ES2959394T3 - Formación de imágenes de rayos X de apertura codificada - Google Patents

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Abstract

Un método de obtención de imágenes de rayos X incluye pasar un haz de rayos X a través de una máscara de premuestra 8 con una pluralidad de aberturas 32, a través de una muestra 10, y luego a través de una máscara detectora 6 con aberturas 34 alineadas. Se detectan los rayos. La máscara detectora 6 y la máscara de premuestra 8 se mueven una con respecto a la otra para identificar la posición de máxima intensidad y luego se mueven a dos posiciones adicionales con espaciamientos iguales y opuestos a cada lado del máximo. Se adquieren imágenes y se calcula una imagen de transmisión, una imagen de refracción y una imagen de dispersión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Formación de imágenes de rayos X de apertura codificada
La invención se refiere a un método de formación de imágenes de rayos X.
La formación de imágenes de contraste de fases de rayos X de “apertura codificada” se basa en el principio de iluminación de bordes. La iluminación de bordes permite la detección de los desplazamientos de fase impartidos a un haz de rayos X que atraviesa una muestra mediante una configuración simple compuesta por dos bordes o ranuras absorbentes y un detector. Esto se adapta a una configuración de formación de imágenes de área bidimensional por medio de máscaras con apertura. Un ejemplo de un sistema de apertura codificada se presenta en el documento WO2013/011317. Se coloca una primera serie de aperturas delante de la muestra y se coloca una segunda serie delante de un detector. Los píxeles del detector coinciden con el espaciado proyectado de las aperturas, de tal manera que normalmente existe una relación uno a uno entre cada apertura y las columnas (filas) de píxeles del detector, aunque también se han implementado soluciones de salto de línea. En esa patente, la recuperación de fase cuantitativa se demuestra al utilizar dos posiciones relativas específicas de máscaras de “apertura codificada” de muestra y detector.
El sistema de formación de imágenes de contraste de fase de rayos X obtenido de esta manera es robusto frente a la policromaticidad del haz y puede operar con un tamaño de punto de enfoque razonable sin requerir ninguna apertura o colimación de la fuente.
Sin embargo, para que este enfoque funcione, el desplazamiento entre las máscaras se debe controlar con mucha precisión, incluso mejor que la precisión de los píxeles, y alinear las máscaras de esta manera puede resultar difícil en la práctica.
Un método de formación de imágenes de rayos X para producir una imagen de campo oscuro se describe en Pfeiffer et al, “Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer”, 13 de enero de 2008, publicado en línea en http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18204454, con identificador digital en línea doi:10.1038/nmat2096.
Sin embargo, aunque el enfoque descrito en ese artículo proporciona buenas imágenes de campo oscuro, todavía requiere una dosificación significativa, lo que no es ideal en muchas aplicaciones. Más aún, la alineación es más exigente, los tiempos de exposición pueden ser más largos y se requiere una secuencia de imágenes normalmente de 6 a 8 “pasos de fase”.
De acuerdo con lo anterior, subsiste la necesidad de un sistema de formación de imágenes de campo oscuro mejorado.
De acuerdo con la invención, se proporcionan métodos de formación de imágenes de rayos X de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1 y 2.
Los métodos amplían el enfoque del documento WO2013/011317 para proporcionar adicionalmente una imagen de campo oscuro, es decir, una imagen que representa la dispersión.
Los métodos permiten la captura de imágenes de rayos X que representan tres aspectos diferentes de la muestra medida. En particular, los métodos permiten la captura de una o todas las imágenes de absorción, una imagen de refracción (fase) y una imagen de dispersión de ángulo ultrapequeño (campo oscuro).
Además, se puede realizar la recuperación de fase para obtener una imagen de refracción (fase) con un posicionamiento relativo más genérico de las dos máscaras en comparación con el método como se enseña en el documento WO2013/011317. Además, los métodos enseñados pueden relajar sustancialmente la tolerancia dentro de la cual una máscara necesita estar alineada con respecto a la otra.
Una de las máscaras se puede alinear con respecto a un máximo para capturar una imagen y luego desplazar para capturar otra. Si es necesario, se puede utilizar un desplazamiento igual y opuesto en la dirección opuesta para capturar una tercera imagen. De las tres imágenes capturadas y medidas directamente, se pueden capturar hasta tres de la imagen de absorción, la imagen de refracción (fase) y la imagen de campo oscuro.
Los métodos no requieren grandes dosis de rayos X. Esta es una ventaja particular para las formación de imágenes médicas, pero puede tener beneficios en todas las aplicaciones.
P.R.T. Munro et al: “Phase and absorption retrieval using incoherent X-ray sources”, PROCEEDINGS OR THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES, vol. 109, no. 35, 13 August 2012, páginas 13922-13927 divulga un sistema de apertura codificada y un método de formación de imágenes.
El documento GB 2441 578 enseña un método de formación de imágenes de contraste de fase utilizando una máscara de muestra y una máscara de detector.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la invención, ahora se describirán realizaciones con referencia a las figuras acompañantes, en las que:
La Figura 1 muestra un aparato adecuado para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención;
La Figura 2 muestra imágenes capturadas de acuerdo con una realización de la invención; y
La Figura 3 muestra imágenes adicionales capturadas de acuerdo con una realización de la invención.
Descripción detallada
La Figura 1 ilustra un aparato esquemático adecuado para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención. Una fuente 2 de rayos X emite rayos X que pasan a través de aperturas 32 de ranura en una máscara 8 de premuestra, luego a través de una muestra 10 y aperturas 34 de ranura en una máscara 6 de detector. Las aperturas 32, 34 de ranura se extienden en la dirección y perpendicular al papel en la Figura 1. Un detector 4 tiene múltiples píxeles 12 alineados con las aperturas 34 en la máscara de detector. El detector 4 y la máscara 6 de detector constituyen un detector de resolución espacial. Al utilizar una máscara de detector físico para proporcionar la resolución espacial, la resolución del detector no tiene que ser particularmente alta.
Obsérvese que el espaciado de las aperturas de hendidura 32, 34 en las dos máscaras corresponde, de tal manera que la separación de los haces 16 de rayos X que pasan a través de las aperturas 32 en la máscara 8 de premuestra da como resultado los haces que corresponden a las aperturas 34 en la máscara de detector. Disposiciones alternativas pueden incluir máscaras de líneas omitidas, de tal manera que las líneas en la máscara de premuestra correspondan, por ejemplo, en una relación de 1:2 u otra relación a las líneas en la máscara 6 de detector.
Dicho aparato ya está descrito en el documento WO2013/011317. Sin embargo, el documento WO2013/011317 enseña que la máscara 6 de detector se sitúa en posiciones específicas con respecto a la máscara 8 de premuestra a nivel de píxel.
En el presente caso, estas posiciones están menos restringidas y la medición se realiza como se describirá a continuación.
La máscara de detector se desplaza una cantidadxcon respecto a la máscara de muestra. Con respecto a la Fig. 1, la dirección x corresponde a la dirección vertical: la dirección en el plano de la máscara que es ortogonal a las aperturas. Esto se puede lograr al desplazar una o ambas máscaras. En la realización utilizada para generar las imágenes presentadas en esta solicitud, este desplazamiento se logra al mover la máscara de muestra en el plano de la máscara.
Normalmente, la máscara de detector tiene aperturas con una separación correspondiente a la máscara de premuestra; en otras palabras, según se forma la imagen en el detector, la separación del aparato de máscara de detector corresponde a la separación de la máscara de premuestra.
En esta realización, se forma la imagen a través de una máscara 6 de detector y un detector 4. En una realización alternativa, la imagen simplemente se captura en un detector que tiene una resolución suficientemente alta (píxeles pequeños) y la imagen como se registraría a través de una máscara de detector calculada al aplicar una función adecuada a la imagen capturada para calcular la imagen que se lograría utilizando una máscara de detector físico. La ventaja de utilizar una máscara de detector físico es que la máscara de detector puede proporcionar la resolución espacial para que los píxeles del detector puedan ser más grandes. Los píxeles más grandes son particularmente beneficiosos cuando se forman imágenes en aplicaciones médicas que generalmente requieren dosis bajas de rayos X.
Cuando la máscara de detector se desplaza una cantidad x con respecto a la máscara de premuestra, la intensidad que llega al plano del detector se puede escribir como:
dónde * denota la convolución y I0 es la intensidad del haz que pasa a través de la apertura de premuestra. En la configuración de esta realización, las aperturas están orientadas a lo largo de la dirección y, lo que resulta en sensibilidad de fase/campo oscuro a lo largo de la dirección x. Por esta razón discutimos un problema unidimensional en x, suponiendo que las diferentes filas de píxeles sean independientes entre sí. La fracción de la intensidad del haz transmitida a través de la muestra está representada port, B1(x)indica la imagen de fuente puntual (es decir, no borrosa) de la apertura de premuestra, S(x) representa la distribución de la fuente proyectada en el plano de la máscara de detector,O(x)es la función que describe la dispersión (ampliación del haz) introducida por la muestra y B2(x) es la imagen de fuente puntual de la máscara de detector. Para el caso en el que las máscaras tengan aperturas perfectas no transmisoras, se podría escribir B1 =(1/GB1)rect(x/GB1)y B2 =rect(x/b2),dondeb1y b2 son el ancho de las aperturas de la máscara de premuestra y de la máscara de detector, respectivamente,rect(x)es la función rectangular definida como 1 para 1/2 < x < 1/2 y 0 en otros lugares, yGes el factor de aumento geométrico.
La funciónO(x),con la que se describe la dispersión (campo oscuro), se podría considerar idealmente como la distribución en el plano del detector de un rayo de lápiz que incide sobre un objeto puramente de dispersión.
En presencia de refracción, la apertura del detector B2 aparece desplazada por una cantidadAxr=AQrZoócon respecto al haz, como consecuencia de la deflexión local del haz en un ánguloAQrcausado por la refracción inducida por la muestra(zodes la distancia objeto-detector). Este ángulo es directamente proporcional al gradiente del desplazamiento de fase.0(x,y)inducido por la muestra: es decirAQr=(A/2n)(d0(x,y)dx),dondeAes la longitud de onda de la radiación. Al intercambiar el orden de las convoluciones en la ecuación. 1, se obtiene:
donde la función de iluminaciónL(x)describe cómo cambia la intensidad del haz detectado en función del desplazamiento relativo x entre la premuestra y la máscara de detector, en ausencia de la muestra.
Asumiendo queLy0se puede expresar como una suma de funciones gaussianas, es decir
Ecuación 2 se puede
escribir explícitamente como:
dónde/¡mn = ¡Jm ¡Jn,<cE>mn<= o>m<^ "i- cE>ny' " mn AmAn0 - /V 27romn). La media de los términos de la función gaussiana única se indica con y, su variación con o2 y su amplitud conA;el número de valores demesMy el número de valores denesN.
Esto constituye la base para un sistema de ecuaciones que se puede resolver analíticamente al utilizar sólo tres imágenes de proyección y permite la reconstrucción separada de las propiedades de transmisión, refracción y dispersión de la muestra. Mientras que la transmisión y la refracción son cantidades que normalmente se promedian en longitudes del orden del tamaño del píxel, la dispersión está relacionada con fluctuaciones en una escala mucho más corta (subpíxeles) y, por lo tanto, revela propiedades de la muestra que son complementarias a las dadas por las otras dos cantidades.
En el casoN= 1,M= 1, los únicos valores demynson 1 y por lo tanto la suma en la ecuación (3) tiene un solo término.
Consideremos tres imágenes adquiridas con desplazamiento relativo de las máscaras de xi,x3 = -xi (es decir, dos posiciones simétricas elegidas arbitrariamente alrededor del máximo de L(x)) y x2 = 0 (el máximo en sí mismo), la Ecuación 3 se puede disponer en el sistema:
Estas ecuaciones se pueden resolver parat, Axry'M
c =
con-2 ln ( t ) 0 = - 21 n ® es la varianza del gaussiano que representa la función de iluminaciónL(x).Esto permite la separación de las contribuciones al1, l2 e l3provenientes de la absorción, refracción y dispersión en la muestra. Cabe señalar que limitar la Ecuación (3) al casoN= 1 yM= 1 proporciona una aproximación razonable en un amplio rango de condiciones experimentales encontradas en la práctica.
Por lo tanto, el método de la realización descrita es mover primero la máscara 8 de muestra en la dirección x a un desplazamiento X2 que da la intensidad máxima medida en el detector 4. La intensidad de la imagen medida en esta posición es I2. Luego, la máscara 8 de muestra se mueve a dos posiciones adicionales X1 y X3 donde las otras posiciones son simétricas alrededor de x2 y la intensidad de la imagen correspondiente se mide para dar I1 e I3. Las soluciones en forma cerrada de las ecuaciones (4-9) se aplican al caso en el que la dispersión de rayos X y la función de iluminación pueden describirse con una única función gaussiana. Es posible relajar este requisito y extraer los parámetros desconocidos de la ecuación (3) numéricamente (por ejemplo mediante un ajuste). En este caso también se relajan los requisitos sobre las posicionesx¡,en las que se adquieren las imágenes I/,. SiN>1 yM= 1 (es decir, función de iluminación generalLy función de dispersión gaussiana simple0)el número mínimo de imágenes de proyección que se deben adquirir sigue siendo tres. Esto incluye todos los casos prácticos en los que las máscaras se pueden transmitir parcialmente, la distribución de la fuente puede tener cualquier forma y también las aperturas de las máscaras pueden tener cualquier perfil.
Cabe señalar que, incluso si se sabe poco o nada sobre el sistema de formación de imágenes, la función de iluminaciónLse puede medir experimentalmente y equipar con un número apropiado de términosN.Al extraer numéricamente los parámetros desconocidos de la ecuación (3) en una base píxel por píxel, también es posible relajar considerablemente los requisitos de alineación en todo el sistema de formación de imágenes.
Si se utiliza una distribución de dispersión arbitraria0, esta distribución se puede aproximar con una suma de términos gaussianos (M > 1), y el número mínimo de imágenes de proyección sería igual al número de parámetros desconocidos en la ecuación (3).
ST^
El calculo anterior parat, Axryum(ecuaciones 7 a 9) se lleva a cabo a partir de las ecuaciones anteriores para cada píxel de la imagen y se presenta como tres imágenes, que se denominarán como la imagen de transmisión, refracción y campo oscuro respectivamente. Para completar, observamos que la imagen de campo oscuro presentada en las Figuras es la desviación estándaromno es su cuadradom .
Si las máscaras están alineadas, entonces la posición de intensidad máxima es la misma para cada píxel. Si las máscaras están desalineadas, como se analizó anteriormente, entonces se puede llevar a cabo un escaneo de una máscara contra la otra para cada píxel de tal manera que se conozca la posición de intensidad máxima para cada píxel. En este caso, el cálculo puede ser una solución numérica de la ecuación (2).
Si se sabe de antemano que la muestra tiene una absorción insignificante o constante, una refracción insignificante o una dispersión insignificante, entonces la ecuación 3 se puede resolver con sólo dos imágenes adquiridas, es decir, sólo dos de h, I2 e I3.
Además, sólo se puede capturar una única imagen, en una posición general x. Dicha imagen no permitirá un uso cuantitativo, pero mostrará características con un contraste mejorado en comparación con la radiografía convencional y, en particular, contendrá una señal de campo oscuro superpuesta a la señal de absorción y la señal de refracción convencionales. La cantidad relativa de estas aportaciones variará de acuerdo con la muestra y el sistema. Como ejemplo, una sola imagen adquirida con un gran desplazamiento x contendrá un contraste de refracción insignificante, y la absorción y la dispersión exhibirán tipos de contraste invertidos. Con un sistema diseñado adecuadamente, también se podrían obtener contribuciones de refracción insignificantes para una imagen adquirida en el máximo de la curva de iluminaciónL.En este caso la dispersión y la absorción contribuirían con el mismo tipo de contraste y por tanto la imagen presentaría características mejoradas respecto a la radiografía convencional. Dicha implementación se podría utilizar como un método rápido para distinguir entre, por ejemplo, materiales cristalinos y amorfos tales como explosivos contra sustancias inofensivas o calcificaciones mamarias benignas versus malignas.
Aquellos expertos en la técnica se darán cuenta de que el desarrollo sobre una base de las funciones gaussianas que aparecen en la ecuación (3) se puede sustituir por otra base.
Además, se puede relajar la hipótesis sobre la “gaussianidad” de la curva de iluminación (dependiente de la configuración), al igual que la restricción de la “gaussianidad” de la función de dispersión (dependiente de la muestra).
También es posible omitir la etapa de desarrollar dichas funciones sobre una base gaussiana (ecuación 3) y resolver la ecuación (2) directamente, por medio de métodos numéricos, que incluye convolucionar iterativamente la función de iluminación medidaLcon una distribución de dispersión deseada. Inicialmente, esto podría ser una suposición aleatoria para la función0,que se podría convolucionar conLy comparar con la curva medida. Esto permitiría corregir la suposición inicial y luego el proceso se repetiría hasta lograr una convergencia satisfactoria. La transmisiónty la refracciónAxrse podría recuperar de manera similar.
En algunos casos, las máscaras utilizadas pueden tener una transmisión no insignificante y esto también se puede corregir teniendo en cuenta la transmisión en la definición de L. Esto se puede hacer al agregar explícitamente un término constante en la suma de la Ecuación 3, que sería un parámetro conocido de la forma analítica de la ecuación (3) y los parámetros desconocidos se pueden extraer como se describió anteriormente (por ejemplo mediante un ajuste). Además, el efecto de la transmisión también podría dejarse implícito y describirse con un término gaussiano que tenga una desviación estándar muy grande.
Más aún, además de permitir la recuperación de la señal de dispersión, el método también se puede aplicar para recuperar la fase a un nivel de iluminación arbitrario. Esto prácticamente significa que se pueden realizar formaciones de imágenes de fase diferencial cuantitativa a diferentes niveles de sensibilidad, lo cual es una generalización del trabajo anterior de Peter Munro (solicitud de patente GB1112537.4, 21 de julio de 2011).
Los niveles de iluminación óptimos dependen de la aplicación (por ejemplo, si la dosis, el tiempo o el detector son la limitación dominante).
Como alternativa, las tres cantidades (absorción, refracción y dispersión) también se pueden medir al colocar una sola máscara delante de la muestra y utilizando un detector de alta resolución (por ejemplo, ~1 micrón). De esta manera se puede medir directamente el cambio en la forma y posición del haz. Este método requeriría un solo disparo por área iluminada de la muestra. En este caso, la resolución espacial del sistema detector se logra no utilizando una máscara sino utilizando la resolución inherente del detector.
Finalmente, se puede utilizar una máscara de premuestra asimétrica para adquirir todos los niveles de iluminación descritos anteriormente en un solo disparo en diferentes columnas/filas de píxeles (por ejemplo, alternas) (o incluso en píxeles individuales): esto permitiría una recuperación cuantitativa de lo anterior en un solo disparo de las cantidades anteriores al sacrificar algo de resolución espacial. Este tipo de máscaras también se podría utilizar en un sistema de escaneo donde la muestra se escanea a través de un sistema de dos (o tres o más) ranuras asimétricas y las imágenesIise adquieren simultáneamente.
Como demostración preliminar de las diferentes propiedades de estas tres señales, en la Fig. 2 se muestra una imagen de cilindros acrílicos y una cuña escalonada de papel. En la imagen de transmisión (2(a)), los tres cilindros acrílicos aparecen con el mismo contraste, independientemente de su orientación. La imagen de refracción (2(b)) revela un fuerte contraste de fase diferencial para los dos cilindros verticales, mientras que el que es casi horizontal tiene una señal muy débil, excepto en su borde vertical donde termina el propio cilindro. En la imagen de dispersión (2(c)), se revela la estructura microscópica de las capas de papel, mientras que el acrílico, que tiene una variación de densidad insignificante en escalas de longitud microscópicas, desaparece.
Además de esta demostración en un fantasma geométrico, presentamos imágenes de ejemplo de dos muestras biológicas (Fig. 3). Las imágenes de una rosa (transmisión 3a, refracción 3b y dispersión 3c) demuestran claramente la complementariedad de las tres señales, y las imágenes de una muestra de tejido mamario (transmisión 3d, refracción 3e y dispersión 3f) también se muestran para indicar un primer ejemplo de posible aplicación.
La dosis de entrada total necesaria para recoger el conjunto completo de tres imágenes fue de 12 mGy, compatible con los límites impuestos por la práctica clínica. Imágenes similares fueron presentadas recientemente por Stampanoni et al, quienes también demostraron sus ventajas en términos de potencial diagnóstico. Sin embargo, debido al método de formación de imágenes de fase diferente empleado en ese caso, se requirió una dosis de radiación al menos un orden de magnitud por encima de los límites clínicos, mientras que el método propuesto aquí sería fácilmente compatible con los requisitos clínicos.
Todas las imágenes se adquirieron con una pantalla plana de Selenio amorfa con un espaciado de píxel de 85 * 85 pm. La fuente de rayos X era un ánodo giratorio, un tubo de rayos X con diana de molibdeno operado a 35 kV y 25 mA con un tamaño de punto aparente de 75 pm de ancho total, la mitad del máximo. Las máscaras se alinearon con una pila de estadios de traducción y estadios giratorios. El espaciado y la apertura de la máscara de muestra fueron pi = 66.8 pm ybi= 12 pm, mientras que para la máscara de detector fueron p2 = 83.5 pm y b2 = 20 pm, respectivamente. Para esta configuración específica, los septos absorbentes de las máscaras estaban hechos de oro sobre un sustrato de grafito. Sin embargo, son posibles otras opciones de material tanto para las partes transmisoras como para las absorbentes, que incluyen los septos parcialmente transmisores.
El grosor del oro fue de aproximadamente 30 pm sobre un sustrato de grafito, con un campo de visión de 4.8 * 4.8 cm. La distancia entre la fuente y el detector fue de 2 m y la distancia entre el objeto y el detectorzod= 40 cm.
Los cilindros acrílicos utilizados para el fantasma de la Fig. 2 tenían un diámetro de 3 mm y una densidad de 1.2 g/cm3. La muestra de tejido mamario tuvo aproximadamente 2 cm de grosor y se obtuvo de mastectomías previo consentimiento informado; El estudio fue aprobado por los organismos reguladores de ética locales. Para la formación de imágenes de este espécimen se utilizó una filtración de 30 pm de molibdeno. Las dosis de entrada se midieron directamente con una cámara de ionización calibrada y con TLD, los valores indicados se refieren al promedio de esas dos medidas.
Aquellos expertos en la técnica se darán cuenta de que existen varias alternativas a las realizaciones detalladas discutidas anteriormente.
Por ejemplo, la ecuación 2 es una representación de la dispersión, la transmisión y la refracción obtenida a partir de principios de óptica geométrica. Aquellos expertos en la técnica se darán cuenta de que se puede obtener la misma formulación o una equivalente a partir de un modelo diferente, por ejemplo óptica de ondas/integrales de difracción.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método de formación de imágenes de rayos X, que comprende: pasar un haz de rayos X a través de una máscara (8) de premuestra absorbente con una apertura (32); pasar el haz (16) de rayos X a través de una muestra; detectar los rayos X utilizando un detector de resolución espacial que representa una máscara (6) de detector que tiene una apertura (34) para proporcionar imágenesI1, I2... con la posición relativa de la máscara de premuestra y la máscara de detector en la posición o posiciones respectivasx1,x2... y caracterizado por obtener una imagen de campo oscuro de la muestra al calcular la imagen de campo oscuro a partir de las imágenes capturadasI1, I2... en las respectivas posiciones xi, x2... utilizando una formulación que representa la intensidad de la imagen como una función de dispersión, transmisión y refracción, y en la que obtener una imagen de campo oscuro comprende encontrar una solución de la ecuación
    a partir de las imágenes capturadas I1, I2... en las respectivas posiciones x1, x2... para obtener la imagen de campo oscuro de la muestra; dónde * denota la convolución, I0 es la intensidad del haz que pasa a través de la apertura de la muestra, la función de iluminaciónL(x)describe cómo cambia la intensidad del haz detectado como una función del desplazamiento relativo x entre la premuestra y la máscara de detector, en ausencia de la muestra,trepresenta la transmisión de la muestra,Axrrepresenta la refracción inducida por la muestra y 0(x) describe la dispersión de la muestra, representada en la imagen de campo oscuro.
  2. 2. Un método de formación de imágenes de rayos X, que comprende: pasar un haz de rayos X a través de una máscara (8) de premuestra absorbente con una pluralidad de aperturas (32) separadas en la direcciónx; pasar el haz (16) de rayos X a través de una muestra; detectar los rayos X utilizando un detector de resolución espacial que representa una máscara (6) de detector que tiene una pluralidad de aperturas (34) separadas en la dirección x con una separación correspondiente a las aperturas en la máscara de premuestra, para proporcionar imágenes I1, I2... con la posición relativa de la máscara de premuestra y la máscara de detector en la posición o posiciones respectivas X1, X2..., en el que el detector de resolución espacial comprende una máscara de detector físico que tiene una pluralidad de aperturas separadas en la dirección x con una separación correspondiente a las aperturas en la máscara de premuestra sobre un detector o, como alternativa, el método comprende capturar una imagen de los rayos X en un detector de resolución espacial y calcular las imágenes que representan la imagen capturada que se forma a través de una máscara de detector que tiene una pluralidad de aperturas separadas en la dirección x con una separación correspondiente a las aperturas en la máscara de premuestra, con la posición relativa de la máscara de premuestra y la máscara de detector en la posición o posiciones respectivas x1, x2...; y caracterizado por obtener una imagen de campo oscuro de la muestra al calcular la imagen de campo oscuro a partir de las imágenes capturadas I1, I2... en las respectivas posiciones x1, x2... utilizando una formulación que representa la intensidad de la imagen en función de la dispersión, transmisión y refracción, y en la que obtener una imagen de campo oscuro comprende encontrar una solución de la ecuación ;a partir de las imágenes capturadas I1, I2... en las respectivas posiciones X1, X2... para obtener la imagen de campo oscuro de la muestra; dónde * denota la convolución, I0 es la intensidad del haz que pasa a través de la apertura de la muestra, la función de iluminación L(x) describe cómo cambia la intensidad del haz detectado en función del desplazamiento relativo x entre la premuestra y la máscara de detector, en ausencia de la muestra, t representa la transmisión de la muestra,Axrrepresenta la refracción inducida por la muestra y O(x) describe la dispersión de la muestra, representada en la imagen de campo oscuro.
  3. 3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de detectar los rayos X proporciona al menos dos imágenes I1, I2... con la posición relativa de la máscara de premuestra y la máscara de detector en al menos dos posiciones respectivas x1, x2...; que comprende además calcular una imagen de transmisión de la muestra, y/o una imagen de refracción de la muestra a partir de las imágenes capturadas además de la imagen de campo oscuro, y opcionalmente en el que el método comprende además medir el píxelLpor píxel y utilizar el valor medidode Lpara cada píxel al resolver la ecuación de la imagen capturada para calcular al menos dos de la imagen de transmisión, la imagen de refracción y las imágenes de campo oscuro.
  4. 4. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la etapa de obtener una imagen de campo oscuro de la muestra comprende resolver numéricamente la formulación que representa la intensidad de la imagen.
  5. 5. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende además identificar la posición máxima x2 = 0 con la intensidad máxima de rayos X detectada en el detector, mover la máscara de detector con respecto a la máscara de muestra en la dirección x a al menos una de las posiciones xi y x3 a cada lado de la posición máxima x2; capturar al menos dos de una imagenI2en la posición máxima x2 = 0 y respectivas imágenes I1 e I3 en las respectivas posiciones x1 y x3; y calcular al menos dos de una imagen de transmisióntde la muestra, una imagen de refracción de la muestra y una imagen de campo oscuro de la muestra de I1, I2 e I3, y preferiblemente en el que las respectivas posiciones x1 y x3 están igualmente separadas en lados opuestos de la posición máxima x2 = 0 para que x3 = -x1.
  6. 6. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 o 5, en el que la etapa de calcular las imágenes incluye resolver:
    en la que la dispersión0se representa por una suma de M funciones gaussianas y la función de iluminaciónLse representa por una suma de N funciones gaussianas,amn — am+ °n>ames la varianza de la m-ésima función 2 gaussiana que describe la dispersión 0 causada por la muestra,°nes la varianza de la n-enésima función gaussiana que describe la función de iluminaciónL, Amn = AmAn( l /), con los escalaresAmyAnque representan las amplitudes de las distribuciones gaussianas, y opcionalmente en el que x3 = -x1, M=N=1 y la etapa de calcular al menos dos de una imagen de transmisióntde la muestra, una imagen de refracción A<xr>de la muestra y una imagen 2 dispersaaMde la muestra resuelve:
    en la que es la varianza de la función gaussiana que describe la dispersión causada por la muestra, y es la varianza de la función gaussiana que describe la curva de iluminaciónL. Amn = con |os esca|ares/\My/ \Nque representan las amplitudes de las respectivas distribuciones gaussianas.
  7. 7. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que se capturan cada una de las imágenes I1, I2 y I3 y cada una de la imagen de transmisión de la muestra, la imagen de refracción de la muestra y el campo oscuro de la muestra se calculan a partir deI1, I2y I3.
  8. 8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se capturan dos de las imágenes I1, I2 y I3, una de la imagen de transmisióntde la muestra, la imagen de refracciónAxrde la muestra y la imagen de dispersión 2 de la muestra se supone que es cero o constante y las otras de la imagen de transmisión t de la muestra, la imagen de refracciónAxrde la muestra y la imagen de 2 dispersiónaMde la muestra se calculan a partir de las dos imágenes capturadas y se supone que la imagen es cero.
  9. 9. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la imagen de transmisión t se calcula utilizando
    con
  10. 10. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 o 9, en el que la imagen de refracciónAxrse calcula utilizando:
    con
  11. 11. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, 9 o 10, en el que la imagen de dispersiónaMse calcula utilizando:
    con es la varianza del gaussiano que representa la función de iluminaciónL.
  12. 12. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que al menos una de la máscara de premuestra y la máscara de detector es asimétrica y tiene al menos dos ranuras, para obtener imágenes de la muestra simultáneamente en diferentes valores de L, además el método comprende: (i) recuperar una pluralidad de imágenes con una sola exposición, o (ii) escanear la muestra y recuperar las tres imágenes.
  13. 13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye representar la función de iluminaciónLpor una pluralidad de funciones gaussianas.
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