dividida pela massa do ar noelemento de volume. Um Roentgen (R) é definido como 2.58 χ10P~4P Coulombs de carga produzidos por raios X ou raiosgama por quilograma de ar. O Roentgen também é definidocomo a quantidade de radiação χ e/ou gama que produz umacarga de 1 esu (2.08 χ IOP9p pares de ion) em 1 cm3 de arseco à temperatura e à pressão padronizadas. 0 uso doRoentgen é limitado à medição de radiação χ e gama e, deforma mais importante, não é uma medida de dose absorvida.Seu uso não é comum em dispositivos de formação de imagemmédica, mas seu uso persiste, porque a medição de ionizaçãode ar ainda é amplamente usada em outras áreas.

Uma medição mais útil de radiação para aplicações deformação de imagem biológica leva em consideração a dose deradiação absorvida por uma pessoa ou um objeto, a qual éexpressa em rad. Um rad é igual a 100 ergs (1 erg = 10P~7PJ) de energia absorvida por 1 grama de tecido. A unidadeinternacionalmente adotada de radiação absorvida é o gray eé igual a 100 rads. Um rad ou gray não é uma medida deenergia total, é uma medida de quanta dose é absorvida porgrama de tecido. De modo a determinar quanta energia totalfoi enviada, deve-se conhecer a quantidade de tecidoexposto. Ambos o rad e o gray provêem uma medida de doseabsorvida, mas ainda é apenas uma medida da quantidade deenergia deixada para trás em um tecido.

Além de se determinar o efeito de tipos de radiação emparticular, o tipo de tecido sendo exposto também tem umimpacto sobre o efeito geral. Certos tipos de tecido sãomais sensíveis à radiação do que outros, com alguns dosmais sensíveis sendo rapidamente de divisão de células,tais como células tronco hematopoiéticas, epitéliointestinal e células espermatogênicas. Um termo conhecidocomo a dose efetiva é calculado pela adição do produto dasdoses equivalentes dos tipos de tecidos irradiados e seufator de atribuição de peso expresso pela equação a seguir:

<formula>formula see original document page 36</formula>

Os sistemas biológicos se baseiam em um sistemahipercomplexo de moléculas e estruturas para a realizaçãode funções necessárias para a vida. Uma radiação ionizantepode perturbar as operações celulares as quais podem levara uma perda de função ou à morte da célula. As moléculas nocorpo são unidas por ligações químicas e interagem em umaseqüência bem definida, freqüentemente ajudada por enzimase outro maquinário biológico. A energia liberada deionização pode quebrar as ligações químicas, potencialmentemudando o formato e a função destas moléculas. 0 impacto nacélula é dependente de quais partes da célula sãoperturbadas e quantos eventos ocorrem em uma dadaquantidade de tempo.

Um dos componentes mais sensíveis e críticos da célulaé seu DNA (ácido desoxirribonucléico) , o qual estáenvolvido em replicação celular, transcrição e subseqüentetranslação. Se um evento de ionização ocorrer no DNAlevando à ejeção de um elétron, uma carga elétrica pode seformar no DNA. Interações que ocorrem desta maneira sãodenominadas uma ação direta, pelo fato de o evento deionização ocorrer diretamente no DNA ou a partir de umamolécula vizinha. Aproximadamente 2/3 de geração de radicallivre de rasterização são classificados como uma açãoindireta, ocorrendo quando um elétron ejetado bate em umamolécula de água. Isto ioniza a molécula de água e podelevar a uma série de etapas para a criação de um radicallivre. Uma vez que um radical livre seja gerado, ele podereagir muito fortemente com outras moléculas pararestauração de uma configuração de elétron estável. Se umradical livre interagir com uma molécula de DNA, ele poderácriar um erro que não faz nada, causa uma disfunçãotemporária ou desestabiliza a célula, levando a umaeventual morte celular.

Uma exposição à radiação excessiva pode levar à mortecelular, o que pode ser manifestado de duas formas básicas.Uma ionização pode perturbar as funções celulares até oponto em que a célula não pode mais se sustentar, levando àmorte celular. Uma inibição mitótica também pode ocorrer,permitindo que a célula funcione, mas não mais se replique.Os efeitos que podem ter um impacto sobre o nível celularpodem ser escalonados para o órgão, sistema ou nível deorganismo. Uma dose de 100 gray no corpo inteiro pode levarà morte em de 24 a 48 horas. Uma dose de corpo inteiro de2,5 a 5 gray pode produzir morte em várias semanas. Umaexposição de radiação localizada a órgãos e outras partesdo corpo pode levar à morte celular focai e a umadisfunção, com o impacto de dano determinado, em parte,pela sensibilidade do tipo de tecido.

A morte celular é apenas uma conseqüência de exposiçãoà radiação ionizante, uma alteração de DNA podendo levar aerros na planta de DNA. 0 desenvolvimento de câncer é umresultado possível de danos de DNA a células somáticas.Erros no DNA podem levar a defeitos em regulagem celular, oque pode levar a uma proliferação descontrolada e aodesenvolvimento de câncer. A indução de erro no DNA decélulas de germe pode levar a defeitos hereditários quepodem não se manifestar por gerações.

DEI e Sistemas de DEI e Métodos Relacionados

Um sistema de DEI de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui pode incluir um cristal monocromadorúnico para rejeição de raios X particulares emitidos por umtubo de raios X. As Figuras IA a IC são um diagramaesquemático, uma vista em perspectiva de topo e uma vistaesquemática de lado - topo de um sistema de DEI, geralmentedesignado 100, incluindo um cristal monocromador único eoperável para a produção de imagens de um objeto 0 deacordo com uma modalidade do assunto descrito aqui. Ainda,as Figuras ID e IE são diagramas esquemáticos de um sistemade DEI 100 em modos diferentes de operação de acordo comuma modalidade do assunto descrito aqui. Com referência àsFiguras IA e IB, o sistema de DEI geralmente designado 100pode incluir um tubo de raios X XT operável para a produçãode um feixe de raios X policromático, geralmente designadoXB, ou uma pluralidade de feixes de raios X formando umleque em direções diferentes a partir de uma fonte pontualde tubo de raios X XT. 0 feixe de raios X XB pode incluirfótons tendo energias diferentes. Em um exemplo, o tubo deraios X XT é um tubo de raios X de tungstênio tendo umafonte pontual a partir da qual o feixe de raios X XB podeser emitido.

A Figura 2 é um diagrama esquemático de um tubo deraios X XT com base em um projeto de tubo de raios Xestacionário de acordo com uma modalidade do assuntodescrito aqui. Com referência à Figura 2, o tubo de raios XXT inclui um catodo C configurado para gerar um feixe deelétrons, geralmente designado EB. 0 catodo C é feito detungstênio. Uma voltagem alta é aplicada através do catodoC e do anodo A, o que cria uma diferença de potencial altaatravés de um interior de vácuo V de tubo de raios X XT. Umpotencial de voltagem pode ser aplicado ao anodo A atravésde uma conexão de anodo ANC. 0 tubo de raios X XT podeincluir um filamento F configurado para aquecimentodetector catodo C. 0 filamento F pode ser conectado a umsuprimento de potência por conexões de filamento FC.

O interior de vácuo V é definido dentro do alojamentode tubo de raios X XTH. OS elétrons podem ser ejetados deforma termônica a partir do catodo C pelo aquecimento docatodo C. Uma taça de focalização eletrostática EFCcircunda o ponto de ejeção de elétron, o que ajuda afocalizar a corrente de elétrons em direção ao anodo A.Ainda, os elétrons sendo emitidos a partir do catodo C sãofocalizados através do interior de vácuo V para o anodo A,com a velocidade através do espaço sendo determinada pelavoltagem aplicada através do circuito.

Os elétrons ejetados a partir do catodo C podem serdirigidos para e incidentes sobre um alvo de tungstênio Tde anodo A. Como resultado do impacto de elétrons sobre oalvo Ti o feixe XB é gerado. 0 feixe de raios X XB sai nointerior de vácuo V através de uma janela de raios X XW. 0feixe de raios X XB pode incluir linhas de emissãocaracterística e radiação bremsstrahlung.

Um exemplo de um gerador de raios X é o ISOVOLT TITAN160 disponível a partir da GE Inspection Technologies deAhrensburg, Alemanha. Outros tubos de raios X de exemploincluem a Série COMET MXR-160 de tubos de raios X, tal comoo tubo de raios X MXR-160HP/20, os quais estão disponíveisa partir da Comet AG de Flamatt, Suíça. Outros tubos deraios X de exemplo podem incluir aqueles que usem outrosanodos além daqueles de tungstênio, incluindo molibdênio,ferro e cobre. Outros tipos adequados de alvos incluem umalvo de hexaboreto de bário e um alvo de samário. Um alvode hexaboreto de bário pode produzir raios X a em torno de30 keV. Uma linha Kal de samário é de em torno de 4 0 keV.Em um exemplo, um anodo de um tubo de raios X pode ser umanodo rotativo a partir do qual feixes de raios X podem seremitidos. Em um outro exemplo, um anodo de um tubo de raiosX pode ser um anodo estacionário a partir do qual feixes deraios X podem ser emitidos.

Com referência, de novo, às Figuras IA e IB, umcolimador Cl pode ser posicionado para bloqueio de umaporção de feixe de raios X XB que caia fora de uma janelade aceitação angular de cristal monocromador MC. 0 sistema100 também pode incluir colimadores adicionais posicionadosentre o tubo de raios X XT e o cristal monocromador MC parabloqueio de uma porção de um feixe de raios X XB que caiafora de uma janela de aceitação angular de cristalmonocromador MC. Os colimadores podem definir uma fenda ouum orifício através do qual uma porção de feixe de raios XXB pode passar para o cristal monocromador MC. Ainda, oscolimadores podem ser feitos de qualquer material adequadopara bloqueio de feixes de raios X, tal como de chumbo. Umadistância X entre o tubo de raios X XT e o colimador Clpode ser de em torno de 100 milímetros (mm).

O cristal monocromador MC pode ser configurado para aseleção de uma energia predeterminada de uma porção defeixe de raios X XB incidente sobre ele. Em um exemplo, ocristal monocromador MC é um cristal monocromador desilício [333] adaptado para rejeição da maior parte dosfótons de feixe de raios X XB que não tenha uma energiadesejada. Para o caso de um tubo de raios X de tungstênio,pode haver uma faixa de energias de feixe que sejamrefletidas pelo cristal monocromador de silício. Nestecaso, as linhas de emissão característica dos feixes deraios X são de 59,13 keV (Kal) e 57,983 (Ka2), e aradiação bremsstrahlung que cai na janela de aceitaçãoangular do cristal monocromador. 0 brilho da radiaçãobremsstrahlung é várias ordens de magnitude menor do que asduas linhas de emissão Κα.

O feixe de raios X XB é difundido pelo cristalmonocromador MC em várias direções diferentes. Um colimadorC2 pode ser posicionado para bloqueio de uma porção defeixe de raios X XB que caia fora de uma janela deaceitação angular de um cristal analisador AC. O colimadorC2 pode definir uma fenda ou um orifício através do qualuma porção de feixe de raios X XB pode passar em direção aocristal analisador AC para interceptação pelo cristalanalisador AC. Em um exemplo, uma distância Y entre ocristal monocromador MC e o cristal analisador AC pode serde em torno de 5 00 mm.

O cristal analisador AC pode ser rodado para a mediçãoda quantidade de radiação viajando em uma direção emparticular. A função de sensibilidade angular do sistema decristal é denominada a curva de balanço intrínseca, e estapropriedade é usada para a geração de um contraste derefração de imagem. Se um fóton de raios X for desviado emdireção ao pico da curva de balanço, sua refletividade, eesta intensidade diminuirá. Se um aspecto de objeto fizercom que um fóton seja defletido para baixo na curva debalanço, ou para longe da posição de ref letividade de pico,ele causará uma redução na intensidade.

A amostra ou o objeto pode ter a imagem formada em arou imerso em um meio de acoplamento, tal como água. 0 usode um meio de acoplamento pode ser feito para redução dogradiente de índice entre o ar e o objeto a ter a imagemformada, desse modo permitindo que os raios X incidentespassem para a amostra, sem experimentarem uma refraçãosignificativa na interface de ar - objeto. Isto não énecessário para a maioria dos objetos, mas é uma aplicaçãodo método de DEI e pode ser usado para melhoria docontraste interno de um objeto.

Em um exemplo, o cristal monocromador MC é um cristalsimétrico o qual é estreito em uma dimensão. Os planos deretículo de um cristal simétrico (as camadas atômicas quecontribuem para a dispersão do feixe de raios X) sãoparalelos à superfície do cristal. Um cristal simétricopreserva a divergência e o tamanho do feixe entrando. Emcomparação, um cristal assimétrico modifica a divergência eo tamanho do feixe entrando. Neste exemplo de cristalmonocromador MC sendo um cristal simétrico, uma formação deimagem bidimensional de campos de formação de imagemgrandes (por exemplo, campos de formação de imagem de emtorno de 100 mm por 100 mm) pode ser obtida pela varredurade um objeto de amostra e um detector usando um cristalsimétrico. Uma vantagem de exemplo de um cristal simétricoem relação a um cristal assimétrico é que o cristalassimétrico requer um cristal monocromador grande parapreparação do feixe de formação de imagem (por exemplo,seleção e colimação de feixes de raios X) , impondo umalimitação severa na perfeição do cristal grande. Ainda, otamanho de um cristal assimétrico aumenta com uma energiade feixe de raios X crescente, desse modo o tornandoimpraticável para raios X de em torno de 59,13 keV. Emcontraste, por exemplo, um cristal monocromador simétricousado de acordo com o assunto descrito aqui pode utilizarraios X de 59,13 keV com um cristal de tamanho modesto deem torno de 3 0 mm de comprimento.

Com referência, de novo, às Figuras IA e 1B, um objetoO pode ser posicionado no percurso do feixe de raios X XBpor um suporte de varredura ST para formação de imagem doobjeto O. O objeto O pode ser varrido perpendicularmente àdireção de feixe de raios X XB, conforme indicado pela setaA. Durante uma varredura do objeto O, o feixe de raios X XBpode passar através do objeto 0 e pode ser analisado pelocristal analisador AC, o qual pode ser um cristal desilício [333] que combine com o cristal monocromador MC. 0feixe de raios X XB incidente sobre o cristal analisador ACpode difratar para interceptação por um detector digital(ou placa de imagem) DD. O detector digital DD podedetectar o feixe de raios X XB interceptado e gerar sinaiselétricos representativos dos feixes de raios Xinterceptados.

Em um exemplo, um sistema de varredura de fonte delinha pode ser utilizado. Em um exemplo, o sistema devarredura pode ter uma correlação de 1:1 entre o objeto e odetector.

Os sinais elétricos podem ser comunicados para umcomputador C para uma análise de imagem e exibição para umoperador. A imagem representada pelos sinais elétricos podeincluir contribuições a partir das energias Kal e Ka2 naimagem resultante. Em um exemplo, a energia de interesse éa energia Kal de 59,319 keV. Neste exemplo, os aspectos deimagem produzidos pela energia Ka2 podem ser removidosatravés de um processamento de imagem. Se aspectos criadospela porção Ka2 do feixe de raios X estiverem a umadistância menor do que a resolução desejada, então, os doispoderão ser usados em conjunto e reduzir o tempo de imagemgeral requerido. Para aplicações de alta ressonador, aporção de energia Ka2 pode causar um efeito de sombreamentoe pode ser removida através de um processamento de imagem.

0 computador C pode ser configurado para gerar uma imagemde absorção, uma imagem mostrando efeitos de refração e umaimagem descrevendo uma dispersão de ângulo ultrapequeno,cujos tipos são descritos em maiores detalhes abaixo.

Com referência, particularmente, à Figura 1B, ocristal monocromador MC pode propagar o feixe de raios X XBcomo um feixe em leque. 0 feixe em leque pode ser colimadocom colimadores para blindagem contra raios X indesejados,resultando em imagens de DEI claras e baixa dose de pessoa.Em contraste com um feixe bidimensional, um feixe em lequepode ser mais prontamente controlado para a blindagem dosraios X indesejados.

Com referência ã Figura IC, as distâncias de exemplosão mostradas entre uma fonte S da emissão de radiação deraios X a partir do tubo de raios X XT (mostrado nasFiguras IA e 1B) para o cristal monocromador MC, o objetoO, o cristal analisador AC e o detector DD. Os componentespodem ser espaçados uns dos outros em outras distânciasadequadas, dependendo da aplicação. Neste exemplo, osistema de DEI 100 é configurado para mamografia.

Com referência, agora, às Figuras ID e IE, conformedeclarado acima, estas figuras mostram o sistema de DEI 100em modos de operação diferentes. As linhas de emissãocaracterística Kal Kl e Ka2 K2 do feixe de raios X sãogeradas pelo tubo de raios X XT. As linhas de emissão KalKl e Ka2 K2 se originam da mesma fonte pontual PS. Conformedeclarado acima, o cristal monocromador MC rejeita a maiorparte dos fótons do feixe de raios X que não tenham aenergia desejada. Neste caso, as linhas de emissão Kal Kl eKa2 K2 e a radiação bremsstrahlung passam pelo cristalmonocromador MC e são redirigidas para o cristal analisadorAC, conforme mostrado.

O colimador C2 é posicionado em um percurso de linhasde emissão Kal Kl e Ka2 K2. O colimador C2 define umafenda ajustável através da qual as linhas de emissão podemser seletivamente passadas em direção ao cristal analisadorAC. No primeiro modo operacional mostrado na Figura 1D, afenda é ajustada para uma abertura X, 0,6 mm para umadistância de em torno de 400 mm a partir da fonte pontualPS, e posicionada de modo que a linha de emissão Kal Klpasse através do colimador C2 e Κα2 K2 seja bloqueada.Assim, o colimador C2 remove todos os raios X exceto pelosraios X a partir da linha de emissão Kal Kl e uma faixamuito estreita de radiação bremsstrahlung. Neste modo, ofeixe não é divergente e, assim, o objeto Oeo detector DDsão varridos na mesma velocidade de varredura, em direçõesopostas. Este modo produz uma resolução fora de planomáxima possível (a direção de contraste de DEI) , mas aocusto de remover uma porção dos raios X do feixe de raiosX, desse modo se necessitando de um tempo de exposiçãoaumentado. A fonte pontual virtual para o objeto 0 édesignada VPS.

Com referência, agora, à Figura IE, no segundo modooperacional, as linhas de emissão Kal Kl e Ka2 K2 e aradiação bremsstrahlung em energias próximas são passadasatravés do colimador C2. A fenda do colimador C2 é ajustadapara uma abertura de X, 2, 0 mm a uma distância de em tornode 4 00 mm da fonte pontual PS e posicionada de modo que aslinhas de emissão Kal Kl e Ka2 K2 e a radiaçãobremsstrahlung passem pelo colimador C2. Neste modo, adivergência de feixe é levada em consideração. De modo a seevitar borrar a imagem, o objeto Oeo detector DD podemser varridos na mesma velocidade angular. As velocidades devarredura relativas do detector DD e do suporte de amostrano qual o objeto 0 é colocado podem ser determinadas peladistância de fonte a objeto e pela distância de fonte adetector (onde as distâncias são tomadas ao longo dopercurso de feixe). A divergência de feixe neste modo podelevar a uma resolução mais baixa fora de plano, mas estemodo tem a vantagem de passar mais raios X e, assim,permitir um tempo de exposição mais rápido. A fonte pontualvirtual para o detector DD é designada DVPS. As porções decírculo Cl e C2 são centralizadas nos pontos de fontevirtual para o objeto Oeo detector DD, respectivamente.

Ainda, em uma modalidade de uso do segundo modo, aradiação bremsstrahlung em energias de raios X que sejamdiferentes das linhas K alfa pode ser capturada. Assim,nesta modalidade, o sistema pode ser sintonizado em energiade raios X e não está limitado a energias de emissãocaracterística. Esta funcionalidade pode ser obtida pelamudança do ângulo incidente do cristal monocromador e doanalisador de cristal. Em uma modalidade, estafuncionalidade pode ser obtida pela mudança do ângulo deincidência para 11,4 graus, seguindo a lei de Bragg, esubstituindo-se o filtro de cobre por um filtro dealumínio. Neste exemplo, uma formação de imagem podeocorrer na energia de raios X de 3 0 keV. Energias de raiosX mais baixas do que energias de linha de emissão detungstênio podem ser utilizadas para objetos relativamentefinos.

Em um exemplo, o filtro de cobre pode ser configuradopara remoção de em torno de 19 keV de radiaçãobremsstrahlung para redução ou eliminação de reflexõesindesejadas de cristal e harmônicos. As imagens têm opotencial de serem degradadas, sem esta filtração.

A Figura 3 é uma vista esquemática de topo que ilustrao sistema de DEI 100 das Figuras IA a IE de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui. Com referência àFigura 3, o feixe de raios X XB é gerado por uma fonte detubo de raios X XT. Os colimadores C1 e C2 bloqueiam oespalhamento da porção de feixe de raios X XB que passa emdireção ao cristal analisador AC para um ângulo de em tornode 5,7 graus a partir da fonte de tubo de raios X XT. Aporção de feixe de raios X XB que passa através doscolimadores C1 e C2 é a porção de feixe de raios X quepassa através das fendas nos colimadores.

O sistema 100 pode incluir detectores de iodeto desódio de analisador direito e esquerdo Dl e D2,respectivamente, e detectores de iodeto de sódio demonocromador direito e esquerdo D3 e D4, respectivamente,os detectores Dl a D4 são configurados para um alinhamentode analisador. Estes detectores são usados para a mediçãoda intensidade do feixe de raios X difratado sendo emitidoa partir do cristal monocromador MC, ou do analisador AC.Para um alinhamento de sistema, os detectores Dl e D2 sãocolocados no feixe de raios X XB pós-cristal analisador AC.Se o cristal analisador não for sintonizado para o ângulodesejado, a intensidade medida pelos detectores Dl e D2mostrará isto, e o sistema poderá ser ajustado. 0 mesmo éverdadeiro para os detectores no feixe de raios X XB pós-cristal monocromador MC. Além disso, os detectores Dl a D4podem ser usados para a medição do feixe de raios X XB emtempo real e para ajuste do chi de cristal analisador, Dl,e D2, (ângulo conforme medido em torno do eixo geométricoao longo do percurso de feixe de raios X) ou do chi decristal monocromador, D3 e D4. 0 uso destes detectores paraa regulagem, a medição e o ajuste do cristal analisador ACe do cristal monocromador MC pode ser importante para umaaquisição bem sucedida de imagem de DEI.

A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um processo deexemplo para formação de imagem do objeto 0 pelo uso dosistema de DEI 100 mostrado nas Figuras IA a IE, de acordocom uma modalidade do assunto descrito aqui. Com referênciaà Figura 4, no bloco 4 00, um primeiro feixe de raios X podeser gerado, que tem uma distribuição de energiapolicromática. Por exemplo, o feixe de raios X XB geradopelo tubo de raios X XT pode ter uma distribuição deenergia policromática. Ainda, por exemplo, o tubo de raiosX XT pode ser regulado para uma potência de pelo menos 50kW para a geração do feixe de raios X. Na alternativa, porexemplo, a potência do tubo de raios X XT pode ser reguladapara menos de 5 0 kW (em torno de 3 0 kW) para algumasaplicações mediais, pesquisa e desenvolvimento, formação deimagem de animal pequeno, etc. A vantagem do uso de menospotência é um custo reduzido. 0 primeiro feixe de raios Xpode ter uma energia de feixe variando de em torno de 10keV a em torno de 6 0 keV. Em um exemplo, o primeiro feixede raios X pode ser gerado por um síncrotron.

No bloco 4 02, o cristal monocromador MC pode serposicionado em uma posição predeterminada parainterceptação do primeiro feixe de raios X, de modo que umsegundo feixe de raios X tendo um nível de energiapredeterminado seja produzido. Por exemplo, uma superfíciede cristal monocromador MC pode ser posicionada no percursodo feixe de raios X XB para interceptação do feixe.Conforme declarado acima, o cristal monocromador MC podeser adaptado para rejeitar a maioria dos fótons do feixe deraios X XB, de modo que não tenham uma energia desejada.Assim, um segundo feixe de raios X resultante pode serproduzido, que tem um nível de energia predeterminado. Emum exemplo, uma superfície do cristal monocromador MC podeser posicionada em um ângulo entre em torno de 5 graus e 20graus com respeito a um percurso de feixe de raios X XBincidente sobre a superfície do cristal monocromador MC.

Neste exemplo, os ângulos podem ser usados para umareflexão [333] . Alternativamente, outros ângulos adequadospodem ser usads no posicionamento da superfície do cristalmonocromador MC. Em um outro exemplo, uma superfície decristal monocromador MC pode ser posicionada em um ânguloentre em torno de 1 grau e 2 0 graus com respeito a umpercurso de feixe de raios X XB incidente sobre asuperfície do cristal monocromador MC. Em um outro exemplo,uma superfície de cristal monocromador MC pode serposicionada em um ângulo entre em torno de 1 grau e 2 0graus com respeito a um percurso de feixe de raios X XBincidente sobre a superfície do cristal monocromador MC. Seambas as reflexões [333] e [111] forem usadas, a faixaangular poderá estar entre em torno de 1 grau e em torno de40 graus da faixa de energia de 10 a 70 keV.

No bloco 4 04, o objeto O pode ser posicionado em umpercurso do segundo feixe de raios X par transmissão dosegundo feixe de raios X através do objeto O e uma emissãode um feixe transmitido a partir do objeto O. Por exemplo,o objeto 0 pode ser posicionado em um suporte de varreduraST para movimento do objeto O no percurso do feixe de raios X.

No bloco 4 06, o feixe de raios X transmitido pode serdirigido em um ângulo de incidência sobre o cristalanalisador AC. Por exemplo, o cristal analisador AC podeser posicionado no percurso do feixe de raios X transmitidoe em um ângulo para interceptação do feixe de raios X em umângulo de incidência. Pelo menos uma porção do feixeinterceptando o cristal analisador AC pode ser difratada emdireção ao detector DD.

No bloco 408, uma imagem de objeto 0 pode serdetectada a partir do feixe difratado a partir do cristalanalisador AC. Por exemplo, o detector DD pode detectar ofeixe difratado a partir do cristal analisador AC. O feixedifratado pode ser detectado por um dos detectores deexemplo a seguir: um detector configurado para digitalizaruma imagem detectada; um filme de radiografia; e uma placade imagem. Em um exemplo, a imagem de um objeto pode serdetectada a partir de um feixe difratado a partir de umanalisador de cristal em um pico de uma curva de balanço doanalisador de cristal e/ou próximo de um pico de uma curvade balanço do analisador de cristal. A imagem detectadapode ser processada e apresentada para um usuário atravésde um computador C para apresentação para um usuário.

Em um outro exemplo de detecção da imagem do objeto,uma primeira imagem de ângulo de objeto 0 pode serdetectada a partir de um primeiro feixe difratado emitido apartir do cristal analisador AC posicionado em uma primeiraposição angular. A primeira imagem de ângulo de objeto 0pode ser detectada em uma regulagem de ângulo de curva debalanço baixo de cristal analisador AC. Ainda, uma segundaimagem de ângulo de objeto 0 pode ser detectada a partir deum segundo feixe difratado emitido a partir do cristalanalisador AC posicionado em uma segunda posição angular. Asegunda imagem de ângulo de objeto 0 pode ser detectada emuma regulagem de ângulo de curva de balanço alto do cristalanalisador AC. As primeira e segunda imagens de ângulopodem ser combinadas pelo computador C para a derivação deuma imagem de refração. Ainda, o computador C pode derivaruma imagem de densidade de massa de objeto 0 a partir daimagem de ref ração. A imagem de densidade de massa pode serapresentada para um usuário através de um visor decomputador C.

A Figura 5 é uma vista lateral de cristal analisadorAC de sistema de DEI 100 mostrado nas Figuras IA a 1E, e 3,de acordo com uma modalidade do assunto descrito aqui. Comreferência à Figura 5, a difração de linhas de emissãocaracterística Kal e Ka2 a partir da superfície do cristalanalisador AC é mostrada. A acomodação de mais de umaenergia de raios X pode resultar em um fluxo de raios Xmelhorado.

Em uma outra modalidade, um sistema de DEI de acordocom o assunto descrito aqui pode incluir um projeto decristal de não combinação para rejeição de raios X emparticular emitidos por um tubo de raios X. neste projeto,a linha de emissão Ka2 do feixe de raios X pode sereliminada no monocromador. As Figuras 6A e 6B são umdiagrama esquemático e uma vista em perspectiva de topo,respectivamente, de um sistema de DEI, geralmente designado600, que inclui cristais monocromadores não combinados eoperáveis para a produção de imagens de um objeto 0 deacordo com uma modalidade do assunto descrito aqui. Comreferência às Figuras 6A e 6B, o sistema de DEI 600 incluium tubo de raios X XT operável para a produção de um feixede raios X XB. O colimador Cl pode ser posicionado parabloqueio de uma porção de feixe de raios X XB que caia forada janela de aceitação angular de um primeiro cristalmonocromador MCl. A porção não bloqueada de feixe de raiosX XB pode interceptar o primeiro cristal monocromador MCI,o qual refrata a porção não bloqueada em uma direção parainterceptação por um segundo cristal monocromador MC2. 0primeiro cristal monocromador MCl pode ser sintonizado paraum ângulo em particular usando-se a lei de Bragg paraseleção de uma janela muito estreita de energias de fótonpara resultar em um feixe monocromático difratado dirigidopara o segundo cristal monocromador MC2. Devido àdivergência de feixe de raios X XB de tubo de raios X XT, oprimeiro cristal monocromador MCl pode difratar uma faixade energias, as quais podem incluir as linhas de emissãocaracterística Kal e Ka2 e a radiação bremsstrahlung emenergias próximas. Uma função de segundo cristalmonocromador MC2 é redirecionar o feixe para uma direçãoparalela ao feixe incidente e alinhada com o cristalanalisador AC. Quando se sintoniza o sistema para umaenergia em particular, o primeiro cristal monocromador éalinhado primeiramente e, então, o segundo cristal ésintonizado para se encontrar a posição do feixe.

Com o segundo cristal monocromador MC2 alinhado, ocristal analisador AC é varrido para se encontrar a posiçãodo feixe no cristal. 0 balanço do cristal para se encontrara posição de feixe é análogo à varredura de um disco derádio para se encontrar uma estação em particular, gerandouma elevação aguda na intensidade, quando a posição angulardo analisador estiver em alinhamento perfeito com o segundocristal monocromador. Uma vez que o cristal analisador ACesteja alinhado, o sistema está sintonizado e pronto parauso.

Os primeiro e segundo cristais monocromadores MCl eMC2, respectivamente, podem ser configurados em um projetode cristal não de combinação para rejeição de raios X emparticular emitidos por um tubo de raios X. Os cristaismonocromadores MCl e MC2 podem ser usados para a eliminaçãoda linha de emissão Ka2 de feixe de raios X XB, o que podeser obtido pela utilização da aceitação angular versusenergia para cristais diferentes. Em um exemplo, oscristais monocromadores MCl e MC2 podem ser cristaismonocromadores de germânio [333] e silício [333] ,respectivamente.

A Figura 7 é um fluxograma que ilustra um processo deexemplo para a formação de imagem do objeto 0 pelo uso dosistema de DEI 600 mostrado nas Figuras 6A e 6B, de acordocom uma modalidade do assunto descrito aqui. Com referênciaà Figura 7, no bloco 700, um primeiro feixe de raios X podeser gerado, que tem uma distribuição de energiapolicromática. Por exemplo, o feixe de raios X XB geradopelo tubo de raios X XT pode ter uma distribuição deenergia policromática. Ainda, por exemplo, o tubo de raiosX XT pode ser regulado para uma potência de pelo menos 50kW para a geração do feixe de raios X. 0 primeiro feixe deraios X pode ter uma energia de feixe que varia de em tornode 10 keV a em torno de 60 keV. Em um exemplo, o primeirofeixe de raios X pode ser gerado por um síncrotron.

No bloco 702, o cristal monocromador MCl pode serposicionado em uma posição predeterminada para ainterceptação do primeiro feixe de raios X, de modo que umsegundo feixe de raios X tendo um nível de energiapredeterminado seja produzido. "Por exemplo, uma superfíciedo cristal monocromador MCl pode ser posicionada nopercurso de feixe de raios X XB para interceptação dofeixe. Conforme declarado acima, o cristal monocromador MClpode ser adaptado para rejeitar a maior parte de fótons dofeixe de raios X XB que não tenha uma energia desejada.

Assim, um segundo feixe de raios X resultante pode serproduzido, que tem o nível de energia predeterminado. Em umexemplo, uma superfície de cristal monocromador MCl podeser posicionada em um ângulo entre em torno de 5 graus e 20graus com respeito a um percurso de feixe de raios X XBincidente sobre a superfície do cristal monocromador MCI.

No bloco 704, um cristal monocromador MC2 pode serposicionado para interceptação do segundo feixe de raios Xe para direcionamento do segundo feixe de raios X para ocristal analisador AC. Em um exemplo, o segundo cristalmonocromador MC2 pode ser posicionado de modo que o segundofeixe de raios X seja dirigido ao longo de um percursoparalelo a um percurso da porção de feixe de raios X XBpassando através do colimador Cl. Em um outro exemplo, oscristais monocromadores MCl e MC2 podem ser não combinados.

Em um outro exemplo, os cristais monocromadores MCl e MC2podem ser selecionados para rejeição de uma porçãopredeterminada de feixe de raios X XB. Em um outro exemplo,os cristais monocromadores MCl e MC2 podem ser um dentrecristais monocromadores de germânio [333] e silício [333].

No bloco 706, o objeto 0 pode ser posicionado em umpercurso do segundo feixe de raios X para transmissão dosegundo feixe de raios X através do objeto 0 e emissão deum feixe transmitido a partir do objeto 0. Por exemplo, oobjeto O pode ser posicionado em um suporte de varredurapara movimento do objeto 0 para o percurso do feixe deraios X.

No bloco 708, o feixe de raios X transmitido pode serdirigido em um ângulo de incidência sobre o cristalanalisador AC. Por exemplo, o cristal analisador AC podeser posicionado no percurso do feixe de raios X transmitidoe em um ângulo para interceptação do feixe de raios X em umângulo de incidência. Pelo menos uma porção do feixeinterceptando o cristal analisador AC pode ser difratada emdireção ao detector DD.

No bloco 710, uma imagem do objeto 0 pode serdetectada a partir do feixe difratado a partir do cristalanalisador AC. Por exemplo, o detector DD pode detectar ofeixe difratado a partir do cristal analisador AC. 0 feixedifratado pode ser detectado por um dos detectores deexemplo a seguir: um detector configurado para digitalizaruma imagem detectada; um filme de radiografia; e uma placade imagem. Em um exemplo, a imagem de um objeto pode serdetectada a partir de um feixe difratado a partir de umanalisador de cristal em um pico de uma curva de balanço doanalisador de cristal e/ou próximo de um pico de uma curvade balanço do analisador de cristal. Neste exemplo, ospicos podem ocorrer em aproximadamente metade de umalargura de Darwin da curva de balanço. A imagem detectadapode ser processada e apresentada para um usuário atravésde um computador C para apresentação para um usuário.

Em um outro exemplo de detecção da imagem do objeto,uma primeira imagem de ângulo de objeto 0 pode serdetectada a partir de um primeiro feixe difratado emitido apartir do cristal analisador AC posicionado em uma primeiraposição angular. A primeira imagem de ângulo de objeto 0pode ser detectada em uma regulagem de ângulo de curva debalanço baixo de cristal analisador AC. Ainda, uma segundaimagem de ângulo de objeto 0 pode ser detectada a partir deum segundo feixe difratado emitido a partir do cristalanalisador AC posicionado em uma segunda posição angular. Asegunda imagem de ângulo de objeto O pode ser detectada emuma regulagem de ângulo de curva de balanço alto do cristalanalisador AC. As primeira e segunda imagens de ângulopodem ser combinadas pelo computador C para a derivação deuma imagem de refração. Ainda, o computador C pode derivaruma imagem de densidade de massa de objeto 0 a partir daimagem de refração. A imagem de densidade de massa pode serapresentada para um usuário através de um visor decomputador C.

As Figuras 8 a 10 são gráficos de diagramas de Dumondde cristais de germânio [333] e silício [333] . Emparticular, a Figura 8 é um gráfico de um diagrama deDumond de cristais de germânio [333] e silício [333] nafaixa de comprimentos de onda correspondente à Kal e à Ka2de tungstênio. A Figura 9 é um gráfico de um diagrama deDumond de cristais de germânio [333] e silício [333] nafaixa de comprimentos de onda correspondente à Kal detungstênio. No comprimento de onda correspondente à Kal detungstênio (59,319 keV) , há uma superposição completa dogermânio [333] e do silício [333], desse modo indicando quenão há rejeição da energia Kal, conforme ela difrataratravés do primeiro cristal interceptado (isto é, umcristal monocromador de germânio) e do segundo cristalinterceptado (isto é, um cristal monocromador de silício).Contudo, a comprimentos de onda mais altos, há umaseparação dos comprimentos de onda que serão aceitos porcada cristal em um dado ângulo. Com referência à Figura 10,no comprimento de onda correspondente à Ka2 de tungstênio(57,982 keV) , não há uma superposição na aceitação decomprimento de onda de germânio [333] e silício [333].Aplicando-se isto a uma fonte à base de tungstênio,conforme descrito com respeito ao exemplo mostrado nasFiguras 6A e 6B, os cristais monocromadores de germânio esilício podem ser posicionados em uma geometria paralela,para se permitir a reflexão quase sem perda do comprimentode onda de Kal e a rejeição completa do comprimento de ondade Ka2.

A Figura 11 é uma vista lateral de um cristalmonocromador de germânio MCl e de um cristal monocromadorde silício MC2 de sistema de DEI 600 mostrado nas Figuras6A e 6B, de acordo com uma modalidade do assunto descritoaqui. Com referência à Figura 11, os cristaismonocromadores MCl e MC2 são mostrados em uma geometriaparalela para a provisão da reflexão quase sem perda decomprimento de onda de Kal e a rejeição completa docomprimento de onda de Ka2 para um tubo de raios X detungstênio.

Com referência, de novo, às Figuras 6A e 6B, a porçãode feixe de raios X XB passando pelos cristaismonocromadores MCl e MC2 é dispersa em várias direçõesdiferentes. Um colimador C2 pode incluir uma fenda ou umorifício posicionado para bloquear uma porção de feixe deraios X XB que caia fora de uma janela de aceitação angulardo cristal analisador AC.

O objeto O pode ser posicionado no percurso do feixede raios X XB para uma formação de imagem por um suporte devarredura ST. Durante uma varredura do objeto O, o feixe deraios X XB pode passar através do objeto O e pode seranalisado pelo cristal analisador AC, o qual pode ser umcristal de silício [333] que combine com o cristalmonocromador MC2. O feixe de raios X XB incidente nocristal analisador AC pode difratar para interceptação pelodetector digital DD. O detector digital DD pode detectar ofeixe de raios X XB interceptado e gerar sinais elétricosrepresentativos dos feixes de raios X interceptados paracomunicação para o computador C. O computador C podeanalisar a representação de sinal e exibir uma imagem doobjeto O para um operador. Em particular, o computador Cpode ser configurado para gerar uma imagem de absorção, umaimagem mostrando os efeitos de refração e uma imagemdescrevendo uma dispersão de ângulo ultrapequeno, cujostipos são descritos em maiores detalhes abaixo.

A Figura 12 é um diagrama esquemático de um sistema deDEI, geralmente designado 1200, que inclui cristaismonocromadores não combinados e operáveis para a produçãode imagens de um objeto O, de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui. Com referência à Figura 12, osistema de DEI 1200 pode incluir um tubo de raios X detungstênio operável para a produção de um feixe de raios XXB geralmente dirigido na direção indicada pela seta A. Umajanela de berílio (Be) BW pode ser posicionada em umaextremidade de saída de feixe BE de tubo de raios X XT parainterceptação do feixe de raios X XB. As funções da janelade Be BW incluem a filtração de raios X de energia baixa ea selagem do interior de vácuo do tubo de raios X XT. Ajanela de Be BW pode ser mantida em um alojamento Hlconfigurado para afixação à extremidade de saída de feixe BE.

Um filtro de alumínio (Al) AF pode ser posicionado ajusante da janela de Be BW para interceptação do feixe deraios X XB passando através da extremidade de saída defeixe BE. O filtro de Al AF pode ser mantido em umalojamento H2 configurado para afixação ao alojamento Hl dejanela de Be BW. O filtro de Al AF é usado para atenuaçãode raios X de energia mais baixa.

Um tanque de monocromador MT pode ser posicionado ajusante do filtro de Al AF para interceptação do feixe deraios X XB passando através do filtro de Al AF. O tanque demonocromador MT pode incluir os primeiro e segundo cristaismonocromadores não combinados MCl e MC2, respectivamente, eum par de colimadores Cl e C2, que definem, cada um, umafenda através da qual o feixe de raios X XB pode passar. 0tanque de monocromador MT pode incluir as extremidades El eE2 para entrada e saída, respectivamente, do feixe de raiosX XB. Os colimadores Cl e C2 podem colimar uma porção defeixe de raios X XB. Os primeiro e segundo cristaismonocromadores MCl e MC2, respectivamente, podem serconfigurados em um projeto de cristal de não combinaçãopara rejeição de raios X em particular emitidos por um tubode raios X. Os cristais monocromadores MCl e MC2 podem serusados para a eliminação da linha de emissão Ka2 de feixede raios X XB. Em um exemplo, os cristais monocromadoresMCl e MC2 podem ser cristais monocromadores de germânio[333] e silício [333], respectivamente. O tanque demonocromador MT pode alojar mecanismos para rotação doscristais monocromadores MCl e MC2, conforme descrito aqui,para a seleção de uma energia de feixe de raios X XB.

O sistema 1200 pode incluir um outro colimador C3, umacâmara de íon IC, e um conjunto de obturador SA posicionadoa jusante do tanque de monocromador MT. Na extremidade desaída E2 de tanque de monocromador MT, pelo menos umaporção de feixe de raios X XB pode passar através de umafenda definida no colimador C3 posicionado a jusante dotanque de monocromador MT para uma colimação de feixe deraios X e para bloqueio de uma porção de feixe de raios XXB. A câmara de íon IC é usada para a medição do fluxo deraios X usando-se o princípio que os fótons de raios Xpassando através da câmara podem se ionizar e criar umavoltagem. O conjunto de obturador SA pode ser operado paraseletivamente bloquear e deixar passar um feixe de raios XXB, desse modo provendo a exposição seletiva do objeto O aofeixe de raios X XB.

0 objeto O pode ser mantido por um conjunto de suportede varredura SSA para varredura através do percurso defeixe de raios X XB durante uma formação de imagem. Duranteuma varredura do objeto O, o feixe de raios X XB podepassar através do objeto 0 e pode ser analisado por umcristal analisador AC, o qual pode ser um cristal desilício [333] que pode combinar com um segundo cristalmonocromador MC2. O cristal analisador AC pode ser rotativopara um ângulo apropriado com respeito ao cristalmonocromador MC2, conforme descrito aqui. 0 feixe de raiosX XB incidente no cristal analisador AC pode difratar parainterceptação por um detector digital DD móvel. 0 detectordigital DD pode detectar o feixe de raios X XB interceptadoe gerar sinais elétricos representativos dos feixes deraios X interceptados para comunicação para um computadorC. 0 computador C pode analisar a representação de sinal eexibir uma imagem do objeto 0 para um operador. Emparticular, o computador C pode ser configurado para geraruma imagem de absorção e uma imagem mostrando os efeitos derefração, cujos tipos são descritos em maiores detalhesabaixo. 0 sistema de DEI 1200 também pode ser modificado deacordo com as técnicas de DEI para exibição de uma imagemmostrando efeitos de uma dispersão de ângulo ultrapequeno.

Uma mesa T pode incluir um topo de granito GT tendouma superfície de topo na qual o tanque de monocromador MT,o colimador C3, a câmara de íon IC e o conjunto deobturador SA podem ser posicionados. A mesa T pode incluiruma pluralidade de pernas L que incluem, cada uma, um calçode borracha RP posicionado entre uma extremidade de fundo eum piso F para amortecimento de vibrações paraestabilização do sistema 1200, conforme descrito em maioresdetalhes abaixo. A mesa.T pode incluir um braço tangente TAconfigurado para mover o cristal analisador AC para cima epara baixo em uma direção vertical.

As Figuras 13 a 16 são diagramas esquemáticos de umarranjo de exemplo do tubo de raios X XT e do tanque demonocromador MT tendo um único cristal monocromador MC emum andaime, geralmente designado SC, de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui. Em particular, aFigura 13 é um diagrama esquemático de uma vista lateral doarranjo de exemplo. Com referência à Figura 13, o andaimeSC inclui uma pluralidade de plataformas PL e hastes RDafixadas umas às outras para posicionamento do tubo deraios X XT (uma porção do qual sendo posicionada noorifício indicada pelo rótulo de referência XT) comrespeito ao tanque de monocromador MT. 0 tubo de raios X XTe o tanque de monocromador MT podem ser precisamenteposicionados um com respeito ao outro, de modo que o feixede raios X XB emitido a partir do tubo de raios X XT possaentrar no tanque de monocromador MT através de uma aberturaAl, e de modo que o feixe de raios X XB caia na janela deaceitação angular do cristal monocromador MC. 0 feixe deraios X XB difratando a partir do cristal monocromador MCpode sair do tanque de monocromador MT através da aberturaA2. As distâncias indicadas pelos números nas Figuras 13 a16 são em polegadas, a menos que indicado de outra forma.

A Figura 14 é um diagrama esquemático de uma vista detopo do arranjo de exemplo mostrado na Figura 13. Comreferência à Figura 14, o feixe de raios X XB é mostradoformando um formato em leque se estendendo a partir de umponto P no tubo de raios X XT.

As Figuras 15 e 16 são diagramas esquemáticos de umaoutra vista lateral e de uma outra vista de topo,respectivamente, do arranjo de exemplo mostrado nas Figuras13 e 14. Com referência às Figuras 15 e 16, o arranjo émostrado sem as placas laterais e as placas de topo,respectivamente, de modo a ilustrar a blindagem S. Ablindagem S pode funcionar para impedir a emissão de feixede raios X XB em direções indesejadas. Uma blindagemadicional pode ser utilizada para proteção. Ainda, umablindagem adequada pode ser provida em um dispositivoclinico, conforme necessário.

As Figuras 17 a 26 são imagens de porções de exemplode um sistema de DEI de acordo com uma modalidade doassunto descrito aqui. Em particular, com referência àFigura 17, uma imagem é mostrada de uma porção de saida defeixe de raios X de tubo de raios X XT. Os feixes de raiosX podem ser emitidos a partir do tubo de raios X XT eatravés de uma janela de Be BW, a qual é afixada ao tubo deraios X XT e posicionada para interceptação dos feixes deraios X. a janela de Be BW é adaptada com duas camadas deblindagem interna de chumbo (Pb) PS.

A Figura 18 é uma outra imagem da porção de saída defeixe de raios X de tubo de raios X XT mostrada na Figura17. Nesta imagem, o filtro de Al AF e o colimador Cl sãoafixados ao tubo de raios X XT e posicionados parainterceptação dos feixes de raios X. o filtro de Al AF temem torno de 2 mm de espessura. 0 colimador Cl inclui umafenda SL para passagem de feixes de raios X. neste exemplo,o colimador Cl é feito de tântalo (Ta) e tem em torno de1/8" (3,17 5 mm) de espessura. Em um exemplo, a fenda édimensionada para ser ligeiramente maior do que o tamanhopontual no tubo de raios X. Em um exemplo, a fenda é de 1,0mm e o tamanho de ponto no tubo de raios X é de 0,4 mm. Afenda pode prover um feixe em leque colimado verticalmente.

A Figura 19 é uma imagem do filtro de Al AF, docolimador Cl e de um outro colimador C2. Nesta imagem, oscomponentes estão desmontados, para fins de ilustração. Oscomponentes podem ser adaptados em conjunto adjacentes unsaos outros no estado montado.

As Figuras 20 e 21 são imagens de uma tampa deblindagem e de um tubo de raios X. A Figura 20 é uma imagemde uma tampa de blindagem Sl que está desmontada e cortada,mas não flexionada, para adaptação à extremidade de tubo deraios X XT. A Figura 21 é uma imagem da tampa de blindagemSl em uma extremidade de tubo de raios X XT para fins deprevenção da emissão indesejada de feixes de raios X apartir da extremidade de tubo de raios X XT. A tampa deblindagem Sl é uma chapa de chumbo de 1/8" (3,175 mm) que écortada e flexionada no formato de uma tampa para adaptaçãoà extremidade de tubo de raios X XT.

A Figura 2 2 é uma imagem de um tanque de monocromadorMT incluindo a blindagem de chumbo S3 para prevenção daemissão indesejada de feixes de raios X a partir do tanquede monocromador MT. A blindagem S3 é uma chapa de chumbo deem torno de W (12,7 mm) de espessura e inclui uma fenda SLpara a emissão de uma porção desejada de feixes de raios X.Os feixes de raios X emitidos a partir do tubo de raios Xsaem do tanque de monocromador MT através da fenda SL dablindagem S3.

A Figura 23 é uma imagem de um tanque de monocromadorMT incluindo a blindagem de chumbo S 3 para prevenção daemissão indesejada de feixes de raios X a partir do tanquede monocromador MT. A blindagem S3 é uma chapa de chumbo deem torno de 1A" (6,35 mm) de espessura e inclui uma fenda SLpara a emissão de uma porção desejada de feixes de raios X.Os feixes de raios X emitidos a partir do tubo de raios Xentram no tanque de monocromador MT através da fenda SL dablindagem S3.A Figura 24 é uma imagem de uma outra porção deblindagem S2 posicionada próxima da extremidade de tubo deraios X XT para prevenção da emissão indesejada de feixesde raios X a partir de um lado do tubo de raios X XT. Ablindagem S2 é uma chapa de chumbo de 1/16" (1,5875 mm) deespessura que é cortada e flexionada em um formato paraadaptação ao lado do tubo de raios X XT. Uma chapa dechumbo de 1/8" (3,175 mm) pode reduzir raios X de 150 keVpor um fator de 1000.

A Figura 25 é uma imagem de tubo de raios X XT e detanque de monocromador MT em posição operacional um comrespeito ao outro.

A Figura 26 é uma imagem de uma vista dianteira decomponentes internos do tanque de monocromador MT. Emparticular, o cristal monocromador MC é mostrado. Ainda, ablindagem S é posicionada nos lados do tanque demonocromador MT.

A Figura 27 é uma vista em perspectiva de topo de umsistema de DEI de exemplo, designado geralmente 2700, deacordo com uma modalidade do assunto descrito aqui. Comreferência à Figura 27, o sistema de DEI 2700 pode incluirum tubo de raios X XT tendo um anodo de tungstênio para aprodução de uma pluralidade de feixes de raios X XB. Ocolimador Cl pode ser posicionado para bloqueio de umaporção de feixe de raios X XB que caia fora de uma já docristal monocromador MC. Neste exemplo, o cristalmonocromador MC é um cristal de silício. O colimador C2pode ser posicionado para bloqueio de uma porção de feixede raios X XB que caia fora de uma janela de aceitaçãoangular do cristal analisador AC.A porção de feixe de raios X XB passando através docolimador C2 pode ser interceptada por um filtro de cobreFTR configurado para isolar termicamente o calor eigualmente tão importante atenuar os raios X debremsstrahlung de 20 keV produzidos pelo tubo de raios XXT. Para um dado ângulo de Bragg, pode haver reflexõesindesejadas de cristal que são capazes de atravessar omonocromador. Um exemplo de uso de um ângulo de Bragg de emtorno de 5,7 graus para a seleção de uma reflexão [333] de59,13 keV também é o ângulo que permite que raios X [111]de 19,71 keV passem. Se estes raios X forem difratadosatravés do cristal monocromador MC, eles induzirão umborrão, artefatos de imagem e, assim, reduzirão a qualidadeda imagem geral. Um filtro de cobre FTR é usado paraatenuação dos raios X de energia mais baixa,especificamente, a bremsstrahlung de 19,71 keV, fótons deraios X, emitida a partir o feixe de raios X XB e difratadaatravés do monocromador MC.

0 cristal analisador AC pode ser posicionado parainterceptação de pelo menos uma porção do feixe de raios XXB passando através do filtro FTR. Ainda, um objeto podeser posicionado no percurso do feixe de raios X XB por umsuporte de varredura ST para formação de imagem do objeto.

Durante uma varredura do objeto O, o feixe de raios X XBpode passar através do objeto 0 e pode ser analisado pelocristal analisador AC, o qual pode ser um cristal desilício [333] que combina com o cristal monocromador MC. Ofeixe de raios X XB incidente no cristal analisador AC podedifratar para interceptação pelo detector digital DD. Odetector digital DD pode detectar o feixe de raios X XBinterceptado e gerar sinais elétricos representativos dosfeixes de raios X interceptados. Os sinais elétricos podemser comunicados para um computador para análise de imagem eexibição para um operador. 0 computador pode serconfigurado para gerar uma imagem de absorção e uma imagemmostrando efeitos de refração, cujos tipos são descritos emmaiores detalhes abaixo.

A Figura 2 8 é um diagrama esquemático que inclui umavista lateral, uma vista de topo e uma vista dianteira deum cristal monocromador MC de exemplo de acordo com umamodalidade do assunto descrito aqui. Com referência àFigura 28, a vista lateral, a vista de topo e a vistadianteira do cristal monocromador MC são designadas SV, TV,e FV, respectivamente. As dimensões do cristal monocromadorMC são mostradas na figura, e podem ser em torno de + 0,5mm. Alternativamente, o cristal monocromador pode teroutras dimensões adequadas, o que em parte é determinadopela aplicação de formação de imagem. A orientação desuperfície do cristal monocromador MC pode ser aquela dosplanos de retículo paralelos às superfícies grandes docristal. Quando fabricado, a orientação das outrassuperfícies ortogonais menores pode ser anotada, parareferência. Os cristais monocromadores de exemplo podem serum cristal monocromador de germânio [111] e um cristalmonocromador de silício [111] .

0 cristal monocromador MC pode incluir cortes dealívio de deformação, geralmente designados C, definidos emuma porção de topo do cristal. A largura dos cortes C é deem torno de 1/16" (1,5875 mm) de espessura.Alternativamente, a largura pode ser qualquer outradimensão adequada. Os cortes C removem as partes do cristalusadas para afixação e permitem que a porção remanescentedo cristal analisador AC e do cristal monocromador MC sejalivre de deformação. Se qualquer tensão ou deformação forinduzida na porção de formação de imagem do cristalanalisador AC ou do cristal monocromador MC, ela alteraráas propriedades de difração e terá um impacto adverso naperformance do sistema.

Procedimentos de Formação de imagem e Controle de Qualidadepara Uso de DEI e Sistemas de DEI

Uma aquisição de imagem usando um sistema de DEIconfigurado com um projeto de cristal não de combinação deacordo com o assunto descrito aqui pode começar com aseleção de uma energia de feixe apropriada para um dadoexperimento. Em um exemplo, a energia de feixe pode serselecionada a partir de uma faixa entre em torno de 10 keVe em torno de 60 keV. A seleção de uma energia emparticular para formação de imagem pode ser realizadausando-se a lei de Bragg para o cálculo do ânguloapropriado para o comprimento de onda desejado. Em umexemplo, o primeiro cristal no monocromador pode ter apenasum eixo geométrico de movimento, o qual pode sersintonizado para um ângulo em particular para remoção detodas as energias do feixe de raios X incidente, excetopela energia de feixe selecionada. A Tabela 1 abaixo mostraângulos de exemplo do primeiro cristal monocromador para aaquisição de imagens entre 18 keV e 60 keV. Estes ângulospara silício, calculados usando-se a lei de Bragg,λ = 2dsin(<9), definem o ângulo incidente teta (Θ) e o ângulodifratado teta (Θ) do feixe de raios X, conforme eledifratar através do cristal monocromador MC. 0 detector écolocado em um ângulo de 2θ, duas vezes aquele do ângulo deBragg usado no primeiro cristal para a seleção da energiade feixe de raios X.

<table>table see original document page 70</column></row><table><table>table see original document page 71</column></row><table>

Tabela 1: Ângulos de Exemplo para a Reflexão de Silício[333] do Primeiro Cristal Monocromador para a Aquisição deImagens

Um sistema de DEI configurado com um projeto decristal não de combinação inclui três cristais que devemser sintonizados e cuidadosamente alinhados, dois cristaisno monocromador e no analisador de cristal. Por exemplo, osistema de DEI 600 inclui os cristais monocromadores MCl eMC2 e o cristal analisador AC que podem ser sintonizados ealinhados. O primeiro cristal (por exemplo, o cristalmonocromador MCl mostrado nas Figuras 6A e 6B) e oanalisador de cristal (por exemplo, o cristal analisador ACmostrado nas Figuras 6A e 6B) podem ser sintonizados paraum ângulo (ângulo teta) calculado para cada energia. Porexemplo, para a sintonização do sistema para 25 keV, oprimeiro cristal monocromador é regulado para 13,17 graus eo analisador de cristal é regulado para 13,72 graus. Oconjunto de detector digital pode ser regulado em um ânguloduas vezes aquele do analisador de cristal, o qual é de27,44 graus neste exemplo.

O segundo cristal monocromador (por exemplo, o cristalmonocromador MC2 mostrado nas Figuras 6a e 6B) pode serajustado na direção horizontal, referida como o ângulo chi.Se o alinhamento horizontal estiver fora entre estescristais, pode haver um deslocamento de intensidade daesquerda para a direita na imagem. Duas câmaras de íonpodem ser usadas para a medição do fluxo emitido a partirde ambos o monocromador e o analisador, os quais são ambosdivididos em uma região interna e uma externa. Caso veja ofeixe de raios X a partir da fonte para o conjunto dedetector, a região interna está à direita e a regiãoexterna está à esquerda. As regiões interna e externa podemser amostradas para se garantir que os picos de curva debalanço estejam alinhados; caso não, o ângulo chi pode serajustado. A Figura 2 9 é uma vista em perspectiva de umcristal monocromador mostrando as regiões interna / externae os ângulos chi e teta de rotação.

A dose aplicada pelo sistema de DEI pode ser ajustadade várias formas. Por exemplo, a dose pode ser ajustadapela mudança de uma espessura de filtro de alumínio e/oucolocando-se absorvedores no percurso do feixe de raios X.a dose também pode ser reduzida ao se retirar a sintonia dosegundo cristal monocromador do pico da curva de balanço,reduzindo-se dramaticamente a intensidade difratada, casonecessário. Em um exemplo, o tubo de raios X pode sersubstituído por um síncrotron, em cujo caso o fluxoincidente sobre o primeiro cristal monocromador édeterminado pela corrente de anel do síncrotron.

Um tempo de aquisição de amostra pode ser determinadopelo fluxo incidente, com a taxa de translação do suportede amostra medida em incrementos / segundo. A velocidade devarredura pode ser aumentada ou diminuída pelo ajuste dadose, medida em incrementos / segundo. A velocidade devarredura pode não ser um fator crítico quando se usamplacas de imagem, onde a quantidade de ruído é fixa, masdeve ser considerada quando se usarem detectores digitaisde integração, uma vez que a quantidade de ruído em parte édeterminada pelo tempo de aquisição. Quando se usa umdetector digital, o sistema de DEI deve ser sintonizado demodo que a velocidade de varredura seja tão próxima damáxima quanto possível.

Uma vez que a DEI ou o sistema de DEI seja sintonizadopara a energia apropriada e a dose, o objeto a ter a imagemformada pode ser colocado no suporte de amostra e alinhado.Em um exemplo, a largura máxima do feixe de raios X é de120 mm, o que limita fisicamente a largura da imagemresultante. O uso de um detector digital ou de uma placa deimagem com uma largura menor do que 12 0 mm pode limitarmais o campo de visão. Em um exemplo, o suporte de amostratem um deslocamento vertical máximo de em torno de 200 mm.Contudo, não há limites físicos para a altura da amostra.Para a formação de imagem de uma região em particular de umobjeto, deve-se determinar se esta região fica na faixa de200 mm para o sistema. A posição do feixe de raios X podeser fixa, de modo que a região vertical de objeto deinteresse possa ser determinada por sua posição em relaçãoao feixe.

Os cristais de DEI em um sistema de DEI sãoconsiderados como sendo homogêneos na sua capacidade dedif ração de fótons por uma dada área do cristal, mas aestrutura do cristal é tal que há regiões menores deintensidade aumentada ou diminuída. Uma vez que o objeto épara ser varrido através de um feixe de dimensão fixa,estes "defeitos" podem ser espalhados através da dimensãovertical da imagem. O termo "defeito" freqüentemente éaplicado a estas linhas verticais, mas estes efeitos sãoesperados e devem ser considerados uma propriedadeconhecida e esperada do sistema.

Experimentação com Respeito ãs Características dePerformance do Sistema

Antes da construção de DEI e sistemas de DEI incluindotubos de raios X, conforme descrito aqui, experimentosforam conduzidos usando-se um síncrotron como uma fonte deraios X para fins de testes. Como uma demonstração inicial,tempos de formação de imagem e exigências de fluxo usandoraios X de 18 keV e 59 keV foram calculados, simulandofontes de raios X de molibdênio e tungstênio. Ainda, váriashipóteses foram feitas com respeito à configuração dosistema, tal como o tamanho de pixel e o número de fótonspor pixel. Uma vez que estes valores podem ser escalonados,conforme necessário, um tamanho de pixel de 100 mícrons com1000 fótons por pixel atravessando 5 cm de tecido (água)será usado neste exemplo.

O número de fótons necessários por 100 micronsquadrados de pixel pode ser calculado pela divisão donúmero de fótons por pixel desejado pela atenuação dosfótons através do objeto, o que, neste caso, são 5 cm deágua.

<formula>formula see original document page 75</formula>

Assim, para uma fonte de raios X de 18 keV,aproximadamente 1,6 χ IO5 fótons incidentes seriamrequeridos para cada 100 microns quadrados de pixel. Aatenuação de raios X de 5 9 keV é muito menor do que a 18keV, o que resulta em uma demanda de fóton incidentereduzida de 2,9 χ IO5 fótons para 100 microns quadrados depixel.

Fluxo de Raios X Incidente em Ângulo Sólido Usando umaFonte de Linha de Emissão

A ótica de cristal usada na DEI e nos sistemas de DEIatua como um filtro de entalhe angular altamente seletivo,o qual eliminará os fótons a partir do feixe de raios X quenão tenham a energia apropriada ou uma divergência angular.Para uma fonte baseada em tubo de raios X, é esperado queos fótons irradiem mais ou menos em todos os ângulossólidos. De modo a determinar a exigência de fluxo, deve-secalcular o fluxo com base no ângulo sólido subtendido pelodetector e pela ótica de cristal de raios X. Qualquer tubode raios X terá uma distribuição de energia policromática,e o sistema de cristal selecionará uma das linhas deemissão, conforme definido pela lei de Bragg.

Com um cristal perfeito, a refletividade de pico parauma dada reflexão é esperada como sendo muito próxima daunidade, tornando a refletividade integrada próxima dalargura de reflexão intrínseca na direção normal de Braggou largura de Darwin. Assumindo um cristal de silício comuma reflexão [333] de Bragg, a largura de Darwin de 18 keVe 5 9 keV é conforma se segue:

18 keV Si [333] DarwinWidth = 2,9 χ 10"6 radianos, e59,3 keV Si [333] DarwinWidth = 0,83 χ IO"6 radianos.Os raios X viajando em uma direção paralela aos planos deretículo de cristal são conhecidos como paralelos de Bragge a aceitação angular na direção de paralelo de Bragg não éregulada pelo cristal, mas, ao invés disso, pela resoluçãodo detector. Se o objeto a ter a imagem formada estiver a 1metro da fonte de raios X e uma resolução espacial de 100mícrons for requerida, então, o ângulo de aceitação deparalelo de Bragg será de 100 microrradianos. Para umângulo de aceitação de paralelo de Bragg será de 100microrradianos, o número de fótons requeridos poresferorradiano a 18 keV e a 59 keV é conforme se segue:

<formula>formula see original document page 76</formula>

Fluxo de Tubo de Raios X

As fontes baseadas em tubo de raios X podem ter doiscomponentes para seu espectro de raios X, linhas de emissãocaracterística e bremsstrahlung. A ótica de cristal de DEIe de sistema de DEI permite a seleção de apenas uma bandaextremamente estreita de energias, a qual deve sercentralizada na linha de emissão característica do alvo detubo. Neste caso, a Kal de molibdênio (17,478 keV) e a Kalde tungstênio (59,319 keV) podem ser usadas para adeterminação do fluxo destas linhas de emissão a partir decada fonte.

Simulações de Monte Cario de tubos de raios X demolibdênio e tungstênio a múltiplas regulagens de voltageme corrente foram geradas para a determinação do fluxo quepoderia ser gerado sob condições de formação de imagemrealísticas. Para um alvo de molibdênio usando uma voltagemde aceleração de 75 kv com 10 kw de potência, o fluxoemitido para a Kal é conforme se segue:

<formula>formula see original document page 77</formula>

A emissão de Kal usando-se um alvo de tungstênio com umavoltagem de aceleração de 150 kV e 50 kW de potência éconforme se segue:

<formula>formula see original document page 77</formula>

Tempo de Aquisição de Imagem Estimado

Se o analisador perder a sintonia para um valor (80%)a partir da posição de pico, poder-se-á adquirir umaexposição contendo um contraste de refração e algumcontraste de extinção. Estes cálculos assumem um sistema deDEI tendo um cristal monocromador único e um analisador decristal. A geometria desta simulação é consistente comaquela usada na linha de feixe X15A da National SynchrotronLight Source (NSLS) (localizada no Brookhaven NationalLaboratory, Uptonj New York) , usando-se um raio X de fontede linha, no qual o objeto é varrido através do feixe. Paraura objeto de 10 cm de altura e um tamanho de pixel de 100microns (0,1 mm), 1000 linhas de varredura serãorequeridas.

<formula>formula see original document page 78</formula>

Para o caso de alvo de molibdênio de 75 kV, 10 kW(aproximadamente 18 keV):

<formula>formula see original document page 78</formula>

Para o caso de alvo de molibdênio de 150 kV, 50 kW(aproximadamente 59,3 keV):

<formula>formula see original document page 78</formula>

Para uma imagem única em um ponto na curva de balançocom 80% de refletividade máxima, o tempo requerido usando-se um alvo de molibdênio usando os parâmetros acima é de emtorno de 1,1 horas. O tempo requerido usando-se a mesmarefletividade para um tubo de tungstênio é deaproximadamente 4,6 minutos. O tempo de formação de imagempode ser adicionalmente diminuído por variáveis de formaçãode imagem tais como os fótons necessários por pixel e amudança da distância do objeto até a fonte.

Com base nos dados calculados usando-se uma reflexão[333] de Bragg com uma distância de fonte a objeto de 1000mm, os tempos de formação de imagem de estimativa podem serestimados usando-se outras reflexões e distâncias. Há duasreflexões de cristal que podem ser usadas para DEI, asreflexões [333] de Bragg e [111] de Bragg. A refração e ocontraste de extinção em DEI e DEI são determinados, emgrande parte, pela inclinação da curva de refletividade doanalisador, com uma inclinação mais aguda provendo maiscontraste para uma dada mudança de ângulo. A reflexão [333]de Bragg pode ser superior à reflexão [111] de Bragg emtermos de refração e contraste de extinção, mas o fluxodifratado da reflexão [333] é aproximadamente uma ordem demagnitude menor do que a reflexão [111] . A Figura 3 0 é umgráfico que ilustra o fluxo de feixe monocromático nagaiola NSLS X15A usando-se planos de difração de cristal desilício [111] , [333] , [444] , e [555] . Um aumento de dezvezes no fluxo pode reduzir o tempo de formação de imagempor um fator de 10, tornando a reflexão [111] vantajosapara certas aplicações. Reduções adicionais no tempo deformação de imagem podem ser obtidas pela redução dadistância da fonte ao objeto, o que é calculado conformedescrito aqui se usando uma distância de 1000 mm. Umaintensidade de fóton da fonte ao objeto tendo a imagemformada é proporcional a l/r2. Se a distância de objeto fordiminuída de 1000 mm para 500 mm, a intensidade poderá seraumentada quatro vezes. Há muitos fatores que podem ditar adistância de fonte - objeto, um dos mais significativossendo o tamanho do objeto. 0 conjunto de analisador /detector pode ser movido para mais perto ou mais distanteda fonte, conforme requerido, dependendo da aplicação.

A largura plena à altura máxima (FWHM) da curva debalanço de analisador estreita conforme a energia éaumentada (por exemplo, 3,86 microrradianos a 18 keV e 1,25microrradianos a 6 0 keV) . Um exemplo de larguras de curvade balanço versus energia é mostrado na Tabela 2 abaixo. Emparticular, a Tabela 2 mostra a FWHM medida e a teórica dascurvas de balanço de analisador [333] a 18, 30 e 60 keV. Omonocromador de Bragg duplo [333] foi sintonizado para opico de Bragg.

<table>table see original document page 80</column></row><table>

Tabela 2: FWHM Medida e Teórica das curvas de balanço deanalisador [333] a 18, 30 e 60 keV

A redução na FWHM aumenta a inclinação da curva debalanço, aumentando mais a refração e o contraste deextinção. A Figura 31 é um gráfico que ilustra que aredução na FWHM aumenta a inclinação da curva de balanço.Usando os cálculos de fluxo para uma reflexão [333] deBragg de 50 kW, e uma distância de fonte a objeto de 1000mm, podem-se estimar os tempos de formação de imagemrequeridos para várias distâncias e reflexões de cristal,conforme mostrado na Tabela 3 abaixo. Em particular, a

Tabela 3 mostra os tempos de formação de imagem estimadoscom base em reflexão de cristal e distância de fonte -objeto.

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Tabela 3: Tempos de Formação de Imagem Estimados com Baseem Reflexão de Cristal e Distância de Fonte - ObjetoExperimentação de DEI e Sistema de DEI Baseada Em

Síncrotron

Conforme declarado acima, experimentações de DEI esistema de DEI foram conduzidas usando-se um síncrotron. Emparticular, a linha de feixe de NSLS X15A foi utilizadapara DEI e experimentações de DEI, conforme descrito aqui.

A fonte de raios X de síncrotron usada paraexperimentações, conforme descrito aqui, pode sersubstituída por um tubo de raios X de acordo com o assuntodescrito aqui para a produção de DEI ou de imagens de DEI.

O anel de raios X no NSLS é um síncrotron de 2,8 GeV,capaz de produzir raios X de fluxo alto a partir de 10 a 60keV. A Figura 32 é um diagrama esquemático da configuraçãoexperimental de um sistema de DEI, geralmente designado3200, usando-se um feixe de raios X de síncrotron de acordocom uma modalidade do assunto descrito aqui. Com referênciaà Figura 32, um feixe de raios X XB emitido a partir dosíncrotron é altamente colimado com uma divergênciavertical de aproximadamente 0,2 milirradianos. Um tubo delinha de feixe (não mostrado) de 16,3 metros de comprimentoconecta a gaiola experimental a um anel de raios X desíncrotron. O feixe de raios X policromático de altaintensidade XB entra na gaiola experimental e é tornadomonocromático através do uso de um tanque de monocromadorde cristal duplo MT. O tanque de monocromador MT incluidois cristais monocromadores MCl e MC2 (cada um de 150 mmde largura χ 90 mm de largura χ 10 mm de altura) que sãoambos resfriados em água para redução do carregamentotérmico. O feixe de raios X XB saindo do tanque demonocromador MT é monocromático.Os feixes de raios X monocromáticos então prosseguematravés de uma câmara de íon IC e o conjunto de obturadorde alta velocidade SA para um conjunto de suporte deamostra SSA, criando um feixe de raios X de fonte de linhacom dimensões máximas de 12 0 mm de largura e 3 mm dealtura. Com a posição do feixe fixada, um objeto de amostraO sobre o conjunto SSA é movido através do feixe de raios Xusando-se um suporte de translação acionado por um motorescalonado.

Radiografias convencionais podem ser obtidas pelacolocação de um detector Dl (em uma configuração deradiografia) diretamente atrás do objeto de amostra O nopercurso de feixe, removendo-se quaisquer efeitos de umcristal analisador AC. As imagens adquiridas nestaconfiguração são similares aos sistemas de raios Xconvencionais pelo fato de a absorção ser o mecanismo decontraste primário, mas radiografias de síncrotronmostraram ter melhor contraste quando comparadas comimagens usando-se sistemas convencionais de raios X. Asradiografias convencionais obtidas durante os experimentosprovidos aqui foram usadas para comparação com imagens deDEI.

As imagens de DEI podem ser adquiridas pela colocaçãodo detector D2 (em configuração de DEI), após um cristalanalisador AC em um ângulo de duas vezes aquele do ângulode Bragg calculado. Um sumário dos ângulos usados paraformação de imagem na faixa de 18 a 6 0 keV é apresentado naTabela 1 acima. O uso de um raio X de fonte de linha tornanecessário mover o detector em uma direção oposta àquela daamostra para DEI e na mesma direção para obtenção deradiografias de síncrotron. Neste experimento, as imagensde DEI foram adquiridas usando-se uma leitora de placa deimagem Fuji BAS2500 usando placas de imagem Fuji HR V(disponíveis a partir da Fuji Medicai Systems de Stamford,Connecticut) . As placas eram de aproximadamente 0,5 mm deespessura compostas por uma placa de plástico flexívelrevestida com um fósforo fotoestimulável (BaFBR: EuP2+p)combinado com um aglutinante orgânico. As imagens foramvarridas usando-se o FUJI BAS2500 a uma resolução de 50mícrons e um nível de cinza de 16 bits.

Ainda, em um outro experimento, um detector digitalfoi adicionado ao sistema para se permitirem aplicações deDEI que não eram praticáveis ou possíveis usando-se placasde imagem, incluindo Tomografia Computadorizada Melhoradade Difração e Radiografia de Imagem Múltipla (MIR). Umdetector de exemplo que pode ser usado inclui um Shad-o-Box2 04 8 (disponível a partir da Rad-icon Imaging Corp de SantaClara, Califórnia) com uma área ativa de a 50 χ 100 mm euma saída de 12 bits. Este detector utiliza um arranjo defotodiodo contendo 1024 por 2048 pixels com um espaçamentode pixel de 4 8 mícrons em contato direto com uma tela decintilador de GdB2BOB2BS. Um outro detector de exemploinclui uma câmera de raios X Photonic Science VHR-150(disponível a partir da Robersbridge de East Sussex, ReinoUnido) com uma FOV de 12 0 mm χ 80 mm e um tamanho de pixelde 30 mícrons. Ambos estes detectores de exemplo podem sermontados da mesma maneira que a placa de imagem, em umaconfiguração de radiografia ou de DEI.

A aquisição de imagens através da curva de balanço decristal analisador sem um objeto no feixe pode gerar umacurva de balanço intrínseca, o que representa a convoluçãodo cristal monocromador e analisador em níveis diferentesde refletividade de analisador. A curva de balançointrínseca não será alterada por absorção, refração oudispersão de ângulo ultrapequeno, o que pode torná-la umponto de referência excelente. Quando um objeto é colocadono feixe, mudanças na curva de balanço em uma base de pixelpor pixel podem ser usadas para se determinar quaisinterações de raios X estão levando a um contraste em umdado pixel.

O modelo usado no método de ERA modela a curva debalanço como uma distribuição gaussiana, o que é umaaproximação, uma vez que a curva de balanço é umaconvolução do monocromador e analisador, e é triangular. Afórmula para este modelo é provida pe^La equação a seguir:

<formula>formula see original document page 84</formula>

coeficiente de extinção, t é a espessura do objeto, ΘβζΒ éo ângulo de refração, e DBsb é o gaussiano com umadistribuição de dispersão.

A MIR é uma versão mais refinada do método de ERA. AMIR se dirige a muitos dos problemas presentes em técnicasde processamento anteriores e permite uma descrição maiscompleta das componentes de contraste de imagem. Conformedeclarado acima, as imagens processadas usando-se umatécnica de MIR podem gerar não apenas uma imagem deabsorção e refração, mas também geram uma imagem dedispersão de ângulo ultrapequeno. A MIR também mostroucorrigir erros substanciais presentes em imagens deabsorção aparente e refração de DEI e é mais robusta aruído.

Como com o método de ERA, a MIR usa a curva de balançode cristal analisador para a geração de imagensrepresentando uma absorção, uma refração e uma dispersão deângulo ultrapequeno de objeto. Se a curva de balançointrínseca for a linha de base, então, mudanças quediminuam a área sob a curva poderão ser interpretadas comoabsorção apenas, uma vez que uma absorção de fótondiminuirá a intensidade gera. Para um evento puramenterefrativo, o centróide da curva de balanço será deslocado,mas a largura da curva de balanço permanecerá constante. Asinterações que levam a uma dispersão de ângulo ultrapequenodispersarão fótons através da distribuição angular da curvade balanço, o que fará com que a curva se alargue.

Assumindo que os fótons não sejam dispersos fora da janelade aceitação da curva de balanço, os efeitos de dispersãonão afetarão a área sob a curva, apenas o formato da curva.Se a curva de balanço for assumida como sendo de naturezagaussiana, então, a variância da curva poderá ser usadapara representação da quantidade de dispersão presente.

A largura de curva de balanço diminui conforme aenergia aumenta, o que pode tornar necessário modificar osprocedimentos de amostragem para consideração destamudança. A 18 keV, a FWHM de curva de balanço é de 3,64microrradianos, e diminui para 1,1 microrradianos a 6 0 keV.Conforme a curva de balanço se estreita, a faixa angularpela qual um contraste de refração é significativo éreduzida. Para compensação disto, a faixa de amostragemangular e um incremento podem ser reduzidos. A inclinaçãoaumentada de uma curva de balanço de 60 keV é benéfica pelofato de gerar uma mudança maior na intensidade pormicrorradiano. Quando se usam fontes de χ de limitação defluxo, tal como um tubo de raios X, estas propriedadespodem ser maximizadas para geração da maior refraçãopossível para um dado fluxo.

Estabilização de Sistema de DEI

0 uso do cristal analisador para conversão de mudançasangulares em intensidade permite um contraste excepcional,mas uma hipótese nesta técnica é que a posição de curva debalanço de cristal analisador permaneça constante ao longodo tempo. Na prática, este não é o caso, e com uma largurade curva de balanço estreita como essa, mesmo mudançaspequenas na posição de pico de analisador podem criar errossignificativos na imagem adquirida. A aplicação dealgoritmos de processamento, tais como imagens de absorçãoaparente e ref ração de DEI, MIR e MIR-CT requer um altograu de estabilidade do sistema. A obtenção da meta dedeterminação de parâmetros de absorção, refração edispersão em um tecido mamário requereu uma análise deengenharia sistemática da linha de feixe de NSLS X-15A paraisolamento de fatores que causem instabilidade.

A estabilidade para um sistema de DEI neste caso serádefinida como a capacidade de manter uma posição de picoconstante da curva de balanço de cristal analisador por umperíodo de tempo estendido. Para revisão, o feixe de raiosX policromático é incidente sobre o primeiro cristal nomonocromador, o qual é sintonizado para um ângulo emparticular usando-se a Lei de Bragg para seleção de umaúnica energia de fóton. O feixe monocromático difratadoentão encontra o segundo cristal monocromador, cuja funçãoé dirigir o feixe para uma direção paralela ao feixeincidente e alinhada com o cristal analisador. Quando sesintoniza o sistema para uma energia em particular, oprimeiro cristal monocromador é alinhado primeiramente e,então, o segundo cristal é sintonizado para se encontrar aposição do feixe. O tanque de monocromador é constantementelavado com hélio para redução da geração de ozônio, o quepode oxidar rapidamente e danificar componentes críticos notanque.

Com o segundo cristal monocromador alinhado, oanalisador é varrido para se encontrar a posição do feixeno cristal. O balanço do cristal para se encontrar aposição de feixe é análogo à varredura de um disco de rádiopara se encontrar uma estação em particular, gerando umaelevação aguda na intensidade, quando a posição angular doanalisador estiver em alinhamento perfeito com o segundocristal monocromador. Uma vez que o analisador estejaalinhado, o sistema está sintonizado e pronto para uso.

Os fatores que podem criar uma deriva em um sistema deDEI caem em três categorias: vibratórios, mecânicos etérmicos. A porção ótica de um sistema de DEI é sensível avibrações, uma vez que mesmo vibrações menores nos cristaispodem causar mudanças menores em um ângulo, resultando emmudanças de contraste. Uma pedra de granito grande foiusada na linha de feixe de NSLS X-15A para amortecimento devibrações a partir do ambiente externo. As medições usandoum osciloscópio para monitoração do feixe de raios X pós-analisador indicam que há uma variação de aproximadamente 2a 3% na intensidade, o que é atribuído a vibrações a partirde ventiladores de acionamento externo e bombas na linha defeixe.

Uma pluralidade de motores foi usada para alinhamentodos cristais, translação do suporte de amostra e conjuntodetector. Acionamentos de picomotor podem ser usados com oprimeiro cristal monocromador, o segundo cristalmonocromador e o cristal analisador para ajuste do ânguloteta. O segundo cristal monocromador e o cristal analisadorusam um segundo picomotor para ajuste do ângulo chi.Qualquer instabilidade nestes motores de acionamento podecriar grandes desvios no alinhamento do sistema, e umaderiva mecânica foi inicialmente pensada como sendo umacausa primária de instabilidade de sistema de DEI. Osmotores usados para acionamento do suporte de amostra e doconjunto detector são importantes para qualidade de imagem,mas não contribuem para a estabilidade do feixe de raios X.

Um terceiro contribuinte para uma instabilidade desistema é térmico, resultante do calor produzido a partirdo feixe de raios X incidente e dos motores de acionamentode sistema e amplificadores. Embora variações térmicas nosistema fossem conhecidas por terem algum efeito sobre aestabilidade do sistema, não foram consideradas um fator dedesestabilização primário. O elo entre variações térmicas einstabilidade de sistema se tornou evidente quando umaobservação crítica foi feita, uma deriva no analisador foirelativamente consistente e periódica. Neste exemplo, háapenas uma variável em um sistema de DEI que é periódica, eé o calor gerado e perdido pela abertura e fechamento dosobturadores de raios X principais.

Testes experimentais e observações obtidas paraisolamento de fontes de instabilidade apontam para aexpansão e a compressão da estrutura de cristal de silíciocomo a fonte primária de deriva. Uma explicação simplesdestas observações experimentais pode ser encontradausando-se a Lei de Bragg ( λ = 2dsin(#)) . Considerando-se umcristal regulado para um dado ângulo para difratar umaenergia desejada, qualquer mudança no espaçamento d daestrutura de retículo pode mudar o ângulo do feixedifratado. O calor gerado a partir do feixe de raios X nomonocromador pode fazer com que o cristal de silício seexpanda de acordo com seu coeficiente de expansão linear,Ad/d = 3x10P"6p ΔΤ (0C).

Usando-se a lei de Bragg e resolvendo para d, sãoobtidas as equações a seguir:

<formula>formula see original document page 89</formula>

Tirando-se a derivada da equação acima, tem-se:

<formula>formula see original document page 89</formula>

Substituindo-se d e rearranjando, tem-se(cos0)A0.

<formula>formula see original document page 89</formula>

o que pode ser rearranjado para:

<formula>formula see original document page 89</formula>

A substituição do coeficiente de expansão linear do silíciopara Ad/d produz a equação a seguir:

<formula>formula see original document page 89</formula>

Usando-se a lei de Bragg para 18 keV e 40 keV, 19,2 e 8,4graus, respectivamente, pode ser esperado ver uma mudançaangular de 1,05 microrradianos por grau Celsius a 18 keV e0,44 microrradianos por grau Celsius a 40 keV. Usando-seeste cálculo como uma explicação teórica de deriva, podeser esperado ver a estabilidade de linha de feixe geralaumentar e a deriva de analisador diminuir com energias defeixe crescentes.

Testes de estabilidade de analisador iniciaisindicaram que o sistema era altamente instável, com umaestabilidade da posição de analisador de pico em médiamenor do que 60 segundos. Embora isto possa ser aceitávelpara varreduras de imagem únicas, foi inaceitável paraaplicações de MIR e qualquer CT. Avaliações de derivamúltipla medindo a mudança na posição de analisador apartir de uma partida fria através de 12 horas de operaçãocontínua estiveram entre 50 e 100 microrradianos. Com umaciência da importância da temperatura sobre a estabilidadedo sistema, uma avaliação compreensiva de todos oscomponentes do sistema foi realizada, para se determinarquais fontes de calor poderiam ser moderadas ou eliminadas.

Um componente do sistema que experimenta grandesvariações de temperatura é o conjunto de filtro dealumínio, cuja função é atenuar raios X de energia baixaindesejados. Estas folhas de alumínio de 0,5 mm deespessura aquecem rapidamente quando expostas ao feixebranco de síncrotron, e resfriam rapidamente quando o feixeé desligado. A proximidade do conjunto de filtro dealumínio dos cristais termicamente sensíveis no tanque demonocromador adjacente tornou isto uma fonte primária deinstabilidade. Um sumidouro de calor foi necessário pararemoção do calor gerado pelos filtros e isolar termicamenteo conjunto de filtro de alumínio. A Figura 33 é uma imagemde um sumidouro de calor de filtro de alumínio de exemplode acordo com o assunto descrito aqui. Com referência àFigura 33, a janela de inserção de filtro de alumínio e ostubos de entrada / saída de água de resfriamento sãoindicados.

Um conjunto de filtro de cobre foi configurado nosistema para isolamento térmico do calor gerado pelosfiltros de alumínio e para transferência do calor para umconduto de água esfriado de fluxo alto de circulação. Osfiltros de alumínio também foram reduzidos no tamanho paralimitação da área superficial irradiante e aumento docontato com o sumidouro de calor de cobre. Testes deestabilidade adquiridos após uma instilação da águaresfriada no conjunto de filtro indicaram que a derivageral do sistema foi reduzida em aproximadamente uma ordemde magnitude, com medições de deriva de 12 horas deoperação contínua tendo em média 6 microrradianos negativosa partir de uma partida fria.

A redução dramática na deriva do sistema geral após aadição do sumidouro de calor de filtro resfriado com águatornou clara a importância da manutenção de um ambienteisotérmico para os cristais de analisador e monocromador.Contudo, deve ser previsto por alguém de conhecimento comumna técnica que mudanças nas outras fontes podem serefetuadas para uma redução adicional de calor. Uma análisesistemática de cada componente do sistema e das mudançasperiódicas no ambiente externo foi conduzida paraisolamento das fontes remanescentes de deriva térmica.

Amplificadores e sistemas de controle podem serremovidos da gaiola experimental para redução de calor.Motores de acionamento também podem ser removidos. Contudo,no presente experimento, os motores de acionamento quecontrolam o suporte de amostra e o conjunto detector nãopuderam ser removidos. Além disso, a porta de gaiola podeser fechada, para ajudar a manter uma temperatura de arambiente constante. Medições de doze horas da temperaturade cristal analisador, da temperatura do ar ambiente e datemperatura da água de resfriamento por gravidade nãoindicaram quaisquer mudanças substanciais na temperatura.Experimentos continuados indicaram que houve variaçõestérmicas significativas na base de alumínio do segundocristal monocromador, o qual está em contato direto e éaquecido pelo segundo cristal monocromador.

Uma função do segundo cristal monocromador é difrataro feixe de raios X monocromático do primeiro cristalmonocromador e alinhar horizontalmente o feixe com ocristal analisador. Em teoria, as interações dos raios Xcom o cristal são elásticas, de modo que não deve havergeração de calor. Este não é o caso com o primeiro cristalmonocromador, uma vez que muito do feixe branco desíncrotron policromático de alta intensidade é absorvido naestrutura interna do primeiro cristal. Para redução devibrações, um sistema de resfriamento por água acionado porgravidade foi instalado no sistema para remoção do calor emexcesso do primeiro cristal monocromador. Um resfriamentoativo não foi requerido para o segundo cristalmonocromador, mas medições de temperatura adquiridas por umperíodo de 24 horas indicaram que modificações foramnecessárias.Um termistor foi colocado na placa de suporte dealumínio e a temperatura foi medida a cada 5 segundos porum período de operações típico de 24 horas. A Figura 34 éum gráfico que ilustra a temperatura medida pelo termistorpelo período de 24 horas. A temperatura da placa de suporteaumentou aproximadamente 1,3°C a partir do período em queo feixe foi ligado e desligado. A corrente do anel dearmazenamento de síncrotron cai lentamente com o tempo etem que ser amortecida e recompletada, o que é evidente nosgráficos de temperatura. Após 12 horas de operaçõescontínuas, a linha de feixe foi parada para se determinarquanto tempo leva para a temperatura retornar para a linhade base. Uma análise dos dados indica que houve aquecimentosuficiente no segundo cristal para justificar umretroajuste da placa de suporte para um resfriamento comágua ativo. O gráfico da Figura 34 é anotado com um textosobre como as operações de linha de feixe normaisinfluenciaram a temperatura de cristal. Com esta fonte deinstabilidade térmica identificada, uma placa de suporte decobre foi provida com um conduto interno para fluxo de águae troca de calor. A Figura 3 5 é uma imagem de uma visãogeral de uma base de segundo monocromador retroadaptada eexemplo e uma placa de suporte com linhas de resfriamentopor água para redução de temperatura.

Após aproximadamente 2000 horas de operações de linhade feixe, 1000 horas com o monocromador atualizado, umatendência previsível na estabilidade da linha de feixe foimedida e avaliada. Conforme predito, o fator avassalador namanutenção da estabilidade na ótica e á temperatura. Ovalor absoluto da temperatura não é tão importante quandoas mudanças na temperatura ao longo do tempo. Se umambiente isotérmico for mantido, então, o sistema atingiráum equilíbrio e haverá pouca ou nenhuma deriva nos cristaismonocromadores e de analisador. Uma formação de imagem noNSLS apresenta um problema único, uma vez que a corrente deanel no anel de armazenamento diminui lentamente, mas deforma previsível, com o tempo. A intensidade dos raios Xincidentes no primeiro cristal monocromador diminuirá emproporção com a corrente de anel, fazendo com que atemperatura do primeiro cristal diminua com o tempo. Senenhum controle de retroalimentação ativo for imposto nosistema de cristal, o primeiro cristal analisador poderá secontrair ao longo do tempo, lentamente mudando oespaçamento d e a energia difratada. Uma mudança no ângulode Bragg no primeiro cristal mudará a posição do feixe nosegundo cristal, reduzindo o fluxo de fóton monocromáticoemitido a partir do segundo cristal. Isto reduzirá aintensidade do feixe de raios X incidente sobre o cristalanalisador e mudará a posição do feixe de raios X,resultando em uma deriva de analisador.

O efeito de deriva de analisador é demonstrado maisclaramente durante uma partida a frio da linha de feixe,onde todos os componentes de linha de feixe estavam àobturadores de raios X fechados. Uma série de testes deestabilidade foi realizada para se testar como o analisadorderiva nos 100 primeiros minutos após a partida, com afinalidade prática de determinar quanto tempo leva para osistema atingir o equilíbrio. Testes de estabilidade decurta duração do analisador foram realizados peloalinhamento do sistema imediatamente após a habilitação dosobturadores de raios Xea reinicialização da posição doanalisador para zero. 0 analisador então foi varrido a cada100 segundos por uma faixa de -10 a 10 microrradianos comum incremento de teta de 0,2 microrradianos. Cada curva debalanço foi subseqüentemente analisada para se determinar ocentro de gravidade para cada curva de balanço, o qual foigravado como a posição de pico e gravado juntamente com suaposição de analisador correspondente. Uma vez que o sistematenha sido inicialmente sintonizado e o experimentoiniciado, nenhuma sintonia ou ajuste adicional foi feito.

Duas energias de fóton foram selecionadas para testes,18 keV e 40 keV, com todos os outros parâmetros de linha defeixe e filtração de alumínio regulados para os níveisusados sob condições normais de formação de imagem. Raios Xde energia mais alto são bem mais penetrantes do que raiosX de energia mais baixa, e requerem filtros pré-monocromador para redução do fluxo para o nível desejado eatenuação de raios X de energia mais baixa que estejampresentes no feixe branco de síncrotron policromático. Umaumento na quantidade de filtração aumenta a quantidade deabsorção que ocorre, antes de os raios X entrarem nomonocromador, desse modo se reduzindo a carga de calorsobre o primeiro cristal monocromador. Com a adição de umsumidouro de calor resfriado com água para remoção do calorgerado a partir da absorção de raios X que ocorre noconjunto de filtro, os cristais experimentam menos efeitostérmicos do feixe branco de síncrotron. A combinação deredução da mudança angular por grau Celsius a energias maisaltas e da redução de carga de calor no monocromador pelafiltração aumentada leva a um aumento proporcional naestabilidade com uma energia de feixe crescente.

Experimentos de estabilidade conduzidos a partir deuma partida a frio da linha de feixe demonstram esteefeito, com a deriva de analisador proximamente seguindo adiminuição na corrente de anel. A teoria de corrente assumeque o feixe branco de síncrotron incidente potente quaseque instantaneamente aquece profundamente o primeirocristal monocromador, rapidamente atingindo uma temperaturamáxima. Conforme a corrente de anel se dissipa ao longo dotempo, a temperatura lentamente diminui, resultando em umaderiva. 0 sistema eventualmente aquece o ar ambientecircundante e os componentes do sistema, fazendo com que aquantidade de deriva por unidade de tempo se estabilize. Aquantidade aumentada de filtração a 40 keV ajuda a reduziros efeitos de carga térmica, diminuindo a quantidade detempo para o sistema atingir o equilíbrio térmico. Uma vezque a linha de feixe tenha estado em operação contínua porde 5 a 7 horas, os efeitos de carga térmica sobre cada umdos cristais foram minimizados, e a linha de feixe se tornaultra-estável com pouca a nenhuma deriva de analisador.

As Figuras 36 a 39 são gráficos de teste deestabilidade. Em particular, a Figura 36 é um gráfico de umteste de estabilidade de sistema a 18 keV mostrando aposição de pico de analisador por um período de tempo. AFigura 3 7 é um gráfico da corrente de anel de raios X deNSLS durante os testes de estabilidade a 18 keV. A Figura38 é um gráfico de um teste de estabilidade de sistema a 40keV mostrando a posição de pico de analisador por umperíodo de tempo. A Figura 39 é um gráfico da corrente deanel de raios X de NSLS durante os testes de estabilidade a40 keV.

Os resultados deste experimento demonstram que aderiva na ótica pode ser controlada ao se manterem oscristais na ótica isotérmicos, o que pode ser obtido emambos os sistemas de DEI baseados em síncrotron e não desíncrotron, usando um sistema de aquecimento de precisãopara manutenção da temperatura constante. Através de umaanálise de engenharia sistemática, o problema deinstabilidade de analisador / monocromador foi reduzido deuma limitação fundamental a uma irritação menor. Comrefinamento adicional, o problema pode ser removidointeiramente, permitindo a utilização plena de todos osmétodos de DEI e MIR baseados em tomografia computadorizada.

Análise de Estudo de Leitor de Fantasmas de Mamografia paraDeterminação de Parâmetros Ótimos de Formação de Imagempara DEI e DEI

Conforme estabelecido acima, a DEI é uma técnicaradiográfica que obtém um contraste a partir de absorção deraios X, refração e dispersão de ângulo ultrapequeno(contraste de extinção) . A DEI é uma técnica radiográficasimilar que obtém contraste a partir de absorção de raios Xe refração. Os sistemas radiográficos convencionais, planoe CT, produzem imagens com base na atenuação de raios X,conforme eles passarem através da matéria. Uma vez que umaabsorção de raios X é baseada em densidade de elétrons enúmero atômico médio, um contraste é obtido com base emdiferenças de atenuação em um objeto ou paciente.

Interações de fantasmas de raios X com matéria podem proveruma informação mais estrutural do que apenas o número defótons removidos do feixe incidente. A DEI incorpora umcristal analisador de silício no percurso do feixe de raiosX que atua como um filtro perfeitamente angular sensível,facilitando a medição de refração de raios Xea dispersãode ângulo ultrapequeno. Os objetos possuindo um contrastede absorção nominal, devido às propriedades do objeto ou aoseu ambiente local, pode ter alta refração e contraste dedispersão de ângulo ultrapequeno.

A DEI pode ter um potencial tremendo em formação deimagem de mama, dado que as estruturas de interesse em umtecido mamário tipicamente têm baixo contraste de absorção,especialmente nos estágios iniciais da doença. Os estudosde DEI de tecidos mamários malignos indicaram um aumentosubstancial na visualização de espículos em tumores demama, quando comparados com a mamografia convencional. Asestruturas de diagnóstico primárias de interesse na mamaincluem calcificações, massas e fibrilas, tudo o que podeter assinaturas significativas de refração e dispersão,quando comparado com o tecido adiposo e glandularcircundante. De modo a investigar apropriadamente autilização de DEI para mamografia, os parâmetros econfigurações de sistema únicos devem ser otimizados para adetecção dos recursos importantes em termos de diagnósticopara formação de imagem de mama. Um componente integraldeste estudo é determinar o aumento potencial na dose deradiação que pode ser obtido através de absorção, refraçãoe rejeição de dispersão de ângulo ultrapequeno (extinção).

Os componentes de formação de imagem de DEI primários quedevem ser especificados de modo a se projetar e construirum sistema de mamografia clinicamente útil são a energia defeixe, a reflexão de cristal analisador e a posição nacurva de balanço de cristal analisador.

Experimentos para este estudo foram realizados nalinha de feixe de NSLS X-15A no NSLS. De modo a seentenderem os parâmetros sendo analisados, uma brevedescrição os sistema é adequada. A fonte de raios X paraestes experimentos foi um anel de raios X no NSLS estandoum síncrotron de 2,8 GeV, capaz de produzir raios X defluxo alto a partir de 10 a 60 keV. Um monocromador desilício de cristal duplo foi usado para a seleção de umaenergia em particular a partir do feixe de raios Xincidente. Imagens de DEI foram obtidas pela colocação deum cristal analisador de silício atrás do objeto o qual foisintonizado para a seleção de um ângulo em particular. 0analisador é um filtro angular com uma resolução da ordemde dezenas de microrradianos, o que facilita a medição darefração de raios X e da dispersão de ângulo ultrapequeno.Uma sintonia do analisador para posições diferentes em suacurva de refletividade pode selecionar ângulos discretos nadistribuição de raios X, e algumas posições proveram umainformação útil para detecção de objeto e lesão.

Há múltiplas reflexões de cristal que podem ser usadasem DEI, tais como as reflexões [111] de Bragg e [333] deBragg. 0 contraste de refração de DEI aumenta com ainclinação da curva de balanço de cristal analisador, com areflexão [333] de Bragg tendo uma inclinação muito maisaguda do que a reflexão [111] de Bragg. A reflexão [333] deBragg pode prover melhor contraste, mas o número de fótonsde raios X que pode ser selecionado a partir do feixe deraios X policromático incidente pelo cristal na reflexão[333] de Bragg é aproximadamente uma ordem de magnitudemenor do que a reflexão [111] de Bragg. A determinação dadiferença relativa na visualização entre estas reflexõespode ser um fator importante no projeto de um sistema deDEI baseado clinicamente.

Os tubos de raios X podem usar uma configuração decatodo / anodo para a produção de raios X, com o espectrode saída e a amplitude sendo uma função do material deanodo, da voltagem e da amperagem. Os sistemas demamografia podem incluir uma fonte de raios X tendo um alvode molibdênio a voltagens variando de 28 a 32 kVp para aprodução de um feixe de raios X. Esta configuração produzum feixe de raios X divergente policromático com umespectro de energia centralizado em torno de KBdb demolibdênio, 18 keV. Os sistemas de raios X baseadosabsorção são regulados para estes raios X de energiarelativamente baixa para a formação de imagem de um tecidomole. Embora raios X de 18 keV provejam grande contraste emtecidos moles, um inconveniente é a dose absorvidaaumentada pelo paciente com raios X de energia mais baixa.

Alguns estudos de formação de imagem de mama de DEI préviosforam baseados em uma energia de raios X comparável comsistemas de mamografia convencionais. Embora estas técnicaspossam ter utilidade em potencial na medição de absorção deraios X, elas não se dirigem adequadamente às vantagens dosmecanismos de contraste de DEI adicionais de refração edispersão de ângulo ultrapequeno.

Há várias técnicas de processamento de imagem quepodem ser aplicadas a DEI, incluindo a criação de imagensde absorção aparente e refração. Um outro método deprocessamento de imagem baseado em DEI evoluindo é MIR, oque é mais acurado e uma separação detalhada doscomponentes de contraste. Estudos preliminares usando MIRdemonstraram que este método é capaz de operar a níveis decontagem de fóton baixos, e tem uso potencial com fontes deraios X convencionais. Vários grupos de trabalho com DEIestão no processo de aplicação do método de DEI a CT, o quecombina os mecanismos de contraste adicionais de DEI com acapacidade de resolução espacial de CT. Embora este estudose concentrasse em uma formação de imagem plana, osparâmetros de sistema para formação de imagem plana tambémpodem ser aplicados a aplicações de CT baseadas emsincrotron e não baseadas em síncrotron.

Os experimentos que serão descritos aqui envolvem avariação cuidadosa dos parâmetros de aquisição durante aformação de imagem de fantasmas de mamografiaconvencionais. As imagens adquiridas para o estudorepresentam os dados brutos de imagem adquiridos em cadaconfiguração de sistema, sem qualquer processamento deimagem secundário. Leitores experientes classificaram avisibilidade dos aspectos de fantasma conhecidos sob todasas condições experimentais, de modo a ajudar nasespecificações de uma unidade de mamografia de DEI ideal.

A partir da perspectiva de engenharia e médica, um dosparâmetros de sistema mais importantes é a energia defeixe. De modo a se obter um entendimento sobre como umavisualização estrutural muda como uma função da energia emDEI, as energias a seguir foram escolhidas para o estudo:18 keV, 25 keV, 30 keV, e 40 keV. A seleção da energiadesejada a partir do feixe de síncrotron incidente foirealizada pela sintonia do monocromador para o ângulo deBragg apropriado para o comprimento de onda desejado.

Três pontos representativos através da curva debalanço de cristal analisador podem ser utilizados duranteuma análise para a obtenção de uma informação valiosa emtermos de diagnóstico. As posições de Largura de Darwin(DW) em -1/2 e +1/2 foram selecionadas para cada combinaçãode energia de feixe / reflexão de cristal. Uma radiografiade síncrotron correspondente foi obtida para comparação.

Fantasmas de formação de imagem de mama padronizadosforma usados neste experimento para simulação dascaracterísticas estruturais de tecido de mama e câncer demama. Os esforços iniciais envolveram amostras reais detecido de mama, mas a variação presente nos tecidosbiológicos e a avaliação subjetiva de aspectos malignostornou o uso de fantasmas mais apropriado para este estudo.

Uma vez que os sistemas de DEI de acordo com o assuntodescrito aqui são capazes de obrem um contraste a partir demúltiplos mecanismos, os fantasmas foram selecionados comaspectos receptivos a cada um. Neste experimento, umfantasma de detalhe de contraste (CD) (disponível a partirda Sunnybrook and Women's Research Institute em Toronto,Ontário, Canadá) feito de Lucite com uma série dereentrâncias circulares de diâmetro variável e profundidadeusinadas na superfície foi selecionado. A variação nodiâmetro e na profundidade cria um gradiente útil naavaliação de contraste e resolução espacial. Reentrânciasmais profundas resultam em uma diferença aumentada naatenuação e, portanto, em um contraste aumentado. As bordascirculares das reentrâncias provêem uma interface condutivapara a ref ração de raios X. Com um raio e uma alturaconhecidos, o volume de cada cilindro foi calculado para adeterminação do volume visível total.

As Figuras 40A a 40C e 41A a 41C são imagens de umfantasma de CD de exemplo adquirido a 18 keV e 30 keV,respectivamente. Em particular, as Figuras 40A a 40Cmostram imagens de uma radiografia de síncrotron a 18 keV,uma imagem de DEI a 18 keV adquirida na posição de cristalanalisador de +1/2 Largura de Darwin (DW) e uma imagem deDEI a 18 keV adquirida na posição de cristal analisador depico, respectivamente. A reflexão de cristal usado nosexemplos de DEI é a reflexão [333] de Bragg.

As Figuras 41A a 41C mostram imagens de umaradiografia de síncrotron a 30 keV, uma imagem de DEI a 30keV adquirida na posição de cristal analisador de -1/2Largura de Darwin (DW) e uma imagem de DEI a 30 keVadquirida na posição de cristal analisador de pico,respectivamente. A reflexão de cristal usado nos exemplosde DEI é a reflexão [333] de Bragg. O contraste é reduzidona radiografia de síncrotron a 30 keV, se comparado com aradiografia de síncrotron a 18 keV.

Um segundo fantasma foi usado para experimentação. Osegundo fantasma foi projetado para o International DigitalMammography Development Group (IDMDG) para o teste desistemas de mamografia digitais. Especificamente, estefantasma foi desenvolvido para o Digital MammographyImaging Screening Trial (DMIST) e é conhecido como MISTY(disponível a partir do Sunnybrook and Women's ResearchInstitute). O fantasma MISTY contém uma variedade deregiões que podem ser usadas para a quantificação daqualidade de uma imagem mamográfica. Estruturalmente, ofantasma é composto por polimetilmetacrilato (PMMA) com umasuperposição intensificada por mercúrio contendo váriosdetalhes de alta resolução que podem ser usados para aquantificação do contraste e da resolução do sistema.

Três regiões do fantasma MISTY foram selecionadas parauso na experimentação. As Figuras 4 2A a 4 2C são imagens dastrês regiões diferentes do fantasma MISTY adquiridas a 30keV, [333] de Bragg, na posição de cristal analisador depico. Em particular, a Figura 42A é uma imagem de uma sériede agrupamentos de pares de linha, cada agrupamentocontendo 4 linhas, com a distância entre as linhasdiminuindo até que elas não possam mais ser resolvidas.

A Figura 4 2B é uma imagem de uma série de agrupamentosem estrela, os quais simulam calcificações no tecido demama. Uma coluna de sete agrupamentos, cada um contendoseis estrelas, foi usada, com cada agrupamento de estrelastendo uma estrela com um ponto faltando. Conforme aresolução e o contraste diminuem, as estrelas não podemmais ser visualizadas e aparecem apenas como manchas. Asimulação de calcificação foi invertida para uso nesteexperimento.

A Figura 4 2C é uma imagem de uma cunha em degrau. Acunha em degrau é usada para a medição do contraste deabsorção. A cunha em degrau inclui 6 interfaces bemdefinidas.

Neste experimento, as imagens de DEI foram adquiridasusando-se a Leitora de Placa de Imagem Fuji BAS2500 e asplacas de imagem Fuji HR V. Conforme declarado acima, asplacas de imagem eram folhas de plástico flexíveis, deaproximadamente 0,5 mm de espessura, revestidas com umfósforo fotoestimulável combinado com um aglutinanteorgânico. Ainda, todas as imagens foram varridas usando-seum tamanho de pixel de 50 μπι e um nível de cinza de 16bits. A dose de superfície usada para aquisição de imagemvariou, com base na energia, mas a mesma dose de superfíciefoi usada para a radiografia e as imagens de DEI em cadaregulagem de energia. Uma dose de superfície de 3,0 mGy foiusada para a imagem adquirida a 30 keV, 1,5 mGy paraimagens adquiridas a 25 keV e 0,2 mGy para imagensadquiridas a 40 keV.

Dois leitores de estudo estiveram envolvidos noexperimento para análise dos resultados de imagem defantasma de CD e MISTY. O uso de fantasmas padronizadoscombinado com as diferenças dramáticas entre a maioria dasconfigurações de DEI indicou que dois leitores seriamsuficientes para a obtenção de um nível apropriado depotência estatística. Um observador de imagem de mamaespecialista e um médico participaram no estudo. De modo ase otimizar o ambiente de visualização, o estudo de leitorfoi realizado em uma sala escura especialmente projetadausando-se um monitor de CRT de 5 megapixels com umaluminância de pico de 500 cd/m2. Os leitores tiverampermissão para ajustar a escala de cinza de cada imagem eforam providos com uma lente de aumento para visualizaçãomáxima.

A capacidade de visualização da circunferência inteirade uma lesão tem significância de diagnóstico emmamografia, um exemplo sendo a diferença entre umfibroadenoma benigno com bordas bem circunscritas e umamassa potencialmente maligna com bordas menos bem definidascom ou sem espículos. Adicionalmente, uma visualização decalcificações e sua morfologia podem prover um insight paraa patologia subjacente. Questões refletindo a aplicação dediagnóstico à mamografia clínica foram integrais para oprojeto de estudo de leitor, separando a tarefa em níveisde confiança distintos, quando apropriado.

Na determinação de quais fatores proporcionam aperformance mais alta, oito medições de performance foramestabelecidas para uso pelos leitores:

1. 0 volume dos círculos para os quais a circunferênciainteira pode ser vista no fantasma de CD;

2. 0 volume dos círculos para os quais pelo menos metadeda circunferência é visível no fantasma de CD;

3. 0 volume dos círculos para os quais qualquer parte da

circunferência é visível no fantasma de CD;

4. 0 número de grupos de par de linha observados nofantasma MISTY;

5. 0 número de estrelas que são visíveis na simulação decalcificação do fantasma MISTY;

6. 0 último número de agrupamento com todos os pontosvistos na simulação de calcificação do fantasma MISTY;

7. 0 número de espículos vistos na simulação decalcificação do fantasma MISTY; e

8. 0 número de seções claramente definidas na cunha emdegrau do fantasma MISTY.

De modo a facilitar a codificação dos dados nasimagens, uma descrição gráfica de cada fantasma com atarefa de performance correspondente foi provida para cadaleitor para classificação das imagens. Para o fantasma deCD, foi pedido ao leitor que indicasse quais círculos foramvisíveis em cada linha e coluna da imagem. Para avaliaçãoda região de par de linha de fantasma MISTY, foi pedido aoleitor que determinasse o agrupamento mais alto em quetodas as quatro linhas poderiam ser claramentevisualizadas. Uma classificação da simulação decalcificação envolveu primeiramente a contagem do númerototal de estrelas que poderiam ser visualizadas, então, acontagem do número de pontos de estrela vistos em cadaagrupamento de 2 9 pontos possíveis. Além disso, foi pedidoao leitor que contasse o número total de manchas quepoderiam ser visualizadas. Para a região de cunha em degraude interesse, foi pedido ao leitor que marcasse qual dasinterfaces poderia ser claramente visualizada. A ordem deapresentação de imagem foi randomizada para cada leitorpara classificação.

Uma análise de via múltipla de variância foi usadapara ajuste de todos os oito resultados. Foram incluídas naanálise todas as interações dentre feixe de energia,reflexão de cristal, posição de curva e leitor.

Transformadas de Box-Cox foram aplicadas a alguns dosresultados para se garantir a validade da hipótese denormalidade. Uma vez que múltiplos resultados foramconsiderados quando da comparação de todos os fatores, umteste de Bonferroni foi usado para ajuste do erro de Tipo Igeral pela regulagem de 0,05/8 (0,00625) como o nível designificância. Neste nível de significância, nós usamos oteste de Tukey para comparação da diferença de performancedentre as combinações de todos os fatores.Resultados de Fantasma de CD

Para um volume de círculos com qualquer parte dacircunferência visível, não houve diferença significativaentre os dois leitores (valor ρ = 0,0185) e dentre níveisdiferentes de energia (valor ρ = 0,0176). Contudo, areflexão de cristal e a posição de curva de balanço, bemcomo suas interações, foram significativas (todos os trêsvalores ρ < 0,001) . Uma análise de teste de Tukey indicaque mais volume pode ser visto com a reflexão [333] deBragg. A radiografia foi o volume menos visível, e há poucadiferença entre as posições de -1/2 DW, +1/2 DW, e decristal analisador de pico.

Quando o resultado é o volume dos círculos com pelomenos metade da circunferência visível, os efeitosprincipais de todos os fatores são significativos comvalores ρ menores do que 0,001. Uma análise de teste deTukey indica que 25 keV se comportou melhor e que 25 keV e30 keV produzem um volume mais visível do que 18 keV e 4 0keV. Os dados indicam que há uma interação significativaentre reflexão de cristal e posição de analisador (valor ρ< 0,001) . A combinação da reflexão [333] de Bragg e daposição de analisador de pico produz o volume mais visível,embora não haja evidencia suficiente para suportar quefuncione melhor do que as combinações das posições de Bragg[333] , +1/2 DW e Bragg [333] , -1/2 DW. A radiografia desíncrotron produziu o volume menos visível.

Para o volume dos círculos com a circunferênciainteira visível, apenas os efeitos principais de leitor,energia de feixe e posição de curva de balanço sãosignificativos com valores ρ sendo menores do que 0,001,iguais a 0,0027, e menores do que 0,001, respectivamente.Uma análise de teste de Pukey não encontrou uma diferençadentre todos os níveis de energia de feixe, mas tendênciasnos dados indicam que 2 5 keV se comporta melhor do que 30keV, e a última se comportou melhor do que 40 keV e 18 keV.Como com as outras medições de performance, a radiografiade síncrotron produziu o volume menos visível.

Fantasma MISTY

Uma análise dos grupos de par de linha indica que osefeitos principais de energia de feixe, reflexão de cristale posição de curva de balanço de analisador sãosignificativos com todos os valores ρ menores do que 0,001.Mais ainda, parece haver interações significativas entre areflexão de cristal e a posição de curva de balanço (valorρ < 0,001) . Os dados indicam que as combinações de 18 keV,[333] Bragg, na posição de analisador de pico ou 25 keV,[333] Bragg, no pico ou posição de analisador +1/2 DWfuncionam bem. A melhor performance para a região de par delinha é de 30 keV, [333] Bragg, em uma posição de curva debalanço de +1/2 DW.

Os produtos manufaturados estavam atuais em muitas dasimagens do conjunto de estrela geradas usando um fantasmaprojetado para raios X de divergência em um sistema com umfeixe de raio X altamente colimado. Os dados sãoapresentados para a integralidade e para demonstrar como oprojeto estrutural total de fantasma convencionais podeafetar o visualização. A análise do número de estrelasvisualizadas indica que somente a energia do feixe ésignificativa, com um p-valor de 0.0026. Os resultados daanálise indicam que 25 keV são a melhor escolha, mas nãosignificativamente diferente de 30 keV. Nenhuns dos fatoreseram significativos para o último número do conjunto comtodos os pontos considerados. Dados do número desalpicaduras consideradas indicam que as melhorescombinações são 18 keV e Bragg [111], 18 keV e Bragg [333],assim como 3 0 keV com o Bragg [111] ou [333] a reflexão.

Para a região do stepwedge, parece estar uma diferençasignificativa entre os níveis da diferença na energia dofeixe e nas posições de balanço diferentes da curva. Osdados indicam que as energias do feixe de 18 keV, de 25keV, e de 30 keV são aproximadamente equivalentes, mastodos executam melhor do que as imagens adquiridas em 4 0keV. Os resultados do desempenho para a posição de balançoda curva indicam que as posições de -1/2 DW, de pico, e de+1/2 de DW são equivalentes e iguais ao desempenho doradiograph do synchrotron.

A análise de todas as medidas de desempenho indica quea configuração de sistema óptima de DEI é 25 ou 3 0 keV,usando as 333] reflexões de Bragg [nos -1/2 DW ou naposição máxima do cristal do analisador. Mostra das tabelas4-6 um sumário dos dados do estudo do leitor. Emparticular, a tabela 4 mostra um sumário de dados do estudodo leitor no que diz respeito à energia do feixe de raio X.

Mostras abaixo da tabela 5 um sumário de dados do estudo doleitor no que diz respeito à reflexão de cristal. Mostrasque abaixo da tabela 6 um sumário de dados do estudo doleitor agrupado de acordo com a curva de balanço posiciona.<table>table see original document page 111</column></row><table>

Tabela 4 : Sumário de dados do estudo do leitor no que dizrespeito à energia do feixe de raio X

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Tabela 5: Sumário de dados do estudo do leitor no que dizrespeito ã reflexão de cristal

Tabela 6: Sumário dos dados do estudo do leitor agrupadosde acordo com Posição de balanço da curva

No que diz respeito à energia do feixe, os dados doestudo do leitor para ambos os fantasma indicam que osmaior de 18 keV das energias podem ser ótimos para DEI.

Desde que o contraste da absorção diminui como 1/EP3P, ocontraste macio da absorção do tecido diminui rápida comenergia aumentada para sistemas convencionais do raio X. Osresultados do estudo do leitor indicam que para energias deum feixe mais elevado a perda de informação da absorçãoestá compensada pela informação dos contrastes DEIespecíficos. Para as estruturas que são primeiramenterefrativa, a sensibilidade de DEI é proporcional a l/E, como potencial para a aquisição da imagem no tecido macio emenergias ou acima de 40 keV. A rejeição de fótondispersados que contribui à extinção é independente daenergia, mas a intensidade da dispersão diminuirá porque aenergia aumenta. Desde que a maioria fecham as estruturasdiagnosticas no tecido do peito são acreditadas para terrefrativa significativo e dispersam propriedades, a imagemlatente em umas energias mais elevadas pode ser facilitadamovendo-se longe da absorção e centrando-se sobre orefração e o contraste ultra-pequeno do scatter do ângulo.

Os aumentos na visualização para as [333] reflexões deBragg são evidentes no fantasma CD, especial a níveis de umdesempenho mais elevado. As [333] reflexões de Bragg [eramsuperiores na maioria de medidas de desempenho, mas adiferença entre esta reflexão e o Bragg [111] é menos doque esperada. Quando isto puder indicar que as [111]reflexões de Bragg [são aceitáveis dadas as consideraçõesda engenharia do fluxo, a explanação mais provável é que oprojeto dos fantasma era impróprio para os mecanismos demedição do contraste que são baseados na refração e naextinção do raio X.O mesmo raciocínio pode ser aplicado à posição decristal do analisador, em que a posição máxima doanalisador era superior na maioria de medidas dedesempenho. O contraste e a definição da absorção estãoindo ser os mais elevados quando a intensidade de fótonundeviated é a grande, que está no pico da curva de balançodo analisador. A extinção efetua igualmente o jogo que umpapel na posição máxima naquele estrutura que os fóton doscatter às caudas da curva de balanço estarão eliminados,tendo por resultado o contraste extra. Desde que estesfantasma foram projetados testar sistemas baseados absorçãoda imagem latente do raio X, espera-se que a posição máximaexecutaria melhor neste tipo de estudo. O contraste doRefração não está atual no pico da curva de balanço, e odesempenho geralmente equivalente ou diminuído dos -1/2 DWe de +1/2 de DW indica a ausência de estruturas no fantasmaque são altamente refrativa.

Este estudo foi projetado ganhar a introspecção noefeito que cada componente de sistema tem na qualidade daimagem, não no método de processamento da imagem que é omais útil. Em primeiro em estreitar o espaço de parâmetrototal da imagem latente, uma análise dos dados crus em cadaconfiguração consiste assim mais apropriada do queprocessando pares da imagem de DEI para criar imagensaparentes da absorção e do refração. Um dos resultados osmais encoraj adores é a habilidade de usar potencial tãoaltamente raios X de uma energia mais elevada, quanto 40keV. A diminuição rápida no efeito fotoelétrico em umasenergias mais elevadas corresponde a um número reduzido defóton absorvidos no paciente, tendo por resultado uma dosede radiação dramática reduzida. Para o mesmo número defóton que alcangam o detector (10P7P ph/cmP2P), aplainedose absorvida com 5 que o cm da água em 18 keV é 3.3 mGy,0.045 mGy em 30 keV, e 0.016 mGy em 40 keV. Isto representauma redução de 7 3 dobras na dose em 3 0 keV comparados a 18keV, e uma redução de 2 06 dobras em 4 0 keV. Desde que aabsorção aumenta com espessura do tecido, esta redução nadose é mesmo maior para uns espécimes mais grossos.

Análise de mecanismos do contraste do cancro da mama usandoa radiografia da imagem múltipla

Os estudos da imagem latente do peito usando técnicasde DEI e de RIM demonstraram melhorias na visualizaçãoquando comparados à mamografia convencional. Em particular,os estudos usando técnicas de DEI para analisar osmecanismos subjacentes do contraste em fibrilas do cancroda mama demonstram que a extinção do raio X joga um grandepapel no contraste da imagem. Mais, os estudos despiculations do cancro da mama demonstraram um aumento de 8a 33 dobras na imagem máxima de DEI quando comparados a umradiograph correspondente. 0 RIM permite uma avaliação maiscompleta e mais rigorosa destas propriedades através daadição de uma imagem que representa o scatter ultra-pequenodo ângulo de um objeto.

Este estudo endereça o alargamento da escala útil daenergia de uma fonte do raio Xea diminuição ou aeliminação da necessidade para a absorção do raio X. Osmecanismos subjacentes do contraste do raio X no tecido dopeito transformam-se não-synchrotron critico sistemasbaseados de DEI, desde que o contraste da absorção notecido macio diminui rápida com energia crescente do foton.Utilizar uma energia mais elevada radiografa aumentos aeficiência de um sistema de DEI aumentando o número defoton do incidente que alcançam o detetor, e uma redução naabsorção do raio X reduz a superfície e a dose de radiaçãoabsorvida. Entretanto, se a absorção é mecanismos chaves deum contraste para a visualização do tecido do peito, aseguir todo o sistema de DEI pode usar raios X de uma maisbaixa energia em uma escala similar aos sistemasconvencionais do raio X. Esta experiência compara ascaracterísticas de sistema em 18 keV e em 60 keV.

A fim avaliar a absorção da dependência da energia, orefração, e o scatter no tecido do peito, quatro espécimesdo tecido do peito com características eram imaged emenergias múltiplas do raio X e processados usando o RIMpara separar os componentes individuais do contraste. Aescala da energia usada no estudo era determinada baseadanas energias usadas nos tubos de raio X convencionais domolibdênio e do tungstênio, 18 keV e 60 keV,respectivamente. Irradie energias de 25 keV, 30 keV, 40keV, e 50 keV foram selecionados igualmente para seguirpróxima ao contrário a diminuição para cada mecanismo docontraste do RIM.

Em uma experiência, três espécimes do cancro da mamaforam selecionados para a imagem latente no beamline deNSLS X-15A. Os jogos de imagem do RIM e os radiographs dosynchrotron foram adquiridos usando o beamline de X-15A noNSLS. Uma câmera fotónica do raio X da ciência VHR-150 foiusada para a aquisição da imagem, com um FOV de 120mm χ de8Omm e de um tamanho do pixel de 3 0 mícrons.

A diminuição rápida no efeito fotoelétrico com relaçãoao refraction e ao scatter do raio X faz a manutenção deuma dose de superfície constante que desafia. Por exemplo,uma imagem adquiriu usando uma dose de superfícieaperfeiçoada para a absorção do raio X em 18 keVoverexposed severamente em energias de um feixe maiselevado, tais como 60 keV, devido a uma diminuição naabsorção do fotão. Um contrapeso foi encontrado ajustando omonocromador ao meio da escala da energia a ser usada paraa imagem latente do RIM, 40 keV, e selecionar uma dose desuperfície para fazer a exposição média era aproximadamentemetade do alcance dinâmico do detetor. Uma dose desuperfície de 350 mrad foi selecionada para o RIM e aimagem latente do radiograph em 18 keV, em 25 keV, em 30keV, e em 40 keV. A dose de superfície usada em 50 keV e em60 keV era dívida reduzida um a diminuição afiada no fluxodo fotão naquelas energias de uma fonte de dobra do raio Xdo ímã, com uma dose de superfície de 20 mrad em 50 keV ede 4 mrad em 60 keV. A largura cheia no meio máximo (FWHM)da curva de balanço de cristal do analisador diminuienquanto a energia aumenta. O contraste do Refraction édominante nos ombros da curva de balanço, exigindomodificações menores nos parâmetros da amostragem para cadaenergia. Vinte e um imagens foram adquiridas para cada RIMajustado não obstante a largura de balanço da curva, e oincremento angular da escala e do theta foi reduzido emumas energias mais elevadas para ajustar para uma reduçãono FWHM. Figura 43 é um gráfico que ilustra ascontribuições da absorção, do scatter incoerente, e doscatter coerente no peito contra a energia.

Quatro espécimes do peito foram selecionados para aimagem latente no NSLS. As imagens do RIM adquiridas em 18keV e em 2 5 keV foram adquiridas sobre uma escala de -5 a 5microradians do pico, provada cada 0.5 microradians. Aescala da amostragem foi diminuída para a imagem latente doRIM em 30 keV e em 4 0 keV aos microradians do ± 4, com umincremento do theta de 0.4 microradians. Uma escala angularde microradians do ± 3 foi usada em 5 0 keV com umincremento do theta de 0.3 microradians, e em uma escalaangular de microradians do ± 2 com um incremento do thetade 0.2 microradians para a imagem latente do RIM em 60 keV.

Os radiographs correspondentes do synchrotron foramadquiridos em cada energia e dose. Além, os espécimes dopeito eram imaged usando um General Electric Senographe2000D (disponível da companhia de General Electric deFairfield, de Connecticut). A dose usada para uma únicaimagem em cada energia foi medida usando detetoresthermolumiscent para determinar a dose glandular média, adistribuição através da amostra, e o fluxo exigido paragerar a imagem.

Para finalidades da comparação com técnicasconvencionais, figura 44 é uma imagem de um espécimeexemplar do peito imaged em um sistema convencional daradiografia. Este espécime era imaged no ar usando GESenographe 2000D com uma definição do pixel de 100 mícrons.

As figuras 45A-45F são radiographs do synchrotron da mesmaamostra em energias do feixe de 18 keV, de 25 keV, de 30keV, de 40 keV, de 50 keV, e de 60 keV, respectivamente,usando técnicas de acordo com o assunto descrito nisto.

Estas imagens foram adquiridas no ar com um nível decompressão comparável àquele usado para a imagem latente noNSLS .

As figuras 46A-46F são imagens de um espécime do peitoque usa energias do feixe do RIM de 18 keV, de 2 5 keV, dekeV, de 40 keV, de 50 keV, e de 60 keV, respectivamente.

Em particular, a figura 4 6A é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 18 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 5 com um incremento do theta de 0.5microradians. A figura 46B é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 25 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 5 com um incremento do theta de 0.5microradians. A figura 46C é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 3 0 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 4 com um incremento do theta de 0.4microradians. A figura 46D é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 40 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 4 com um incremento do theta de 0.4microradians. A figura 46E é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 50 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 3 com um incremento do theta de 0.3microradians. A figura 46F é uma imagem do espécime dopeito usando o RIM em 6 0 keV com parâmetros da amostragemde microradians do ± 2 com um incremento do theta de 0.2microradians.

A dose e a distribuição glandular médias foram medidasusando detetores thermoluminescent. As figuras 47A-47F sãográficos que ilustram a dose e a distribuição glandularmédias para energias do feixe de 18 keV, de 25 keV, de 30keV, de 40 keV, de 50 keV, e de 60 keV, respectivamente.

A Figura 48 é um gráfico que ilustra a energia dofeixe de raio X contra a energia usada para o RIM de acordocom o assunto descrito nisto. Usando os dados da dosimetriaobtidos em cada energia, o fluxo usado adquirindo cadaradiograph e componente de jogos de DEI foi calculado e éapresentado na figura.

Os resultados acima da experimentação demonstram comoa imagem latente do peito que usa o RIM executa através deuma escala larga das energias. Se considerando a absorçãosozinha, se esperaria o contraste no tecido macio cairdramática com um aumento na energia, com pouco contraste daabsorção em energias ou acima de 4 0 keV. Os radiographs dosynchrotron em cada energia ilustram a redução aocontrário, especial em 60 keV onde há essencialmente umcontraste zero da absorção no tecido macio.

A aquisição que da imagem os tempos basearam os tubosde raio X convencionais que usam fontes do molibdênio podeser tão elevada quanto 10.000 segundos, bem além da janelado tempo necessário para a imagem latente clinica. Os tubosde raio X do molibdênio têm um ânodo estacionário quedissipação de calor dos limites e limitações significativasda engenharia dos lugares no fluxo que pode ser gerado poro tempo de unidade. Os tubos de raio X do tungstênio têm osgrandes, ânodos girando e podem tolerar umas tensões e umasamperagens muito mais elevadas. Quando os tubos de raio Xdo tungstênio oferecerem muitas vantagens na dissipação dofluxo e de calor, os raios X característicos gerados pelotungstênio são demasiado elevados gerar o contraste daabsorção no tecido macio. Entretanto, esta experiênciademonstrou que os mecanismos específicos do contraste doRIM do refraction e do scatter podem gerar o contrastemacio excelente do tecido sem a necessidade para a absorçãodo raio X.

A redução dos fotão em umas energias mais elevadas éevidente nas curvas de distribuição da dose, onde há umadiferença marcada entre as distribuições em 18 keV e 60keV. Em 18 keV, há uma grande gota no fluxo devido àabsorção no tecido. Esta gota no fluxo é reduzida comenergia crescente, com a transmissão a mais elevada dosfotão que ocorrem em 50 keV e em 60 keV. Uma diminuição naabsorção traduz a um aumento na eficiência, que é evidentenas medidas do fluxo apresentadas em figura 48.

A fim calibrar um algoritmo apropriado para aexperiência, as fibras de nylon múltiplas do monofilamentoe as hastes do Lucite do diâmetro e do índice de refractionconhecidos foram selecionadas para a análise. As fibras denylon menores foram selecionadas para aproximar o diâmetroe a geometria dos spiculations do cancro da mama. Cadaespécime e radiograph correspondente do synchrotron foramadquiridos usando uma energia do feixe de raio X de 40 keVe uma dose de superfície de 350 mrad. Para o RIM umadistribuição angular de microradians do ± 4 foi selecionadacom um incremento do theta de 0.4 microradians, produzindo21 imagens. Estas imagens foram processadas usando o métododo RIM para gerar as imagens que representam o contrastegerado da absorção, do refraction, e do scatter do raio X.

Extrair a informação tridimensional de uma imagembidimensional apresenta um desafio significativo, especialpara objetos non-uniform. Os spiculations do cancro da mamasão cilíndricos na natureza, que permite aproximações serfeita a respeito de suas propriedades materiais. A fimextrair a informação sobre spiculations do cancro da mama,é primeiramente necessário projetar e calibrar um método deanálise. Um método de análise baseado RIM apropriado podeusado para determinar o diâmetro e o índice de refractiondo nylon e das fibras do Lucite e dos spiculations docancro da mama. Com estas duas propriedades críticas,muitos outros aspectos das fibras e os spiculations podemser analisados e modelado. Quando houver três componentesdo contraste atuais em uma imagem do RIM, a imagem dorefraction será muito provável a mais importante para umsistema clínico da imagem latente. Se os raios X de umaenergia mais elevada são utilizados para a imagem latente,a seguir a imagem da absorção será pobre quando comparada àimagem do refraction. Com uma redução principal no fluxonas caudas da curva de balanço, a imagem do scatterigualmente colocará um papel secundário à imagem dorefraction. Calcular e comparar o índice de refractionatravés dos espécimes múltiplos do cancro da mama podemfornecer algum nível de garantia que as propriedadesmateriais que geram o contraste do refraction sãoconsistentes e não uma anomalia.

A calibração do método foi executada usando o nylon eas fibras do Lucite do diâmetro de variação. As fibras denylon com diâmetros de 200 mícrons, de 360 mícrons, e de560 mícrons eram imaged usando o RIM em 4 0 keV com umaescala da amostragem de -4 a 4 microradians e incrementosdo theta de 0.4 microradians. Estas fibrilas foramselecionadas para aproximar a geometria e o diâmetro despiculations clinica significativos. As hastes maiores doLucite com diâmetros de 13.000 mícrons e de 19.000 mícronsforam selecionadas para avaliar o algoritmo para objetos dodiâmetro maior. Figura 4 9 é uma imagem que indica umaavaliação do diâmetro da fibra usando o RIM. As fibras denylon estão absorvendo fraca, e são assim um materialfantasma perfeito para avaliar o contraste de DEI e de RIM.

O fantasma em figura 4 9 foi projetado medir o contraste e adefinição do RIM e do DEI usando as fibrilas de nylon dodiâmetro de diminuição. Menor o diâmetro, mais difícil odesafio da imagem latente.

Os objetos cilíndricos tais como as fibras e osspiculations de nylon do cancro da mama exibem um perfilcaracterístico do refraction segundo as indicações defigura 50, que é um gráfico que ilustra o perfil de nylondo refraction da fibra. A Refraction será o mais elevadonas bordas da haste, e zera dentro o meio. Se o objeto ésupor para ser cilíndrico, a seguir um pode usar aassinatura do refraction imagem de um refraction do RIM oudo DEI para extrapolar o diâmetro. Com um cilindro dodiâmetro conhecido, o índice de refraction da fibra ou afibrila podem ser extrapolados.

As tabelas 7 e 8 incluem abaixo o nylon e o diâmetrodo Lucite e o índice da informação do refraction.

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Table 7: MIR Diameter Calibration<table>table see original document page 123</column></row><table>

Table 8: MIR Index of Refraction CalibrationFigure 51 are graphs illustrating MIR refractionfitting diameter calibration. Fibrils of known dimensionwere imaged and an algorithm was used to calculate theindex of refraction and diameter. The reasoning being thatthe spiculations seen in breast câncer have similarproperties to nylon fibers, so the nylon phantom was usedfor system calibration.

In this experiment, the same method used forextracting the diameter and index of refraction for thenylon and Lucite fibers was applied to 5 regions ofinterest in three separate breast câncer specimens.Figures 52A-52C are MIR refraction images of the breastcâncer specimens. Table 9 below shows the calculatedspiculation diameter and index of refraction.

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Table 9: Fibril index of refraction

A Figura 53 é uma imagem de um jogo do RIM de umamassa e de um spiculation localizados do cancro da mamaobtidos por um sistema de DEI de acordo com o assuntodescrito nisto.

As figuras 54A-54E são imagens que ilustram ovisualização das fibrilas com DEI em comparação a umradiograph convencional. Em particular, a figura 54A é umaimagem de um radiograph convencional de um espécime dotecido do peito que contenha a carcinoma lobular invasora.A amostra submeteu-se ã avaliação histologic para confirmarque as fibrilas na 1 caixa branca do cm correspondem aosdedos do tumor que estendem da superfície do tumor. Afigura 54B é uma imagem convencional do radiograph queilustra uma idéia expandida da região designada pela 1caixa branca do cm na figura 54A. As figuras 54C-54E sãoimagens de DEI que ilustram uma idéia expandida da regiãodesignada pela 1 caixa branca do cm na figura 54A. Nestasvistas expandidas, é evidente que o contraste do tecido émais elevado nas imagens de DEI do que em um radiographconvencional, onde as estruturas do interesse sejam malvisíveis.

Para determinar o contraste melhorado de DEI, asmedidas do contraste das fibrilas foram computadas ao longodos perfis da imagem mostrados como linhas brancasverticais nas figuras 54B-54E. A computação foi repetidapara outras regiões da amostra de tecido. Uma análiseestatística mostrou que a imagem do refraction de DEI teve8-14 vezes mais contraste do que um radiographconvencional, quando a imagem máxima teve 12-33 vezes maiscontraste do que um radiograph.

A física subjacente do refraction do raio X e daimagem latente do scatter está ainda em uma fase inicial deinvestigação, especial quando comparada aos 100 que ahistória positiva do ano da absorção baseou a imagemlatente do raio X. Dado a heterogeneidade inerente detecidos biológicos, uma análise dos spiculationsaproximadamente cilíndricos do cancro da mama fornece umacaracterística diagnostica útil do que pode confiantementeser comparado com os espécimes múltiplos do tecido.

0 uso dos cilindros homogêneos estandardizadosmúltiplos imaged no ar permite uma calibração exata doalgoritmo apropriado baseado refraction. 0 uso destealgoritmo para analisar tecidos biológicos pode introduzirerros no cálculo devido a natureza não-homogénea de tecidosbiológicos, mas as propriedades do tecido do peito e daaplicação diagnostica reduzem a importância destes erros nocálculo absoluto.

O problema fundamental com mamografia convencional é adificuldade em visualizar os baixos objetos do contrasteimergidos em fundo altamente absorvente do tecido adiposo.As lesões neoplásticas aumentam no tamanho e na densidadecom o tempo, tornando-se eventualmente grande e densobastante para levantar-se acima do fundo e paratransformar-se métodos convencionais de utilizaçãovisíveis. Desde que a mortalidade do cancro da mama érelacionada diretamente ao tamanho e à progressão de umalesão, reduzir o tempo entre a geração de uma lesão malignoe a deteção é um objetivo de todas as modalidades novas daimagem latente do peito.

DEI e o RIM melhoram em cima da radiografiaconvencional utilizando as diferenças em mecanismosmúltiplos do contraste do raio X para ajudar a diferenciar-se entre estruturas benignas e malignos. 0 tecido adiposopode ter uma atenuação do raio X similar a uma lesãomaligno pequena, mas não têm as mesmas assinaturas dorefraction. 0 tecido adiposo tem o contraste muito pequenodo refraction e do scatter, mas os spiculations cilíndricospequenos de uma lesão do cancro da mama têm um granderefraction e assinaturas do scatter. Em 40 keV, o contrasteda absorção no tecido macio é mínimo, mais adicionalaumentando o inclinação total do contraste entre a lesão dointeresse e o tecido do fundo.

Uns ganhos mais adicionais no contraste do refractionpara spiculations vêm de sua geometria, que é ideal para orefraction dos raios X. Para um incidente colimado do feixede raio X em um objeto cilíndrico, o contraste dorefraction será o grande na parte superior e na parteinferior do cilindro, com contraste mínimo do refraction nocentro. Enquanto o diâmetro de um cilindro diminui, ocontraste do refraction pode permanecer devido à geometriado objeto mesmo depois que o nível de contraste da absorçãose desvanece no fundo. O índice dos valores do refractionobtidos através dos espécimes múltiplos do cancro da mamaindica que as propriedades de materiais são similares, e oaumento ao contrário deve ser observado em a maioria deespécimes similares do cancro.

Determinar os mecanismos subjacentes do contraste quefornecem o visualização realçado no tecido do peito é umaetapa primordial em projetar um sistema baseado não-synchrotron de DEI/MIR. Este estudo demonstra que osmecanismos específicos do contraste do RIM do refraction edo scatter jogam um maior protagonismo no visualizaçãoestrutural, mais adicional reduzindo a dependência naabsorção do raio X para o visualização da lesão. Umaredução na absorção do raio X traduz a uma dose absorvidapaciente da redução dentro -, que seja do benefíciotremendo quando considerando que a dose relativamenteelevada exigida para a mamografia convencional.

O uso do nylon nestas experiências indica um usopotencial para experiências da modelagem e de simulação dofuturo. Com uma geometria, um diâmetro, e um índice derefraction similares, o monofilamento de nylon podefornecer a introspecção em porque estas estruturasdiagnostica importantes geram o contraste elevado.

Simulações de computador

O software de simulação do computador foi desenvolvidoa fim DEI de teste projeta. 0 traçado de raio óticodesenvolvido dos usos do software para calcular a dosepaciente e a trilha radiografam o fluence através de umsistema de DEI, baseado em um arranjo e em umaespecificação especific da fonte, dos cristais, do objeto,e do detetor. Porque os sistemas óticos de cristal rejeitamos raios X que viajam em sentidos indesejados, o obstáculoprincipal DEI da praticabilidade é obter suficientesnúmeros de fotão que sobrevivem para alcangar o plano dodetetor.

Uma lista das especificações do parâmetro de sistema edos resultados de uma simulação para um projeto é fornecidanas tabelas 10 e 11, respectivamente, abaixo.

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Table 10: System Parameter Specifications

<table>table see original document page 129</column></row><table><table>table see original document page 130</column></row><table>

* Worst-case estimate, which assumes that ali attenuationleads to energy deposition in tissue

Table 11: System Parameter Results

As figuras 55A-55C são diagramas esquemáticos de umsistema de DEI, designados geralmente 5500, simulado usandoo software de simulação do computador de acordo com umaincorporação do assunto descrito nisto. Em particular, asfiguras 55A-55C são uma idéia de perspectiva, uma idéialateral, e uma idéia superior do sistema de DEI. Referindoas figuras 55A-55C, os feixes de raio X são gerados por umtubo de raio X XT que tem uma linha fonte. Em umasimulação, o tubo de raio X XT foi simulado como um tubo deraio X de Siemens DURA® Akron B (disponível de SiemensMédico Soluções EUA, Inc. de Malvern, de Pensilvânia). Otubo de raio X de Siemens inclui um alvo do tungstênio,assim produz os raios X Kal em 59.3 keV. Conseqüentemente,o tubo de raio X XT foi simulado para produzir os raios XKal em 59.3 keV. Um tubo poderoso pode ser necessário paraque DEI consiga o fluxo necessário para superar as perdasno sistema de cristal do sistema ótico antes que o feixegolpeie o paciente. 0 tubo de raio X de Siemens tem umânodo de giro que dissipe o calor, e permite o tubofuncionar no poder superior (60 quilowatts). 0 sistemasimulado de DEI usa um porto da linha-fonte no tubo.

Figura 56 é uma idéia de perspectiva de um elemento defocalização log-spiral 5600 acoplado a um cristal 5602 domonocromador de DEI de acordo com uma incorporação doassunto descrito nisto. Consultar para figurar 56, elemento5600 pode ser um cristal curvado da difracção configuradopara impulsionar o fluxo do fotão. O elemento 5600 forneceuma grande área de alvo para a fonte do raio X, que podeconseguir o poder superior, e focaliza a radiação emissorapara dar forma a uma linha fonte fina, virtual. A linhafonte virtual pode ser pequena e muito brilhante. Mais, ocristal curvado 5600 da difracção tem uma superfície queseja uma parcela de uma espiral logarítmica.

Figura 57 é uma opinião de perspectiva que ilustra oefeito de focalização de um elemento log-spiral, com umafonte no cáustico. A forma de superfície faz o elementodedifracção comportar-se como um dispositivo defocalização. O elemento log-spiral tem as seguintespropriedades: (1) coleta a luz emissora de uma grande áreade alvo em um ângulo fixo da decolagem onde o brilho estejaem um máximo; (2) ele monochromates o feixe; e (3) focalizaa radiação para dar forma a um elevado-brilho, linha fontevirtual. As figuras 58A e 58B são uma idéia de planta e umaidéia de elevação, respectivamente, de um sistema dacaracterização para estudos experimentais. Referindo asfiguras 58A e 58B, as figuras ilustram o elemento daespiral do registro que focaliza a radiação para dar formaa um elevado-brilho, linha fonte virtual.

0 sistema 5500 de DEI inclui três cristais: um pre-monocromador, um monocromador, e um analisador. Todos ostrês cristais são silicone e são ajustados para [as 440]ordens da reflexão. Os grandes cristais podem ser feitoscortando ao longo deste sentido. Tais cristais estãoprontamente - disponíveis.

O protocolo da varredura na simulação do sistema 5500de DEI foi ajustado a seis segundos para um detetor D. Emum exemplo, o detetor D pode ser uma única linhadispositivo que seja lida para fora uma vez por a linha daimagem. Em um outro exemplo, o detetor D pode ser umdispositivo do cheio-campo que seja feito a varredura nosynchrony com o movimento de um objeto 0 através do feixede raio X. Em uma única linha detetor ou em um detetor docheio-campo, uma linha ou tira de dados de imagem sãoadquiridas em um momento.

Em um outro exemplo, o detetor D pode ser um direto X-raio-à-carrega o detetor da conversão, que permite o uso deabsorventes grossos conseguir a eficiência em umas energiasmais elevadas sem perda significativa de definiçãoespacial. Figura 59 é um diagrama esquemático de um diretoX-raio-à-carrega o detetor da conversão, designadogeralmente 5900. O detetor 5900 pode fornecer a bonsdefinição espacial e poder de parada na energia elevada doraio X, tal como aquele produzido por um tubo de raio X dotungstênio. Os materiais do detetor com Z e densidade maiselevados podiam ser empregados como CZT, IbI2, ou HgI2 paramelhorar o desempenho do de alta energia.

Os resultados da simulação indicaram que o fluence nodetetor é aproximadamente 600 fotão por o pixel, que éaproximadamente 1/3 a 1/9 isso de um mamogramaconvencional. Assim, os resultados da simulação indicam queo nível de ruído do sistema simulado do RIM seriaaproximadamente 1.7 a 3 vezes maior do que em um mamogramaconvencional.Entretanto, a baixos níveis do ruído, o contraste dorefraction pode ser 8-33 vezes mais altamente do que em ummamograma convencional. Mais, para o sistema simulado deDEI, a dose glandular média é aproximadamente 0.004 mGy,que é aproximadamente 250-750 vezes mais baixo do que em ummamograma convencional na compressão de 5 cm. Na compressãode 10 cm, a dose absorvida no RIM seria 0.019 mGy, que émilhares de épocas mais baixas do que aquela obtida em ummamograma convencional na mesma compressão.

Resultados exemplares da imagem latente

Como determinado acima, os synchrotrons e os tubos deraio X são dois tipos apropriados de fontes do raio X paraproduzir imagens de DEI de acordo com o assunto descritonisto. Para finalidades da comparação, as figuras 60A e 60Bsão imagens produzidas do mesmo fantasma de nylon dafibrila por um sistema synchrotron-baseado e por um sistematubo-baseado raio X, respectivamente, de acordo com oassunto descrito nisto. A imagem da figura 60A foiproduzida por um feixe synchrotron-gerada, de raio X em 60keV e adquirido em uma posição de balanço da curva doanalisador de +0.4 microradians com uma dose de 4.0 mrad. Aimagem da figura 60B foi produzida em uma posição debalanço da curva do analisador de +0.4 microradians com umadose de 0.4 mrad e ajustes do tubo de 160 quilovolts e de6.2 miliampères. As fibras de nylon imaged têm diâmetros de560 mícrons (fibra superior), de 360 mícrons (fibra média),e de 200 mícrons (fibra inferior). As fibras de nylon muitofraca estão absorvendo, assim mostras destas imagens umexemplo da vantagem de usar a imagem latente do refractionpara ver tais materiais absorventes fracos. Em particular,por exemplo, é importante anotar que estes resultadosindicam que as imagens do tecido macio podem ser obtidascom um tubo de raio X usando uma tensão de 160 quilovoltsde acordo com o assunto descrito nisto.

Figura 61 é uma imagem do refraction do synchrotron domesmo espécime do peito mostrado nas figuras 44 e 45A-45Fusando técnicas de acordo com o assunto descrito nisto.Neste exemplo, a energia do feixe era 60 keV com uma dosede 4 mrad.

Para finalidades da comparação, as figuras 62A e 62Bsão imagens da mesma área de um espécime do tecido do peitoobtido usando um tubo de raio X e um synchrotron,respectivamente, de acordo com o assunto descrito nisto. Aimagem mostrada na figura 62A foi adquirida usando um tubode raio X com uma dose de 0.4 mrad. A imagem mostrada nafigura 62B foi adquirida usando um synchrotron de 4 0 keV emuma posição do analisador de +0.4 microradians e em umadose de 350 mrad. 0 espécime do tecido do peito foiimergido em 4.5 cm da água.

Figura 63 é uma imagem de um espécime da mastectomiado cancro da mama obtido usando um tubo de raio X de acordocom o assunto descrito nisto. A imagem foi adquirida comuns 7.0 cm, espessura cheia, peito mínimo-comprimido comuma dose de 0.4 mrad. Inferior ou igual a aproximadamente0.5 mrad podem ser aplicados aos outros objetos ou tecidopara conseguir imagens apropriadas. Esta imagem mostra acaracterísticas diagnosticas no tecido cheio do peito daespessura em uma dose várias centenas vezes menos do que emum mamograma convencional. O assunto descrito nisto évantajoso porque pode conseguir imagens de objetos maciosdo tecido da espessura elevada. Os dispositivossynchrotron-baseados precedentes foram incapazes deconseguir tais imagens. Mais, por exemplo, o assuntodescrito nisto pode ser usado para adquirir tais imagens dealta qualidade ao aplicar doses muito baixas aos objetos,tais como o tecido macio objeta. 0 assunto descrito nistopode usar os feixes de raio X que têm uma energia maiselevada do que a radiografia convencional para conseguir asimagens de alta qualidade, assim o assunto descrito nistopode exigir uma dosagem mais baixa ser usado por causa dosinteresses pacientes da segurança.

Aplicações exemplares

Os sistemas e os métodos de acordo com o assuntodescrito nisto podem ser aplicados a uma variedade deaplicações médicas. Como determinado acima, os sistemas eos métodos descritos nisto podem ser aplicados para aimagem latente do peito. Mais, por exemplo, os sistemas eos métodos descritos nisto podem ser aplicados à imagemlatente da cartilagem, a neuroimaging, a imagem latentecardíaca, a imagem latente vascular (com e sem contraste),à imagem latente pulmonaa (do pulmão), à imagem latente doosso, à imagem latente genitourinary, à imagem latentegastrintestinal, à imagem latente macia do tecidogeralmente, à imagem latente hematopoietic do sistema, e àimagem latente do sistema de glândula endócrina. Além doque o tempo e a dose da imagem, um avanço principal de usarraios X de uma energia mais elevada é a espessura do objetoque pode ser imaged. Para aplicações tais como a imagemlatente do peito, o sistema descrito permite o tecido cheiodo peito da espessura da imagem latente com uma estadiaclinica realística da imagem latente. O mesmos podem serditos para outras regiões do corpo, tais como a cabeça, agarganta, as extremidades, o abdômen, e a pelve. Sem aslimitações da absorção do raio X, a utilização de DEI comenergia mais elevada radiografa aumenta dramática ahabilidade da penetração dos raios X. Para o tecido macio,somente uma parcela pequena do incidente dos fotão do raioX no objeto é absorvida, que aumenta extremamente aeficiência de fotão emissores do tubo de raio X que alcangao detetor.

No que diz respeito à imagem latente pulmonaa, astécnicas de DEI como descritas nisto podem produzir ocontraste excelente nos pulmões e podem ser usadaspesadamente diagnosticando condições pulmonaas tais como apneumonia. As coleções fluidas nos pulmões geram uminclinação de densidade marcado que poderia ser detectadofacilmente com DEI. O inclinação de densidade, ascaracterísticas do tecido circunvizinho, e as diferençasgeométricas entre o tecido de pulmão normal e o tecido comum tumor podem ser grandes, produzindo o bom contraste.Mais, as técnicas de DEI descritas nisto podem seraplicadas à seleção e ao diagnóstico do câncer pulmonar.

No que diz respeito à imagem latente do osso, astécnicas de DEI como descritas nisto podem produzir umaimagem excelente do osso geralmente. O contraste elevado dorefraction e da extinção de DEI pode ser especial útil paravisualizar fraturas e lesões dentro do osso.

Mais, os sistemas e os métodos de acordo com o assuntodescrito nisto podem ser aplicados aos uma variedade deinspeção e aplicações industriais. Por exemplo, os sistemase os métodos podem ser aplicados para a inspeção da carne,tal como a inspeção das aves domésticas. Por exemplo, ossistemas e os métodos podem ser usados para os ossosafiados da visão, as penas, e outros baixos objetos docontraste nas carnes que exigiram a seleção e/ou a remoção.

Os sistemas e os métodos descritos nisto podem seraplicados para tal seleção. Os sistemas e os métodosdescritos nisto podem igualmente ser aplicados para ainspeção da manufatura. Por exemplo, os sistemas e osmétodos podem ser usados inspecionando soldas, como naprodução dos aviões. As técnicas de DEI como descritasnisto podem ser usadas para inspecionar as partesestruturais chaves que se submetem ao desgaste pesado e aorasgo, tal como as lâminas de turbina do jato. Mais, porexemplo, os sistemas e os métodos descritos nisto podem serusados inspecionando placas de circuito e a outraeletrônica. Em um outro exemplo, os sistemas e os métodosdescritos nisto podem ser usados para a inspeção do pneu,tal como a inspeção das correias de aço e da integridade dopasso.

Mais, os sistemas e os métodos de acordo com o assuntodescrito nisto podem ser usados para finalidades da seleçãoda segurança. Por exemplo, os sistemas e os métodos podemser usados selecionando em aeroportos e em portos. Astécnicas de DEI como descritas nisto podem ser usadasselecionando para o plástico e baixos objetos do contrasteda absorção, tais como facas plásticas, os injetorescompostos difíceis detectar com raio X convencional, eexplosivos plásticos. Para objetos maiores da imagemlatente, tal é para a inspeção da bagagem do aeroporto, adistância entre o tubo de raio Xeo detetor pode seraumentado para permitir a divergência do feixe. Um cristalmaior do analisador seria necessário para acomodar umfanbeam maior.

O dispositivo descrito fornece um mecanismo que possaser traduzido em um sistema da imagem latente do tomographycomputado, ou DEI-CT. Um sistema de DEI-CT, assemelhando-sea um sistema convencional do tomography computado deterceira geração, usaria o mesmo instrumento mas modificadopara a rotação em torno de um ponto central.

Alternativamente, o sistema poderia permanecer estacionárioe o objeto, a amostra, ou o paciente poderiam ser giradosno feixe. Um sistema de DEI-CT deste projeto produziria asimagens que representam a absorção do raio X, o refraction,e a rejeção ultra-pequena do scatter do ângulo (extinção),mas seriam resolvidos em três dimensões.

Compreender-se-á que os vários detalhes do assuntodescrito nisto podem ser mudados sem partir do espaço doassunto descrito nisto. Além disso, a descrição antecedenteé com a finalidade da ilustração somente, e não com afinalidade da limitação, porque o assunto descrito nisto édefinido pelas reivindicações como determinado em seguida.

Claims

1. Método para a detecção de uma imagem de um objeto,o método caracterizado pelo fato de compreender:a geração de um primeiro feixe de raios X que tem umadistribuição de energia policromática;o posicionamento de um cristal monocromador único emuma posição predeterminada para diretamente interceptar oprimeiro feixe de raios X, de modo que um segundo feixe deraios X tendo um nível de energia predeterminado sejaproduzido;o posicionamento de um objeto em um percurso dosegundo feixe de raios X para transmissão do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido;o direcionamento do feixe de raios X transmitido em umângulo de incidência sobre um cristal analisador; ea detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo rotativo do tubo de raios X.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo estacionário do tubo de raios X.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

6. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-10 keV a em torno de 7 0 keV.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 70 keV.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o posicionamento do cristalmonocromador incluir o posicionamento de uma superfície docristal monocromador em um ângulo entre em torno de 1 graue 40 graus com respeito a um percurso do primeiro feixe deraios X incidente sobre a superfície do cristalmonocromador.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de reticulo com o cristalanalisador.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333].

15. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao objeto.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir o recebimento do feixe difratado em um detector.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa produção de uma imagem digitalizada do objeto.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de o detector ser um filmeradiográfico.

22. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de o detector ser uma placa deimagem.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir a detecção da imagem do objeto a partir do feixedifratado a partir do cristal analisador em um dentre no oupróximo de um pico de curva de balanço do cristalanalisador.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de compreender a derivação de pelomenos uma dentre uma imagem melhorada de difração, umaimagem de absorção, uma imagem de refração, uma imagem dedispersão, e uma imagem de densidade de massa do objeto apartir da imagem detectada.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

26. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir:a detecção de uma primeira imagem em ângulo do objetoa partir de um primeiro feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma primeira posiçãoangular;a detecção de uma segunda imagem em ângulo do objeto apartir de um segundo feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma segunda posiçãoangular;a combinação das primeira e segunda imagens em ângulopara a derivação de uma imagem de refração e de absorçãoaparente; ea derivação de uma imagem de densidade de massa doobjeto a partir da imagem de refração.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de a detecção da primeira imagem emângulo incluir a detecção da primeira imagem em ângulo doobjeto a partir do cristal analisador em uma regulagem deângulo de curva de balanço baixa do cristal analisador, epelo fato de a detecção da segunda imagem em ângulo incluira detecção da segunda imagem em ângulo do objeto a partirdo cristal analisador em uma regulagem de ângulo de curvade balanço alta do cristal analisador.

28. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender o bloqueio de umaporção do segundo feixe de raios X, antes da transmissão dosegundo feixe de raios X através do objeto, de modo que umalinha característica predeterminada do feixe de raios Xseja bloqueada.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do segundofeixe de raios X incluir o posicionamento de um colimadorentre o cristal monocromador e o objeto, de modo que alinha característica predeterminada do feixe de raios Xseja bloqueada.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de a linha de emissãocaracterística predeterminada ser uma linha de emissãocaracterística Kal.

31. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender o bloqueio de umaporção do primeiro feixe de raios X que cair fora de umajanela de aceitação angular do cristal monocromador, antesda interceptação do primeiro feixe de raios X pelo cristalmonocromador.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do primeirofeixe de raios X incluir o posicionamento de um colimadorem um percurso do primeiro feixe de raios X.

33. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umprimeiro cristal monocromador, e pelo fato de o métodocompreender o posicionamento de um segundo cristalmonocromador para a interceptação do segundo feixe de raiosX e para direcionamento do segundo feixe de raios X emdireção ao cristal analisador.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de o posicionamento do segundocristal monocromador incluir o posicionamento do segundocristal monocromador de modo que o segundo feixe de raios Xseja dirigido ao longo de um percurso paralelo a umpercurso do primeiro feixe de raios X.

35. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem não combinados.

36. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem selecionados para a rejeição de umaporção predeterminada do primeiro feixe de raios X.

37. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio e silício.

38. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio [333] e silício [333].

39. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender o ajuste de uma dosede radiação aplicada pelo segundo feixe de raios X aoobj eto.

40. Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:uma fonte de raios X configurada para a geração de umprimeiro feixe de raios X que tem uma distribuição deenergia policromática;um cristal monocromador único posicionado em umaposição predeterminada para diretamente interceptar oprimeiro feixe de raios X, e onde um segundo feixe de raiosX tendo um nível de energia predeterminado pode serproduzido para uma transmissão através de um objeto;um cristal analisador posicionado para interceptar umfeixe de raios X transmitido em um ângulo de incidência docristal analisador; eum detector de imagem configurado para a detecção deuma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

41. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X ser um tubode raios X.

42. Sistema, de acordo com a reivindicação 41,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo rotativo.

43. Sistema, de acordo com a reivindicação 41,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo estacionário.

44. Sistema, de acordo com a reivindicação 41,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

45. Sistema, de acordo com a reivindicação 41,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kw para a geração doprimeiro feixe de raios X.

46. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-10 keV a em torno de 70 keV.

47. Sistema, de acordo com a reivindicação 46,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-50 keV a em torno de 7 0 keV.

48. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

49. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de uma superfície do cristalmonocromador ser posicionada em um ângulo entre em torno de-1 grau e 4 0 graus com respeito a um percurso do primeirofeixe de raios X incidente sobre a superfície do cristalmonocromador.

50. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de retículo com o cristalanalisador.

51. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

52. Sistema, de acordo com a reivindicação 51,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

53. Sistema, de acordo com a reivindicação 52,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333] .

54. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

55. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

56. Sistema, de acordo com a reivindicação 55,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

57. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao objeto.

58. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado parareceber o feixe difratado.

59. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa produção de uma imagem digitalizada do objeto.

60. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser um filmeradiográfico.

61. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser uma placa deimagem.

62. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção da imagem do objeto a partir do feixe difratadoa partir do cristal analisador em um dentre no ou próximode um pico de curva de balanço do cristal analisador.

63. Sistema, de acordo com a reivindicação 62,caracterizado pelo fato de compreender um computadorconfigurado para a derivação de pelo menos uma dentre umaimagem melhorada de difração, uma imagem de absorção, umaimagem de refração, uma imagem de dispersão, e uma imagemde densidade de massa do objeto a partir da imagemdetectada.

64. Sistema, de acordo com a reivindicação 62,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

65. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção de uma primeira imagem em ângulo do objeto apartir de um primeiro feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma primeira posiçãoangular, e configurado para a detecção de uma segundaimagem em ângulo do objeto a partir de um segundo feixedifratado emitido a partir do cristal analisadorposicionado em uma segunda posição angular; eo sistema compreender um computador configurado para acombinação das primeira e segunda imagens em ângulo para aderivação de uma imagem de refração e de absorção aparente,e configurado para a derivação de uma imagem de densidadede massa do objeto a partir da imagem de refração.

66. Sistema, de acordo com a reivindicação 65,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção da primeira imagem em ângulo do cristalanalisador em uma regulagem de ângulo de curva de balançobaixa do cristal analisador, e configurado para a detecçãoda segunda imagem em ângulo incluindo a detecção da segundaimagem em ângulo do objeto a partir do cristal analisadorem uma regulagem de ângulo de curva de balanço alta docristal analisador.

67. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de compreender um colimadorposicionado para o bloqueio de uma porção do segundo feixede raios X, antes da transmissão do segundo feixe de raiosX através do objeto, de modo que uma linha característicapredeterminada do feixe de raios X seja bloqueada.

68. Sistema, de acordo com a reivindicação 67,caracterizado pelo fato de a linha de emissãocaracterística predeterminada ser uma linha de emissãocaracterística Kal.

69. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de compreender um colimadorposicionado para o bloqueio de uma porção primeiro feixe deraios X que cair fora de uma janela de aceitação angular docristal monocromador, antes da interceptação do primeirofeixe de raios X pelo cristal monocromador.

70. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umprimeiro cristal monocromador, e pelo fato de o sistemacompreender um segundo cristal monocromador posicionadopara a interceptação do segundo feixe de raios X e paradirecionamento do segundo feixe de raios X em direção aocristal analisador.

71. Sistema, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de o segundo cristal monocromadorser posicionado de modo que o segundo feixe de raios X sejadirigido ao longo de um percurso paralelo a um percurso doprimeiro feixe de raios X.

72. Sistema, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem não combinados.

73. Sistema, de acordo cora a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem selecionados para a rejeição de umaporção predeterminada do primeiro feixe de raios X.

74. Sistema, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio e silício.

75. Sistema, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio [333] e silício [333].

76. Método para a detecção de uma imagem de um objeto,o método caracterizado pelo fato de compreender:a geração de um primeiro feixe de raios X que tem umadistribuição de energia policromática;o bloqueio de uma porção do primeiro feixe de raios X,de modo que o primeiro feixe de raios X seja um feixe deespalhamento colimado;o posicionamento de um cristal monocromador único emuma posição predeterminada para interceptar o feixe deespalhamento colimado, de modo que um segundo feixe deraios X tendo um nível de energia predeterminado sejaproduzido;o posicionamento de um objeto em um percurso dosegundo feixe de raios X para transmissão do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido;o direcionamento do feixe de raios X transmitido em umângulo de incidência sobre um cristal analisador; ea detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

77. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

78. Método, de acordo com a reivindicação 77,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo rotativo do tubo de raios X.

79. Método, de acordo com a reivindicação 77,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo estacionário do tubo de raios X.

80. Método, de acordo com a reivindicação 77,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

81. Método, de acordo com a reivindicação 77,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

82. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um primeiro feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica que varia de emtorno de 10 keV a em torno de 7 0 keV.

83. Método, de acordo com a reivindicação 82,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 7 0 keV.

84. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

85. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do primeirofeixe de raios X incluir o bloqueio da porção do primeirofeixe de raios X de modo que o feixe de espalhamentocolimado tenha divergência de em torno de 10 graus em umaprimeira direção e de em torno de 1 grau em uma segundadireção.

86. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do primeirofeixe de raios X incluir o posicionamento de um colimadorentre o cristal monocromador e o objeto.

87. Método, de acordo com a reivindicação 86,caracterizado pelo fato de o colimador definir uma fendaatravés da qual o feixe de espalhamento colimado passa.

88. Método, de acordo com a reivindicação 87,caracterizado pelo fato de o primeiro feixe de raios X serdefinido como o feixe de espalhamento colimado pela fendado colimador.

89. Método, de acordo com a reivindicação 86,caracterizado pelo fato de o posicionamento do cristalmonocromador incluir o posicionamento de uma superfície docristal monocromador em um ângulo entre em torno de 1 graue 40 graus com respeito a um percurso do primeiro feixe deraios X incidente sobre a superfície do cristalmonocromador.

90. Método, de acordo com a reivindicação 86,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de retículo com o cristalanalisador.

91. Método, de acordo com a reivindicação 86,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

92. Método, de acordo com a reivindicação 91,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

93. Método, de acordo com a reivindicação 92,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333].

94. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

95. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

96. Método, de acordo com a reivindicação 95,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

97. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao obj eto.

98. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir o recebimento do feixe difratado em um detector.

99. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir a detecção da imagem do objeto a partir do feixedifratado a partir do cristal analisador em um dentre no oupróximo de um pico de curva de balanço do cristalanalisador.

100. Método, de acordo com a reivindicação 99,caracterizado pelo fato de compreender a derivação de pelomenos uma dentre uma imagem melhorada de difração, umaimagem de absorção, uma imagem de refração, uma imagem dedispersão, e uma imagem de densidade de massa do objeto apartir da imagem detectada.

101. Método, de acordo com a reivindicação 99,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

102. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir:a detecção de uma primeira imagem em ângulo do objetoa partir de um primeiro feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma primeira posiçãoangular;a detecção de uma segunda imagem em ângulo do objeto apartir de um segundo feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma segunda posiçãoangular;a combinação das primeira e segunda imagens em ângulopara a derivação de uma imagem de refração e de absorçãoaparente; ea derivação de uma imagem de densidade de massa doobjeto a partir da imagem de refração.

103. Método, de acordo com a reivindicação 102,caracterizado pelo fato de a detecção da primeira imagem emângulo incluir a detecção da primeira imagem em ângulo doobjeto a partir do cristal analisador em uma regulagem deângulo de curva de balanço baixa do cristal analisador, epelo fato de a detecção da segunda imagem em ângulo incluira detecção da segunda imagem em ângulo do objeto a partirdo cristal analisador em uma regulagem de ângulo de curvade balanço alta do cristal analisador.

104 . Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:uma fonte de raios X configurada para a geração de umprimeiro feixe de raios X que tem uma distribuição deenergia policromática;um colimador posicionado para bloquear uma porção doprimeiro feixe de raios X, de modo que o primeiro feixe deraios X seja um feixe de espalhamento colimado;um cristal monocromador posicionado em uma posiçãopredeterminada para interceptar o feixe de espalhamentocolimado, de modo que um segundo feixe de raios X tendo umnível de energia predeterminado para uma transmissãoatravés de um objeto;um cristal analisador posicionado para interceptar umfeixe de raios X transmitido em um ângulo de incidência docristal analisador; eum detector de imagem configurado para a detecção deuma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

105. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X ser um tubode raios X.

106. Sistema, de acordo com a reivindicação 105,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo rotativo.

107. Sistema, de acordo com a reivindicação 105,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo estacionário.

108. Sistema, de acordo com a reivindicação 105,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

109. Sistema, de acordo com a reivindicação 105,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

110. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-10 keV a em torno de 70 keV.

111. Sistema, de acordo com a reivindicação 110,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-50 keV a em torno de 7 0 keV.

112. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

113. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o colimador ser posicionado para 0 bloqueio da porção do primeiro feixe de raios X de modoque o feixe de espalhamento colimado tenha uma divergênciaem torno de 10 graus em uma primeira direção e em torno de 1 grau em uma segunda direção.

114. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o colimador ser posicionadoentre o cristal monocromador e o objeto.

115. Sistema, de acordo com a reivindicação 114,caracterizado pelo fato de o colimador definir uma fendaatravés da qual o feixe de espalhamento colimado passa.

116. Sistema, de acordo com a reivindicação 115,caracterizado pelo fato de o primeiro feixe de raios X serdefinido como o feixe de espalhamento colimado pela fendado colimador.

117. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador incluiruma superfície do cristal monocromador posicionada em umângulo entre em torno de 1 grau e 4 0 graus com respeito aum percurso do primeiro feixe de raios X incidente sobre asuperfície do cristal monocromador.

118. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de retículo com o cristalanalisador.

119. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

120. Sistema, de acordo com a reivindicação 119,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

121. Sistema, de acordo com a reivindicação 120,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333].

122. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

123. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

124. Sistema, de acordo com a reivindicação 123,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

125. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao objeto.

126. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado parareceber o feixe difratado em um detector.

127. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção da imagem do objeto a partir do feixe difratadoa partir do cristal analisador em um dentre no ou próximode um pico de curva de balanço do cristal analisador.

128. Sistema, de acordo com a reivindicação 127,caracterizado pelo fato de compreender um computadorconfigurado para a derivação de pelo menos uma dentre umaimagem melhorada de difração, uma imagem de absorção, umaimagem de refração, uma imagem de dispersão, e uma imagemde densidade de massa do objeto a partir da imagemdetectada.

129. Sistema, de acordo com a reivindicação 127,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

130. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção de uma primeira imagem em ângulo do objeto apartir de um primeiro feixe difratado emitido a partir docristal analisador posicionado em uma primeira posiçãoangular, e configurado para a detecção de uma segundaimagem em ângulo do objeto a partir de um segundo feixedifratado emitido a partir do cristal analisadorposicionado em uma segunda posição angular; eo sistema compreender um computador configurado para acombinação das primeira e segunda imagens em ângulo para aderivação de uma imagem de refração e de absorção aparente,e configurado para a derivação de uma imagem de densidadede massa do objeto a partir da imagem de refração.

131. Sistema, de acordo com a reivindicação 130,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa detecção da primeira imagem em ângulo do objeto a partirdo cristal analisador em uma regulagem de ângulo de curvade balanço baixa do cristal analisador, e configurado paraa detecção da segunda imagem em ângulo do objeto a partirdo cristal analisador em uma regulagem de ângulo de curvade balanço alta do cristal analisador.

132. Método para a detecção de uma imagem de umobjeto, o método caracterizado pelo fato de compreender:a geração de um primeiro feixe de raios X que tem umadistribuição de energia policromática pela geração de umapluralidade de feixes de raios X se espalhando emdiferentes direções a partir de uma fonte pontual de raios X;o posicionamento de um cristal monocromador único emuma posição predeterminada para interceptar o primeirofeixe de raio-X, de modo que um segundo feixe de raios Xtendo um nível de energia predeterminado seja produzido;o posicionamento de um objeto em um percurso dosegundo feixe de raios X para transmissão do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido;o direcionamento do feixe de raios X transmitido em umângulo de incidência sobre um cristal analisador; ea detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

133. Método, de acordo com a reivindicação 132,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

134. Método, de acordo com a reivindicação 133,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo rotativo do tubo de raios X.

135. Método, de acordo com a reivindicação 134,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo estacionário do tubo de raios X.

136. Método, de acordo com a reivindicação 133,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

137. Método, de acordo com a reivindicação 133,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

138. Método, de acordo com a reivindicação 133,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um primeiro feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica que varia de emtorno de 10 keV a em torno de 7 0 keV.

139. Método, de acordo com a reivindicação 13 8,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 70 keV.

140. Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:um tubo de raios X configurado para a geração de umprimeiro feixe de raios X que tem uma distribuição deenergia policromática, pela geração de uma pluralidade defeixes de raios X se espalhando em direções diferentes apartir de uma fonte pontual de raios X;um cristal monocromador posicionado era uma posiçãopredeterminada para diretamente interceptar o feixe deespalhamento colimado, de modo que um segundo feixe deraios X tendo um nível de energia predeterminado éproduzido para uma transmissão através de um objeto;um cristal analisador posicionado para interceptar umfeixe de raios X transmitido em um ângulo de incidência docristal analisador; eum detector de imagem configurado para a detecção deuma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

141. Sistema, de acordo com a reivindicação 14 0,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo rotativo.

142. Sistema, de acordo com a reivindicação 140,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo estacionário.

143. Sistema, de acordo com a reivindicação 140,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

144. Sistema, de acordo com a reivindicação 140,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

145. Sistema, de acordo com a reivindicação 14 0,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X serconfigurado para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-10 keV a em torno de 7 0 keV.

146. Sistema, de acordo com a reivindicação 145,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X serconfigurado para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de 50 keV a em torno de 7 0 keV.

147. Método para a detecção de uma imagem de umobjeto, o método caracterizado pelo fato de compreender:a geração de um primeiro feixe de raios X que tem umaprimeira e uma segunda linhas de emissão característica;o posicionamento de um cristal monocromador em umaposição predeterminada para interceptar o primeiro feixe deraios X, de modo que um segundo feixe de raios X tendo asprimeira e segunda linhas de emissão característica sejaproduzido;o bloqueio seletivo de uma das primeira e segundalinhas de emissão característica do segundo feixe de raiosXea permissão que uma desbloqueada das primeira e segundalinhas de emissão característica do segundo feixe de raiosX passe;o posicionamento de um objeto em um percurso dadesbloqueada das primeira e segunda linhas de emissãocaracterística do segundo feixe de raios X para transmissãoda linha característica desbloqueada do segundo feixe deraios X através do objeto e emissão a partir do objeto deum feixe de raios X transmitido;o direcionamento do feixe de raios X transmitido em umângulo de incidência sobre um cristal analisador; ea detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

148. Método, de acordo com a reivindicação 147,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

149. Método, de acordo com a reivindicação 14 8,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo rotativo do tubo de raios X.

150. Método, de acordo com a reivindicação 148,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo estacionário do tubo de raios X.

151. Método, de acordo com a reivindicação 148,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

152. Método, de acordo com a reivindicação 148,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kw para a geração doprimeiro feixe de raios X.

153. Método, de acordo com a reivindicação 147,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um primeiro feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica que varia de emtorno de 10 keV a em torno de 70 keV.

154. Método, de acordo com a reivindicação 153,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 70 keV.

155. Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:uma fonte de raios X configurada para a geração de umprimeiro feixe de raios X que tem uma primeira e umasegunda linhas de emissão característica;um cristal monocromador posicionado em uma posiçãopredeterminada para interceptar o primeiro feixe de raiosX, de modo que um segundo feixe de raios X tendo asprimeira e segunda linhas de emissão característica sejaproduzido;um colimador que tem uma fenda ajustada para obloqueio seletivo de uma das primeira'e segunda linhas deemissão característica do segundo feixe de raios Xeapermissão que uma desbloqueada das primeira e segundalinhas de emissão característica do segundo feixe de raiosX passe para transmissão através de um objeto;um cristal analisador posicionado para interceptar umfeixe de raios X transmitido em um ângulo de incidência docristal analisador; eum detector de imagem configurado para a detecção deuma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

156. Sistema, de acordo com a reivindicação 155,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X ser um tubode raios X.

157. Sistema, de acordo com a reivindicação 156,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo rotativo.

158. Sistema, de acordo com a reivindicação 156,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo estacionário.

159. Sistema, de acordo cora a reivindicação 156,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

160. Sistema, de acordo com a reivindicação 156,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

161. Sistema, de acordo com a reivindicação 148,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de 10 keV a em torno de 70 keV.

162. Sistema, de acordo com a reivindicação 161,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de 50 keV a em torno de 7 0 keV.

163. Método para a detecção de uma imagem de umobjeto, o método caracterizado pelo fato de compreender:a geração de um primeiro feixe de raios X que tem umaprimeira e uma segunda linhas de emissão característica;o posicionamento de um cristal monocromador em umaposição predeterminada para interceptar o primeiro feixe deraios X, de modo que um segundo feixe de raios X tendo asprimeira e segunda linhas de emissão característica sejaproduzido;o posicionamento de um objeto em um percurso dasprimeira e segunda linhas de emissão característica dosegundo feixe de raios X para transmissão das primeira esegunda linhas de emissão característica do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido;o direcionamento do feixe de raios X transmitido em umângulo de incidência sobre um cristal analisador; ea detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

164. Método, de acordo com a reivindicação 163,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

165. Método, de acordo com a reivindicação 164,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo rotativo do tubo de raios X.

166. Método, de acordo com a reivindicação 164,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X apartir de um anodo estacionário do tubo de raios X.

167. Método, de acordo com a reivindicação 164,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir um oumais dentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

168. Método, de acordo com a reivindicação 164,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

169. Método, de acordo com a reivindicação 163,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um primeiro feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica que varia de emtorno de 10 keV a em torno de 7 0 keV.

170. Método, de acordo com a reivindicação 163,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 70 keV.

171. Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto, o sistema caracterizado pelo fato de compreender:uma fonte de raios X configurada para a geração de umprimeiro feixe de raios X que tem uma primeira e umasegunda linhas de emissão característica;um cristal monocromador posicionado em uma posiçãopredeterminada para interceptar o primeiro feixe de raiosX, de modo que um segundo feixe de raios X tendo asprimeira e segunda linhas de emissão característica sejaproduzido para transmissão através de um objeto;um cristal analisador posicionado para interceptar umfeixe de raios X transmitido em um ângulo de incidência docristal analisador; eum detector de imagem configurado para a detecção deuma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

172. Sistema, de acordo com a reivindicação 171,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X ser um tubode raios X.

173. Sistema, de acordo com a reivindicação 172,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo rotativo.

174. Sistema, de acordo com a reivindicação 172,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umanodo estacionário.

175. Sistema, de acordo com a reivindicação 172,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

176. Sistema, de acordo com a reivindicação 172,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

177. Sistema, de acordo com a reivindicação 171,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-10 keV a em torno de 70 keV.

178. Sistema, de acordo com a reivindicação 177,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de um feixe de raios X tendo umaenergia de raios X característica que varia de em torno de-50 keV a em torno de 70 keV.

179. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111].

180. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333].

181. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111].

182. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de pelo menos um dos primeiro esegundo cristais monocromadores ter uma reflexão [111].

183. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem cristais de silício.

184. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111].

185. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333] .

186. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111] .

187. Sistema, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de pelo menos um dos primeiro esegundo cristais monocromadores ter uma reflexão [111].

188. Método, de acordo com a reivindicação 70,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem cristais de silício.

189. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111] .

190. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333] .

191. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111].

192. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111].

193. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333].

194. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111].

195. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

196. Sistema, de acordo com a reivindicação 40,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

197. Método, de acordo com a reivindicação 76,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

198. Sistema, de acordo com a reivindicação 104,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

199. Método, de acordo com a reivindicação 132,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

200. Sistema, de acordo com a reivindicação 140,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

201. Método, de acordo com a reivindicação 147,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

202. Sistema, de acordo com a reivindicação 155,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

203. Método, de acordo com a reivindicação 163,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

204. Sistema, de acordo com a reivindicação 171,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso ecartilagem.

205. Método para a detecção de uma imagem de umobjeto, o método caracterizado pelo fato de compreender:(a) a geração de um primeiro feixe de raios X que temlinhas características Kal e Ka2;(b) o posicionamento de um cristal monocromador únicoem uma posição predeterminada para diretamente interceptaro primeiro feixe de raios X, de modo que um segundo feixede raios X tendo um nível de energia predeterminado sejaproduzido;(c) o posicionamento de um objeto em um percurso dosegundo feixe de raios X para transmissão do segundo feixede raios X através do objeto e emissão a partir do objetode um feixe de raios X transmitido;(d) o direcionamento do feixe de raios X transmitidoem um ângulo de incidência sobre um cristal analisador; e(e) a detecção de uma imagem do objeto a partir de umfeixe difratado a partir do cristal analisador.

206. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração do primeiro feixe de raios X pelouso de um tubo de raios X.

207. Método, de acordo com a reivindicação 206,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

208. Método, de acordo com a reivindicação 206,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

209. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de um primeiro feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica que varia de emtorno de 10 keV a em torno de 70 keV.

210. Método, de acordo com a reivindicação 209,caracterizado pelo fato de a geração de um feixe de raios Xtendo uma energia de raios X característica incluir ageração de um feixe de raios X tendo uma energia de raios Xcaracterística que varia de em torno de 50 keV a em tornode 70 keV.

211. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de a geração do primeiro feixe deraios X incluir a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

212. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o posicionamento do cristalmonocromador incluir o posicionamento de uma superfície docristal monocromador em um ângulo entre em torno de 1 grau-10 e 40 graus com respeito a um percurso do primeiro feixe deraios X incidente sobre a superfície do cristalmonocromador.

213. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de retículo com o cristalanalisador.

214. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

215. Método, de acordo com a reivindicação 214,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

216. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333] .

217. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333] .

218. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111].

219. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111].

220. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

221. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

222. Método, de acordo com a reivindicação 221,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

223. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso e umacartilagem.

224. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao objeto.

225. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir o recebimento do feixe difratado em um detector.

226. Método, de acordo com a reivindicação 225,caracterizado pelo fato de o detector ser configurado paraa produção de uma imagem digitalizada do objeto.

227. Método, de acordo com a reivindicação 226,caracterizado pelo fato de o detector ser um filmeradiográfico.

228. Método, de acordo com a reivindicação 226,caracterizado pelo fato de o detector ser uma placa deimagem.

229. Método, de acordo com a reivindicação 2 05,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir a detecção da imagem do objeto a partir do feixedifratado a partir do cristal analisador em um dentre no oupróximo de um pico de curva de balanço do cristalanalisador.

230. Método, de acordo com a reivindicação 229,caracterizado pelo fato de compreender a derivação de pelomenos uma dentre uma imagem melhorada de di fração, umaimagem de absorção, uma imagem de refração, uma imagem dedispersão, e uma imagem de densidade de massa do objeto apartir da imagem detectada.

231. Método, de acordo com a reivindicação 22 9,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

232. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir:(a) a detecção de uma primeira imagem em ângulo doobjeto a partir de um primeiro feixe difratado emitido apartir do cristal analisador posicionado em uma primeiraposição angular;(b) a detecção de uma segunda imagem em ângulo doobjeto a partir de um segundo feixe difratado emitido apartir do cristal analisador posicionado em uma segundaposição angular;(c) a combinação, das primeira e segunda imagens emângulo para a derivação de uma imagem de refração e deabsorção aparente; e(d) a derivação de uma imagem de densidade de massa doobjeto a partir da imagem de refração.

233. Método, de acordo com a reivindicação 232,caracterizado pelo fato de a detecção da primeira imagem emângulo incluir a detecção da primeira imagem em ângulo doobjeto a partir do cristal analisador em uma regulagem deângulo de curva de balanço baixa do cristal analisador, epelo fato de a detecção da segunda imagem em ângulo incluira detecção da segunda imagem em ângulo do objeto a partirdo cristal analisador em uma regulagem de ângulo de curvade balanço alta do cristal analisador.

234. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de compreender o bloqueio de umaporção do segundo feixe de raios X, antes da transmissão dosegundo feixe de raios X através do objeto, de modo que umalinha característica predeterminada do feixe de raios Xseja bloqueada.

235. Método, de acordo com a reivindicação 234,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do segundofeixe de raios X incluir o posicionamento de um colimadorentre o cristal monocromador e o objeto, de modo que alinha característica predeterminada do feixe de raios Xseja bloqueada.

236. Método, de acordo com a reivindicação 234,caracterizado pelo fato de a linha de emissãocaracterística predeterminada ser uma linha de emissãocaracterística Kal.

237. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de compreender o bloqueio de umaporção do primeiro feixe de raios X que cair fora de umajanela de aceitação angular do cristal monocromador, antesda interceptação do primeiro feixe de raios X pelo cristalmonocromador.

238. Método, de acordo com a reivindicação 23 6,caracterizado pelo fato de o bloqueio da porção do primeirofeixe de raios X incluir o posicionamento de um colimadorem um percurso do primeiro feixe de raios X.

239. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umprimeiro cristal monocromador, e pelo fato de o métodocompreender o posicionamento de um segundo cristalmonocromador para a interceptação do segundo feixe de raiosX e para direcionamento do segundo feixe de raios X emdireção ao cristal analisador.

240. Método, de acordo com a reivindicação 23 9,caracterizado pelo fato de o posicionamento do segundocristal monocromador incluir o posicionamento do segundocristal monocromador de modo que o segundo feixe de raios Xseja dirigido ao longo de um percurso paralelo a umpercurso do primeiro feixe de raios X.

241. Método, de acordo com a reivindicação 24 0,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem não combinados.

242. Método, de acordo com a reivindicação 240,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem selecionados para a rejeição de umaporção predeterminada do primeiro feixe de raios X.

243. Método, de acordo com a reivindicação 240,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio e silício.

244. Método, de acordo com a reivindicação 240,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio [333] e silício [333] .

245. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de compreender o ajuste de uma dosede radiação aplicada pelo segundo feixe de raios X aoobj eto.

246. Método, de acordo com a reivindicação 205,caracterizado pelo fato de compreender o posicionamento deum colimador para rejeição de uma porção do primeiro feixede raios X incluindo a linha característica Ka2.

247. Sistema para a detecção de uma imagem de umobjeto caracterizado pelo fato de compreender:(a) uma fonte de raios X configurada para a geração deum primeiro feixe de raios X que tem linhas característicasKal e Ka2;(b) um cristal monocromador único posicionado paradiretamente interceptar o primeiro feixe de raios X, demodo que um segundo feixe de raios X tendo um nível deenergia predeterminado seja produzido, onde o cristalmonocromador é posicionado para dirigir o segundo feixe deraios X em um percurso em direção a um objeto para atransmissão do segundo feixe de raios X através do objetopara se emitir, desse modo, um feixe de raios X transmitidoa partir do objeto;(c) um cristal analisador posicionado para interceptarum feixe de raios X transmitido em um ângulo de incidênciasobre um cristal analisador; e(d) um detector de imagem configurado para a detecçãode uma imagem do objeto a partir de um feixe difratado apartir do cristal analisador.

248. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X compreenderum tubo de raios X.

249. Sistema, de acordo com a reivindicação 248,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X incluir umdentre um alvo de tungstênio, um alvo de hexaboreto debário, um alvo de samário e um alvo de molibdênio.

250. Sistema, de acordo com a reivindicação 248,caracterizado pelo fato de o tubo de raios X ser reguladopara uma potência de pelo menos 50 kW para a geração doprimeiro feixe de raios X.

251. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o primeiro feixe de raios X teruma energia de raios X característica que varia de em tornode 10 keV a em torno de 7 0 keV.

252. Sistema, de acordo com a reivindicação 251,caracterizado pelo fato de o feixe de raios X ter umaenergia de raios X característica que varia de em torno de 50keV a em torno de 7 0 keV.

253. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de a fonte de raios X serconfigurada para a geração de uma pluralidade de feixes deraios X espalhando-se em direções diferentes a partir deuma fonte pontual de raios X.

254. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador incluiruma superfície posicionada em um ângulo entre em torno de 1grau e 4 0 graus com respeito a um percurso do primeirofeixe de raios X incidente sobre a superfície do cristalmonocromador.

255. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador sercombinado em orientação e planos de retículo com o cristalanalisador.

256. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal simétrico.

257. Sistema, de acordo com a reivindicação 256,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umcristal de silício.

258. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal de silício terreflexão [333].

259. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [333].

260. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal analisador terreflexão [111].

261. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador terreflexão [111].

262. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal analisador ser umanalisador do tipo de Bragg.

263. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o objeto ser um objeto de tecidomole.

264. Sistema, de acordo com a reivindicação 263,caracterizado pelo fato de o objeto de tecido mole ser umtecido de mama.

265. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o objeto ser selecionado apartir do grupo que consiste em uma criança, um osso e umacartilagem.

266. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o segundo feixe de raios Xaplicar uma dosagem de radiação menor do que ou igual a emtorno de 0,5 mrad ao objeto.

267. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o detector de imagem serconfigurado para o recebimento do feixe difratado em umdetector.

268. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o detector de imagem serconfigurado para a produção de uma imagem digitalizada doobj eto.

269. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o detector ser um filmeradiográfico.

270. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o detector ser uma placa deimagem.

271. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o detector de imagem serconfigurado para a detecção da imagem do objeto a partir dofeixe difratado a partir do cristal analisador em um dentreno ou próximo de um pico de curva de balanço do cristalanalisador.

272. Sistema, de acordo com a reivindicação 271,caracterizado pelo fato de compreender um computadorconfigurado para a derivação de pelo menos uma dentre umaimagem melhorada de difração, uma imagem de absorção, umaimagem de refração, uma imagem de dispersão, e uma imagemde densidade de massa do objeto a partir da imagemdetectada.

273. Sistema, de acordo com a reivindicação 271,caracterizado pelo fato de em um dentre nos ou próximo dospicos ocorrer em aproximadamente metade de uma largura deDarwin da curva de balanço.

274. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de a detecção da imagem do objetoincluir:(a) a detecção de uma primeira imagem em ângulo doobjeto a partir de um primeiro feixe difratado emitido apartir do cristal analisador posicionado em uma primeiraposição angular;(b) a detecção de uma segunda imagem em ângulo doobjeto a partir de um segundo feixe difratado emitido apartir do cristal analisador posicionado em uma segundaposição angular;(c) a combinação das primeira e segunda imagens emângulo para a derivação de uma imagem de refração e deabsorção aparente; e(d) a derivação de uma imagem de densidade de massa doobjeto a partir da imagem de refração.

275. Sistema, de acordo com a reivindicação 274,caracterizado pelo fato de o detector de imagem serconfigurado para a detecção da primeira imagem em ânguloincluindo a detecção da primeira imagem em ângulo do objetoa partir do analisador de cristal em uma regulagem deângulo de curva de balanço baixa do cristal analisador, epelo fato de o detector de imagem ser configurado para adetecção da segunda imagem em ângulo incluindo a detecçãoda segunda imagem em ângulo do objeto a partir do cristalanalisador em uma regulagem de ângulo de curva de balançoalta do cristal analisador.

276. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de compreender um colimadorconfigurado para o bloqueio de uma porção do segundo feixede raios X, antes da transmissão do segundo feixe de raiosX através do objeto, de modo que uma linha característicapredeterminada do feixe de raios X seja bloqueada.

277. Sistema, de acordo com a reivindicação 276,caracterizado pelo fato de a linha de emissãocaracterística predeterminada ser uma linha de emissãocaracterística Kal.

278. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de compreender um colimadorposicionado para o bloqueio de uma porção do primeiro feixede raios X que cair fora de uma janela de aceitação angulardo cristal monocromador, antes da interceptação do primeirofeixe de raios X pelo cristal monocromador.

279. Sistema, de acordo com a reivindicação 278,caracterizado pelo fato de o colimador ser posicionado emum percurso do primeiro feixe de raios X.

280. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de o cristal monocromador ser umprimeiro cristal monocromador, e pelo fato de o sistemacompreender um segundo cristal monocromador posicionadopara a interceptação do segundo feixe de raios X e paradirecionamento do segundo feixe de raios X em direção aocristal analisador.

281. Sistema, de acordo com a reivindicação 280,caracterizado pelo fato de o segundo cristal monocromadorser posicionado de modo que o segundo feixe de raios X sejadirigido ao longo de um percurso paralelo a um percurso doprimeiro feixe de raios X.

282. Sistema, de acordo com a reivindicação 281,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem não combinados.

283. Sistema, de acordo com a reivindicação 281,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem selecionados para a rejeição de umaporção predeterminada do primeiro feixe de raios X.

284. Sistema, de acordo com a reivindicação 281,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio e silício.

285. Sistema, de acordo com a reivindicação 281,caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo cristaismonocromadores serem um dentre cristais monocromadores degermânio [333] e silício [333] .

286. Sistema, de acordo com a reivindicação 247,caracterizado pelo fato de compreender um colimadorposicionado para rejeição de uma porção do primeiro feixede raios X incluindo a linha característica Ka2.