FR3098593A1 - Dispositif d’imagerie par rayons x et procede d’imagerie associe - Google Patents

Dispositif d’imagerie par rayons x et procede d’imagerie associe Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d’imagerie par rayons X présentant une architecture simplifiée et pouvant être adaptée facilement aux sources à rayons X conventionnelles, ainsi qu’un procédé d’imagerie associé à ce dispositif d’imagerie. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

DISPOSITIF D’IMAGERIE PAR RAYONS X ET PROCEDE D’IMAGERIE ASSOCIE
La présente invention concerne de manière générale un dispositif d’imagerie par rayons X utilisant une architecture simplifiée, le dispositif pouvant être appliqué principalement au domaine de l’imagerie médicale, mais également à celui de l’imagerie X de caractérisation de matériaux, ou au domaine de la sécurité (par exemple pour la vérification de bagages dans les aéroports).
L’imagerie en contraste de phase révolutionne l’imagerie X depuis une vingtaine d’années et permet de créer des contrastes dans des matériaux, réputés transparents aux rayons X, en mesurant le changement de phase des rayons X, du fait de la réfraction des rayons X lors de la traversée de l’échantillon[1] [2] [3]. Cette technique utilise en effet les informations concernant les changements de la phase d’un faisceau de rayons X qui traverse un objet, dans le but d’obtenir une image de cet objet.
A la différence des techniques d’imagerie par rayons X classiques, qui mesurent l’atténuation de l’intensité du faisceau de rayons X, l’imagerie en contraste de phase mesure, de manière indirecte, le déphasage causé par l’échantillon, celui-ci étant transformé en variation d’intensité mesurable par un détecteur de rayons X. Ce type d’imagerie est largement utilisé avec des sources synchrotrons[4] [5] [6] [7].
Parmi les sources de rayons X traditionnelles, on connaît notamment les sources pour micro-tomographie assistée par ordinateur, par exemple de type nanoFoyer ou microFoyer, les sources pour appareil de type amplificateur de brillance, les sources pour appareil de type mammographie, et les sources de type radiographie, et les sources de tomodensitométrie. L’intérêt des sources de rayons X traditionnelles par rapport à des sources telle qu’une source synchrotron réside dans leur coût, moins onéreux, leur taille, plus compacte et leur plus grande facilité de manipulation.
On connaît différents dispositifs d’imagerie par rayons X en contraste de phase utilisant ces sources conventionnelles de rayons X[13] [14] [15]. Cependant, ces dispositifs sont complexes, requièrent des sources de rayons X à forte cohérence spatiale, ou encore impliquent des doses de rayonnement importantes pour la formation des images. En particulier, ils demandent une grande stabilité mécanique, qui s’effectue au détriment de la largeur du champ de vue ou du niveau de résolution des images obtenues.
Il existe donc un besoin de disposer de dispositifs d’imagerie par rayons X en contraste de phase faciles à mettre en œuvre et pouvant utiliser comme sources de rayons X des sources conventionnelles.
Le problème technique que se propose de résoudre l’invention est ainsi à la fois de simplifier la mise en œuvre technique de l’imagerie par rayons X en contraste de phase, et de la rendre plus flexible, par la possibilité d’utiliser une gamme plus large de sources à rayons X, incluant des sources conventionnelles.
Afin de résoudre ce problème tout en palliant les inconvénients cités précédemment, le demandeur a mis au point un dispositif d’imagerie par rayons X, notamment en contraste de phase, comprenant :
- une source de rayons X,
- un modulateur spatial d’intensité, présentant une épaisseur maximale et une épaisseur minimale, apte à être traversé par un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X, et à former un faisceau de rayons X modulé spatialement en intensité,
- un support d’échantillon, apte à supporter un échantillon, ledit échantillon étant destiné à être traversé par au moins une partie dudit faisceau de rayons X modulé spatialement en intensité et transmettant un faisceau de rayons X réfracté modulé spatialement en intensité, l’échantillon, lorsqu’il est sur ledit support, étant situé à une distance d de la source de rayons X,
- un système de détection de rayons X, situé à une distance D de la source de rayons X, et comprenant un capteur bidimensionnel de rayons X muni d’une pluralité d’éléments photo-détecteurs, présentant chacun une même taille donnée, ledit système de détection étant apte, dans une première configuration du dispositif dans laquelle le dispositif ne comprend pas d’échantillon, à détecter un premier faisceau de rayons X issu directement du modulateur spatial d’intensité, ledit premier faisceau de rayons X issu directement du modulateur spatial d’intensité présentant une première modulation d’intensité, et à transformer ledit premier faisceau en un premier signal électrique, et, dans une deuxième configuration du dispositif dans laquelle un échantillon est disposé sur le support d’échantillon, à détecter un deuxième faisceau de rayons X, traversant le modulateur spatial d’intensité puis l’échantillon, ledit deuxième faisceau de rayons X réfracté par l’échantillon présentant une deuxième modulation d’intensité, et à le transformer ledit deuxième faisceau en un deuxième signal électrique,
- une unité de traitement électronique, apte à recevoir le premier signal électrique et à le traiter de manière à générer une première image comprenant une pluralité de pixels, présentant chacun une même taille donnée, et à recevoir le deuxième signal électrique et à le traiter de manière à générer une deuxième image, et apte à générer, à partir de ladite première image et de ladite deuxième image, au moins une image caractéristique dudit échantillon,
ledit dispositif d’imagerie étant caractérisé en ce que la différence entre l’épaisseur maximale et l’épaisseur minimale du modulateur spatial d’intensité, appelée rugosité moyenne, est comprise entre deux et vingt fois la taille des pixels de la première image, ladite taille étant égale au produit de la taille des éléments photo-détecteurs par le rapport d/D.
Le choix spécifique de la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité permet d’ajuster, dans la première image, la première modulation d’intensité du premier faisceau de rayons X issu directement du modulateur spatial d’intensité. Ainsi, ce choix permet d’optimiser la qualité de ladite au moins une image caractéristique dudit échantillon.
De préférence, la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité est comprise entre deux et quinze fois la taille des pixels de la première image.
De préférence encore, la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité est comprise entre deux et dix fois la taille des pixels de la première image.
Dans le cas où la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité est inférieure à deux fois la taille des pixels de la première image, l’inconvénient est qu’il est difficile de distinguer dans la première et la deuxième image la modulation d’intensité du faisceau de rayons X du bruit photonique inhérent au premier et au deuxième faisceau de rayons X.
Dans le cas où la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité est supérieure à vingt fois la taille des pixels de la première image, l’inconvénient est que ladite au moins une image caractéristique dudit échantillon présente une mauvaise résolution.
Les éléments photo-détecteurs peuvent être de même forme carrée et présentent chacun une même taille donnée égale à la longueur du côté de la forme carrée.
Les éléments photo-détecteurs peuvent être de même forme rectangulaire et présenter chacun une même taille donnée égale à la longueur de la forme rectangulaire.
Les éléments photo-détecteurs peuvent être de même forme hexagonale et présenter chacun une même taille donnée égale à la distance séparant deux sommets de la forme hexagonale diamétralement opposés.
Avantageusement, l’unité de traitement électronique est apte à générer ladite au moins une image caractéristique dudit échantillon, à partir de la différence entre ladite première image et ladite deuxième image.
L’unité de traitement électronique peut être apte à générer ladite au moins une image caractéristique dudit échantillon en fonction du gradient de la phase du faisceau de rayons X réfracté reçu par le système de détection de rayons X dans la deuxième configuration du dispositif.
Préférentiellement, le modulateur spatial d’intensité comprend un élément choisi parmi un métal, un métalloïde, un élément léger et leurs mélanges, le numéro atomique dudit élément étant compris entre 13 et 80.
Plus particulièrement, l’élément du modulateur spatial d’intensité peut être choisi parmi l’aluminium, le silicium, le fer, le cuivre, le titane, le nickel, l’argent, l’étain, l’or, et leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le modulateur spatial d’intensité comprend de la poudre et/ou des particules.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le modulateur spatial d’intensité est fabriqué par impression tridimensionnelle, abrasion, ou moulage.
Avantageusement, la source de rayons X présente une énergie comprise entre 10 et 300 keV. Cette énergie peut être obtenue par l’utilisation d’un tube radiogène apte à accélérer des électrons entre deux électrodes présentant un pic de différence de potentiel compris entre 10 et 300 kVp.
Préférentiellement, la source de rayons X présente une énergie comprise entre 20 et 300 keV.
Préférentiellement encore, la source de rayons X présente une énergie comprise entre 20 et 180 keV.
Préférentiellement encore, la source de rayons X présente une énergie comprise entre 20 et 120 keV.
Préférentiellement encore, la source de rayons X présente une énergie comprise entre 15 et 120 keV.
Avantageusement, la source de rayons X est choisie parmi une source pour micro-tomographie assistée par ordinateur, par exemple de type nanoFoyer ou microFoyer, une source pour appareil de type amplificateur de brillance, une source pour appareil de type mammographie, et une source de type radiographie.
Avantageusement, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi en fonction de l’énergie des rayons X émis par la source de rayons X.
En particulier, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi de sorte que sa visibilité, égale au rapport de l’écart-type de la répartition des intensités des pixels de la première image Iréf(x,y) sur la moyenne des intensités des pixels de la première image Iréf(x,y), soit comprise entre 0,02 et 0,30.
Préférentiellement, le matériau du modulateur spatial d’intensité est choisi de sorte que sa visibilité soit comprise entre 0,05 et 0,20.
Dans le cas où la visibilité du modulateur spatial d’intensité est supérieure à 0,30, l’inconvénient est que l’image caractéristique de l’échantillon (E) présente une dynamique diminuée.
Dans le cas où la source de rayons X présente une énergie comprise entre 15 et 40 keV, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi parmi le silicium, le titane et l’aluminium.
Dans le cas où la source de rayons X présente une énergie comprise entre 40 et 100 keV, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi parmi le cuivre, le fer, le cobalt et le nickel.
Dans le cas où la source de rayons X présente une énergie comprise entre 100 et 120 keV, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi parmi l’argent, le zinc et le molybdène.
Dans le cas où la source de rayons X présente une énergie supérieure à 120 keV, le matériau du modulateur spatial d’intensité peut être choisi parmi l’or et le tungstène.
L’avantage sous-jacent du choix du matériau formant le modulateur spatial d’intensité est de permettre l’utilisation de sources de rayons X de différentes énergies, notamment des énergies élevées, qu’il est actuellement difficile d’utiliser, et une large gamme de résolutions d’image.
Avantageusement, il est possible de disposer plusieurs modulateurs spatiaux d’intensité consécutivement dans la direction de propagation du faisceau de rayons X issu de la source de rayons X.
Dans un premier mode de réalisation, le support d’échantillon est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X, pour permettre la rotation de l’échantillon autour de la source de rayons X.
Dans un deuxième mode de réalisation, l’ensemble formé par la source de rayons X et le système de détection de rayons X est monté à rotation autour du support d’échantillon, pour permettre la rotation de l’ensemble formé par la source de rayons X et le système de détection de rayons X est monté à rotation autour de l’échantillon.
La présente invention a également pour objet un procédé d’imagerie par rayons X, mettant en œuvre un dispositif d’imagerie par rayons X tel que décrit précédemment.
Dans un premier mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, celui-ci est un procédé d’imagerie bidimensionnelle, comprenant les étapes suivantes :
a/ exposer le modulateur spatial d’intensité à un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X,
b/ dans la première configuration du dispositif, détecter et transformer le premier faisceau de rayons X en un premier signal électrique,
c/ recevoir et traiter, par l’unité de traitement électronique, le premier signal électrique, de manière à générer au moins une première image,
d/ dans la deuxième configuration du dispositif, détecter et transformer le deuxième faisceau de rayons X en un deuxième signal électrique,
e/ recevoir et traiter, par l’unité de traitement électronique, le deuxième signal électrique, de manière à générer au moins une deuxième image,
f/ générer, par l’unité de traitement électronique, à partir de ladite au moins une première image et de ladite au moins une deuxième image, au moins une image choisie parmi une image de transmission, une image du gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale du faisceau de rayons X issu de la source de rayons X, une image de la phase, et une image de la diffusion de l’échantillon.
Dans un deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, dans le cas où le support d’échantillon est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X, ou dans le cas où l’ensemble formé par la source de rayons X et le système de détection de rayons X est monté à rotation autour du support d’échantillon, le procédé d’imagerie est un procédé d’imagerie tridimensionnelle, comprenant les étapes suivantes :
a/ exposer le modulateur spatial d’intensité à un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X,
b/ dans la première configuration du dispositif, détecter et transformer le premier faisceau de rayons X en un premier signal électrique,
c/ recevoir et traiter, par l’unité électronique, le premier signal électrique, de manière à générer au moins une première image,
d/ dans la deuxième configuration du dispositif, dans le cas où soit le support d’échantillon est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X, soit l’ensemble formé par la source de rayons X et le système de détection de rayons X est monté à rotation autour du support d’échantillon, détecter le deuxième faisceau de rayons X et le transformer en un deuxième signal électrique, pour N positions données (1, …,i, …N), les N positions données étant soit des positions de l’échantillon, correspondant chacune à une rotation donnée du support d’échantillon, soit des positions de l’ensemble formé par la source de rayons X et le système de détection de rayons X,
e/ recevoir et traiter, par l’unité de traitement électronique, pour chacune des N positions, le deuxième signal électrique, de manière à générer pour chacune des N positions au moins une deuxième image,
f/ générer, par l’unité de traitement électronique, à partir de ladite au moins une première image et de toutes les deuxièmes images, au moins une image choisie parmi une image de transmission tridimensionnelle, une image tridimensionnelle du gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X, une image tridimensionnelle de la phase, et une image tridimensionnelle de la diffusion de l’échantillon.
Avantageusement, une pluralité de premières images et une pluralité de deuxièmes images sont générées et combinées pour générer par l’unité de traitement électronique au moins une image bidimensionnelle ou tridimensionnelle choisie parmi une image de transmission, une image du gradient de phase dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X, une image de la phase, et une image de la diffusion de l’échantillon.
Dans un troisième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, celui-ci est un procédé de suivi temporel de structures contenues dans un échantillon, durant un intervalle de temps T, comprenant les étapes suivantes :
a/ exposer le modulateur spatial d’intensité à un faisceau de rayons X issu de la source de rayons X,
b/ dans la première configuration du dispositif, détecter et transformer le premier faisceau de rayons X en un premier signal électrique,
c/ recevoir et traiter, par l’unité de traitement électronique, le premier signal électrique, de manière à générer au moins une première image,
d/ détecter, pour une pluralité de N instants ti, i étant un nombre entier compris entre 1 et N, contenus dans l’intervalle de temps T, et transformer le deuxième faisceau de rayons X en une pluralité de N deuxièmes signaux électriques,
e/ recevoir et traiter, par l’unité de traitement électronique, les N deuxièmes signaux électriques, de manière à générer N deuxièmes images,
f/ générer, par l’unité de traitement électronique, à partir de ladite au moins une première image et des N deuxièmes images, une séquence de N images successives, lesdites N images successives étant des images de transmission, des images de gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X, des images de la phase, ou des images de la diffusion de l’échantillon.
Avantageusement, pour ce troisième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, une pluralité de premières images et une pluralité de deuxièmes images sont générées et combinées pour générer par l’unité de traitement électronique au moins une séquence de N images successives, lesdites N images successives étant des images de transmission, des images de gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X, des images de la phase, ou des images de la diffusion de l’échantillon.
Dans ce troisième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, celui-ci peut comprendre en outre une étape de traitement des au moins une séquence de N images successives pour obtenir des données élastographiques des structures de l’échantillon.
L’avantage général de l’invention est de simplifier un dispositif d’imagerie par rayons X, ainsi que le processus d’imagerie associé, par le recours à des sources de rayons X conventionnelles et à un matériel facile à fabriquer et à mettre en œuvre, notamment à des modulateurs spatiaux d’intensité optimisés. Ainsi, grâce au choix spécifique de la rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité, il est permis de mettre en œuvre dans le dispositif une grande variété sources de rayons X conventionnelles, en particulier à des énergies élevées, et d’obtenir une large gamme de résolutions des images obtenues. Il est permis, en particulier, d’améliorer le niveau de détail visibles sur les images obtenues par le dispositif, avec des sources conventionnelles de rayons X. Grâce à l’invention, il est possible de mettre en oeuvre un procédé d’imagerie à contraste de phase utilisant des sources conventionnelles et d’augmenter le contraste de l’image obtenue. Les aspects simple, peu coûteux, et adaptable aux sources de laboratoire de l’invention en permettent une utilisation courante. La mise en œuvre du dispositif avec des sources de rayons X médicales rend ainsi possible l’imagerie tridimensionnelle de patients.
D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées :
- La figure 1 illustre de manière schématique un dispositif d’imagerie par rayons X selon l’invention dans une première et une deuxième configuration.
- La figure 2 montre deux images pouvant être obtenues avec respectivement la première et la deuxième configuration du dispositif selon l’invention.
- La figure 3 montre différentes photographies en vue de dessus d’un premier type de modulateurs spatiaux d’intensité pouvant être utilisé dans le dispositif selon l’invention.
- La figure 4 montre différentes photographies en vue de dessus d’un deuxième type de modulateurs spatiaux d’intensité pouvant être utilisé dans le dispositif selon l’invention.
- La figure 5 montre une série d’images obtenues selon un premier mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, avec un premier type de modulateur spatial d’intensité.
- La figure 6 montre deux images d’un même échantillon obtenues avec deux couples source de rayons X-modulateur spatial d’intensité différents.
- La figure 7 montre différentes images d’un doigt obtenues selon un premier mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, avec un deuxième type de modulateur spatial d’intensité, et une radiographie conventionnel du doigt.
- La figure 8 montre une radiographie conventionnelle obtenue par tomographie assistée par ordinateur d’un échantillon, une image bidimensionnelle du même échantillon obtenue avec un deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, avec un premier type de modulateur spatial d’intensité, et une image de rendu de volume du même échantillon obtenu selon un deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention.
- La figure 9 montre une série d’images d’un échantillon composé d’un gant en latex, d’un échantillon de polystyrène et d’un fil métallique, obtenues selon un troisième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, avec une application à l’élastographie.
La figure 1 illustre de manière schématique un dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention dans deux configurations différentes, sans échantillon à imager, tel que représenté sur la partie (a) de la figure 1, et avec un échantillon E à imager, tel que représenté sur la partie (b) de la figure 1.
Dans une première configuration (a) du dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, sans échantillon E à imager, une source de rayons X 2 illumine un modulateur spatial d’intensité 3. Par modulateur spatial d’intensité, on entend un objet de forme sensiblement plane, et présentant une épaisseur, permettant, par sa structure spatiale, de moduler spatialement l’intensité d’un faisceau de rayons X F qui le traverse. Après avoir traversé le modulateur spatial d’intensité 3, le faisceau de rayons X F présente une modulation spatiale d’intensité. Un système de détection 5 de rayons X, situé derrière le modulateur spatial d’intensité 3, et à une distance D de la source de rayons X 2, vient détecter ce faisceau de rayons X F issu directement du modulateur spatial d’intensité 3, et transforme ce premier faisceau en un premier signal électrique Sélec_réf. La distance D est mesurée le long de l’axe orthogonal au modulateur spatial d’intensité 3 et au système de détection 5 de rayons X et passant par la source de rayons X 2. Par ailleurs, le système de détection 5 de rayons X comprend un capteur bidimensionnel de rayons X muni d’une pluralité d’éléments photo-détecteurs 5a, présentant chacun une même taille donnée, chacun des éléments photo-détecteurs 5a recevant une portion du faisceau de rayons X F. Chacun des éléments photo-détecteurs 5a peut être de forme carrée ou rectangulaire, la taille de l’élément photo-détecteur 5a désignant soit la longueur du côté du carré, soit l’une ou l’autre de la longueur ou de la largeur du rectangle. Une unité de traitement électronique 6 est utilisée pour recevoir le premier signal électrique Sélec_réfet le traiter de manière à générer une première image Iréf(x,y) comprenant une pluralité de pixels, présentant chacun une même taille donnée. Un exemple de première image Iréf(x,y) est présenté sur l’image (a) de la figure 2.
Dans une deuxième configuration (b) du dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, un échantillon E à imager est positionné sur un support d’échantillon 4, positionné en aval du modulateur spatial d’intensité 3, à une distance d de la source de rayons X 2. La distance d est mesurée le long de l’axe z orthogonal au modulateur spatial d’intensité 3 et au système de détection 5 de rayons X, et passant par la source de rayons X 2. Lorsque la source de rayons X 2 illumine le modulateur spatial d’intensité 3, au moins une partie du faisceau de rayons X F modulé spatialement en intensité issu du modulateur spatial d’intensité 3 traverse l’échantillon E. Celui-ci réfracte un faisceau de rayons X F’ modulé spatialement en intensité, de modulation différente par rapport au premier faisceau de rayons X F directement issu du modulateur spatial d’intensité 3, du fait de la réfraction qu’il induit sur ce premier faisceau. Par réfraction, on entend la déviation par rapport à l’axe z des rayons, du fait des variations locales d’indice de réfraction rencontrés par ceux-ci en traversant l’échantillon E. Sur la partie (a) de la figure 1, illustrant la première configuration du dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, sans échantillon E, un faisceau de référence F est schématisé en train plein, qui n’est pas réfracté. Sur la partie (b) de la figure 1, illustrant la deuxième configuration du dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, avec un échantillon E à imager, un faisceau F’ réfracté à la suite du passage à travers l’échantillon E est schématisé en trait discontinu.
Comme dans la première configuration du dispositif 1, le système de détection 5 de rayons X vient détecter le faisceau réfracté F’, qui a traversé le modulateur spatial d’intensité 3 puis l’échantillon E, et le transforme en un deuxième signal électrique Sélec_éch. L’unité de traitement électronique 6 est utilisée pour recevoir le deuxième signal électrique Sélec_échet le traiter de manière à générer une deuxième image Iéch(x,y). Un exemple de deuxième image Iéch(x,y) est l’image (b) de la figure 2.
A partir d’une première image Iréf(x,y) obtenue dans la première configuration, sans échantillon E à imager, et d’une deuxième image Iéch(x,y dans la deuxième configuration, avec un échantillon E à imager, l’unité de traitement électronique 6 peut générer au moins une image caractéristique de l’échantillon E. En ce sens, le dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention est un dispositif d’imagerie par tavelures (en anglais « speckle »). Les dispositifs d’imagerie par tavelures mettent en œuvre une modulation spatiale de l’intensité d’un faisceau de rayons traversant un modulateur spatial d’intensité afin d’imager un échantillon placé en aval du modulateur spatial d’intensité. Le modulateur spatial d’intensité peut se présenter sous la forme d’un objet aléatoire[8]-[12]. Des exemples traditionnels d’objets aléatoires sont du papier de verre, des filtres biologiques, de la silice ou de la paille de fer.
L’unité de traitement électronique 6 peut générer au moins une image caractéristique de l’échantillon E à partir de la différence entre une première image Iréf(x,y) et une deuxième image Iéch(x,y). L’image résultant de la soustraction Iéch(x,y) - Iréf(x,y) représente une mesure directe de la réfraction de l’échantillon. Dans cette image, une modulation d’intensité est présente uniquement dans les endroits de l’image où l’échantillon E est présent. Un exemple d’une telle image Iéch(x,y) - Iréf(x,y) est illustré à la figure 5 (c) qui sera décrite plus loin. L’image résultant de la soustraction Iéch(x,y) - Iréf(x,y) peut être en effet traitée par la suite par l’unité de traitement électronique 6 pour obtenir une ou plusieurs images finales de la phase de l’échantillon, par des méthodes de reconstruction de la phase (en anglais « phase retrieval »).
Par exemple, des méthodes de traitement numérique, et basées sur la corrélation d’images (digital image correlation ou DIC en anglais) peuvent être mises en oeuvre. Le suivi de tavelures (en anglais « X-ray Speckle Vector Tracking (XSVT) », « X-ray- Speckle Scanning (XSS) ») est un exemple de ce type de méthodes. Celles-ci utilisent notamment des techniques de maximisation de corrélation croisée[9], ou d’analyse unifiée de motif modulé (en anglais « unified modulated pattern analysis (UMPA) »). En particulier, la technique UMPA se base sur un modèle du motif d’interférence créé par l’échantillon[16].
En particulier, l’unité de traitement électronique 6 peut générer au moins une image caractéristique de l’échantillon E en fonction du gradient de la phase du faisceau de rayons X réfracté F’ reçu par le système de détection 5 dans la deuxième configuration du dispositif (1). Les images (d) et (e) de la figure 5 sont les images du gradient de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E suivant les directions horizontale x et verticale y. Les images du gradient de la phase suivant les directions horizontale x et verticale y peuvent être ensuite traitées par l’unité de traitement électronique 6 pour obtenir une ou plusieurs images finales de la phase de l’échantillon, par exemple par des méthodes de traitement numérique basées sur le principe de conservation du flux. Un exemple de ces méthodes est la technique nommée « optical flow »[17].
Le modulateur spatial d’intensité 3 présente une rugosité moyenne, définie par la différence entre l’épaisseur maximale et l’épaisseur minimale du modulateur spatial d’intensité. Conformément à l’invention, la rugosité moyenne est choisie de manière à être comprise entre deux et vingt fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y), afin d’optimiser la qualité de l’image caractéristique de l’échantillon E. La taille des pixels de la première image Iréf(x,y) est égale au produit de la taille des éléments photo-détecteurs 5a du système de détection 5 de rayons X par le rapport D/d.
Ainsi, le dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention est un dispositif nécessitant peu de matériel et simple d’utilisation.
EXEMPLES
EXEMPLE 1 : Fabrication de modulateurs spatiaux d’intensité
Les figures 3 et 4 montrent plusieurs photographies de modulateurs spatiaux d’intensité 3 pouvant être utilisés dans un dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, selon deux modes de réalisation des modulateurs.
La figure 3 montre plusieurs photographies de modulateurs spatiaux d’intensité 3 selon un premier mode de réalisation. Ces modulateurs spatiaux d’intensité 3 ont été conçus en utilisant des poudres métalliques disposées sur des plaques de PMMA. La photographie (a) montre un modulateur spatial d’intensité 3 fabriqué à partir de poudre de fer de taille moyenne de particule de 90 microns. Ce modulateur spatial d’intensité présente ainsi une rugosité moyenne de 90 microns. La photographie (b) montre un modulateur spatial d’intensité 3 fabriqué à partir de poudre de cuivre de taille moyenne de particule de 300 microns. Ce modulateur spatial d’intensité présente ainsi une rugosité moyenne de 300 microns. La photographie (c) montre un modulateur spatial d’intensité 3 fabriqué à partir de poudre de cuivre de taille moyenne de particule de 36 microns. Ce modulateur spatial d’intensité présente ainsi une rugosité moyenne de 36 microns. Ainsi, à partir d’une poudre de taille moyenne de particule donnée, il est possible de fabriquer un modulateur spatial d’intensité selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 montre des photographies de modulateurs spatiaux d’intensité 3 selon un deuxième mode de réalisation. Ces modulateurs spatiaux d’intensité 3 ont été fabriqués par impression tridimensionnelle de matériaux commercialisés selon les dénominations PLA®, CopperFill® et BronzeFill® par la société Colorfabb. Le profil géométrique de ces modulateurs spatiaux d’intensité 3 a été modélisé en générant, pour chacun des modulateurs spatiaux d’intensité 3, une image en niveaux de gris, le niveau de gris représentant l’épaisseur en microns du modulateur spatial d’intensité 3. Les images en niveau de gris ont été obtenues en générant un bruit défini par une valeur moyenne et un écart-type (également nommé dispersion). Dans le cas du modulateur spatial d’intensité 3 de l’image (a) de la figure 4, la valeur moyenne et de l’écart-type sont de 300 microns et 150microns. La rugosité moyenne est de 300 microns. Dans le cas du modulateur spatial d’intensité 3 de l’image (b) de la figure 4, la valeur moyenne et de l’écart-type sont de 500 microns et 250 microns. La rugosité moyenne est de 250 microns.
Les méthodes de fabrication de modulateur spatial d’intensité 3 mentionnées ci-dessus rendent ainsi possible de fabriquer une large gamme de modulateurs spatiaux d’intensité 3, permettant d’adapter ceux-ci à une large diversité de dispositifs d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention. Les caractéristiques géométriques des modulateurs spatiaux d’intensité, par exemple, la taille moyenne de particule d’une poudre, ou la valeur moyenne et l’écart-type du bruit d’une image en niveau de gris servant au modèle du profil géométrique d’un modulateur spatial d’intensité 3, sont déterminées par le type de sources utilisées et la résolution d’image recherchée. Ces méthodes de fabrication de modulateurs spatiaux d’intensité 3 pouvant être utilisés dans le cadre de l’invention ne sont que des exemples et d’autres méthodes peuvent être envisagées, telle que l’abrasion ou le moulage.
EXEMPLE 2 : Image bidimensionnelle d’une mouche
Dans cet exemple, on met en œuvre un premier mode de réalisation du procédé d’imagerie par rayons X selon l’invention, qui est un procédé d’imagerie bidimensionnelle, pour imager un échantillon constitué d’une mouche.
La source de rayons X 2 utilisée est une source pour microtomographie par rayons X commercialisée sous la dénomination EasyTom XL® par la société Rx Solutions. Le modulateur spatial d’intensité 3 utilisé est constitué d’une poudre de cuivre de taille moyenne de particule 45 microns placée entre deux plaques de PMMA. La rugosité moyenne de ce modulateur est de 45 microns. La source de rayons X 2 illumine l’échantillon supporté par un support d’échantillon 4. Un système de détection 5 de rayons X couplé à une unité de traitement électronique 6 permet de générer une première image Iréf(x,y) dans la première configuration du dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention, dans laquelle le dispositif 1 ne comporte pas d’échantillon E. Le système de détection 5 de rayons X est placé à une distance D égale à 560mm de la source de rayons X 2. L’échantillon E est placé à une distance d égale à 27mm de la source de rayons X. Les éléments photo-détecteurs 5a du système de détection 5 de rayons X sont de forme carrée et présentent une taille physique de 127µm. Le système de détection 5 de rayons X couplé à l’unité de traitement électronique 6 permet ensuite de générer une deuxième image Iéch(x,y) obtenue dans la deuxième configuration du dispositif d’imagerie par rayons X 1, dans laquelle celui-ci comporte l’échantillon à observer E. La rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité 3 est dans ce cas égale à 7,3 fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y).
La figure 5 montre une série d’images obtenues selon ce premier mode de réalisation du procédé d’imagerie par rayons X selon l’invention. Les images (a) et (b) illustrent respectivement l’image Iréf(x,y) et l’image Iéch(x,y). L’image (c) illustre la différence entre l’image Iréf(x,y) et l’image Iéch(x,y). Les images (d) et (e) illustrent le gradient de la phase différentielle du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E dans deux directions orthogonales entre elles et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X. L’image (f) représente une image de la phase de l’échantillon E, reconstruite par traitement, par l’unité de traitement 6, des images (d) et (e) du gradient de la phase différentielle.
La figure 6 montre une comparaison entre une image (a) du même échantillon E (mouche) obtenue par contraste de phase avec un dispositif d’imagerie par rayons X utilisant une source de rayons X de type synchrotron et du papier de verre en tant que modulateur spatial d’intensité, et une image (b) de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E, obtenue avec le dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention décrit précédemment. L’image (b) a été corrigée d’un facteur de grossissement, afin de comparer à taille similaire de l’échantillon E les images (a) et (b). Une source de type synchrotron est une source puissante de rayons X produits par des électrons de haute énergie accélérés par des ondes électromagnétiques et circulant dans un anneau de stockage. Le contraste de l’image (b) est supérieur à celui de l’image (a).
EXEMPLE 3 : Image bidimensionnelle d’un doigt
Dans cet exemple, on met en œuvre le premier mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, qui est un procédé d’imagerie bidimensionnelle, pour imager un échantillon constitué d’un doigt.
Le dispositif d’imagerie par rayons X 1 selon l’invention comporte ici une source de rayons X 2 de type source pour arceau mobile commercialisé selon la dénomination Arcadis Avantic® par la société Siemens, ainsi qu’un modulateur spatial d’intensité constitué d’une membrane imprimée en 3D à base du matériau commercialisé selon la dénomination PLA® par la société Colorfabb. La rugosité moyenne de ce modulateur est de 80 microns. Le système de détection 5 de rayons X est placé à une distance D égale à 100cm de la source de rayons X 2. L’échantillon E est placé à une distance d égale à 32cm de la source de rayons X. Les éléments photo-détecteurs 5a du système de détection 5 de rayons X sont de forme carrée et présentent une taille de 225 microns. La rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité 3 est dans ce cas égale à 1,1 fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y).
La figure 7 montre une série d’images d’un échantillon E constitué d’un doigt pouvant être obtenues avec le dispositif d’imagerie décrit ci-dessus. L’image (a) est une image de la réfraction suivant la direction horizontale x, qui est proportionnelle au gradient de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E dans cette direction, dans un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons issus de la source de rayons X 2. L’image (b) est une image de la réfraction suivant la direction verticale y, qui est proportionnelle au gradient de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E dans cette direction, dans un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons issus de la source de rayons X 2. L’image (c) est une image de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté par l’échantillon E, calculée par intégration numérique des images (a) et (b). L’image (d) montre, pour comparaison, une radiographie conventionnelle du doigt. Une radiographie conventionnelle est un cliché d’une ou plusieurs structures anatomiques provenant de l’exposition à un faisceau de rayons X de cette ou ces structures anatomiques sans modulateur spatial d’intensité, où les zones noires correspondent à de l'air et les zones blanches correspondent à des structures osseuses. Il peut être observé que la qualité de l’image (c) est au moins aussi bonne que celle de l’image (d), avec notamment un meilleur contraste et une absence de cône de diffusion sur la partie droite de l’image, tout en utilisant une source de rayons X conventionnelle.
EXEMPLE 4 : Image tridimensionnelle d’une mouche
Dans cet exemple, on met en œuvre le deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention, qui est un procédé d’imagerie tridimensionnelle, pour imager l’échantillon E constitué de la mouche de l’exemple 2.
L’équipement utilisé correspond à celui utilisé pour l’obtention des images de la figure 5, avec pour source de rayons X 2 une source pour microtomographie aux rayons X commercialisée sous la dénomination EasyTom XL® par la société Rx Solutions et pour modulateur spatial d’intensité 3 un modulateur spatial d’intensité constitué de poudre de cuivre de taille moyenne de particule de 45 microns. La rugosité moyenne de ce modulateur spatial d’intensité est de 45 microns. Le support 4 d’échantillon E est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X 2. Le système de détection 5 de rayons X est placé à une distance D égale à 530mm de la source de rayons X 2. L’échantillon E est placé à une distance d égale à 25mm de la source de rayons X. Les éléments photo-détecteurs 5a du système de détection 5 de rayons X sont de forme carrée et présentent une taille de 127µm. La rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité 3 est dans ce cas égale à 7,5 fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y).
Le support 4 d’échantillon E est placé dans différentes positions, par rotations successives par rapport à la source de rayons X 2. Une image bidimensionnelle de l’échantillon E est enregistrée par le système de détection 5 pour chaque position définie du support 4. L’ensemble des images bidimensionnelles de la mouche permet de reconstruire un rendu de volume tridimensionnel de la mouche.
Sur la figure 8, l’image (a) représente une radiographie conventionnelle de l’échantillon E obtenue avec une source de rayons X conventionnelle de type source pour microtomographie aux rayons X, sans utilisation de modulateur spatial d’intensité. L’image (b) représente une image bidimensionnelle de la même mouche obtenue selon le deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie par rayons X selon l’invention, avec la même position relative de l’échantillon E par rapport à la source de rayons X 2 utilisée que pour l’image (a). L’image (b) présente beaucoup moins de bruit que l’image (a) et est beaucoup plus contrastée. L’image (c) est une image de rendu de volume de l’échantillon E obtenue avec le deuxième mode de réalisation du procédé d’imagerie par rayons X selon l’invention et par combinaison des différentes images bidimensionnelles correspondant à chacune des positions du support 4 qui ont été obtenues par rotation. Une image de rendu de volume est une projection bidimensionnelle d’une série de données tridimensionnelles.
EXEMPLE 5 : Obtention de données élastographiques
Dans cet exemple, on met en œuvre le troisième mode de réalisation du procédé d’imagerie selon l’invention pour caractériser l’élasticité d’un échantillon E constitué d’un ensemble formé par un gant de latex, du polystyrène et un câble métallique.
La source de rayons X 2 est ici une source de type synchrotron. Le modulateur spatial d’intensité 3 est constitué de poudre de cuivre de taille moyenne de particule 45 µm. La rugosité moyenne de ce modulateur spatial d’intensité est de 45 microns. Le système de détection 5 de rayons X est placé à une distance D égale à 156m de la source de rayons X 2. L’échantillon E est placé à une distance d égale à 145m de la source de rayons X. Les éléments photo-détecteurs 5a du système de détection 5 de rayons X sont de forme carrée et présentent une taille de 23 microns. La rugosité moyenne du modulateur spatial d’intensité 3 est dans ce cas égale à 2,1 fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y). Une onde sonore de fréquence 100 et 250 Hz, jouant le rôle l’onde d’excitation, est déclenchée pendant un intervalle de temps T= 1min. Celle-ci met en mouvement l’échantillon E. Le suivi temporel des tavelures générées par le modulateur spatial d’intensité 3 permet alors de reconstituer le champ du maximum de déplacement en tout point de l’échantillon E. Sur la figure 9, l’image (a) montre une image de la projection de l’échantillon E à un instant t capturé en 2 ms. L’image (b) illustre le déplacement maximal de chaque point de l’échantillon E. Par dérivation numérique du déplacement maximal, la valeur du module d’Young de l’échantillon E en chacun de ses points est obtenue. L’image (c) illustre la valeur du module d’Young de chaque point de l’échantillon E.
Liste des références
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Claims (19)

  1. Dispositif d’imagerie par rayons X (1), notamment en contraste de phase, caractérisé en ce que ledit dispositif d’imagerie comprend :
    - une source de rayons X (2),
    - un modulateur spatial d’intensité (3), présentant une épaisseur maximale et une épaisseur minimale, apte à être traversé par un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2), et à former un faisceau de rayons X modulé spatialement en intensité,
    - un support (4) d’échantillon (E), apte à supporter un échantillon (E), ledit échantillon (E) étant destiné à être traversé par au moins une partie dudit faisceau de rayons X modulé spatialement en intensité et transmettant un faisceau de rayons X réfracté modulé spatialement en intensité, l’échantillon (E), lorsqu’il est sur ledit support (4), étant situé à une distance d de la source de rayons X (2),
    - un système de détection (5) de rayons X, situé à une distance D de la source de rayons X (2), et comprenant un capteur bidimensionnel de rayons X muni d’une pluralité d’éléments photo-détecteurs (5a), présentant chacun une même taille donnée, ledit système de détection (5) étant apte, dans une première configuration du dispositif dans laquelle le dispositif ne comprend pas d’échantillon (E), à détecter un premier faisceau de rayons X F issu directement du modulateur spatial d’intensité (3) ledit premier faisceau de rayons X issu directement du modulateur spatial d’intensité (3) présentant une première modulation d’intensité, et à transformer ledit premier faisceau en un premier signal électrique (Sélec_réf), et, dans une deuxième configuration du dispositif dans laquelle un échantillon (E) est disposé sur le support (4) d’échantillon (E), à détecter un deuxième faisceau de rayons X F’, traversant le modulateur spatial d’intensité (3) puis l’échantillon (E), ledit deuxième faisceau de rayons X réfracté par l’échantillon (E) présentant une deuxième modulation d’intensité, et à le transformer ledit deuxième faisceau en un deuxième signal électrique (Sélec_éch),
    - une unité de traitement électronique (6), apte à recevoir le premier signal électrique (Sélec_réf) et à le traiter de manière à générer une première image (Iréf(x,y)) comprenant une pluralité de pixels, présentant chacun une même taille donnée, et à recevoir le deuxième signal électrique (Sélec_éch) et à le traiter de manière à générer une deuxième image (Iéch(x,y)), et apte à générer, à partir de ladite première image (Iréf(x,y)) et de ladite deuxième image (Iéch(x,y)), au moins une image caractéristique dudit échantillon (E),

    ledit dispositif d’imagerie (1) étant caractérisé en ce que la différence entre l’épaisseur maximale et l’épaisseur minimale du modulateur spatial d’intensité (3), appelée rugosité moyenne, est comprise entre deux et vingt fois la taille des pixels de la première image Iréf(x,y), ladite taille étant égale au produit de la taille des éléments photo-détecteurs par le rapport d/D.
  2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments photo-détecteurs (5a) sont de même forme carrée et présentent chacun une même taille donnée égale à la longueur du côté de la forme carrée.
  3. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments photo-détecteurs (5a) sont de même forme rectangulaire et présentent chacun une même taille donnée égale à la longueur de la forme rectangulaire.
  4. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’unité de traitement électronique est apte à générer, à partir de la différence entre ladite première image (Iréf(x,y)) et ladite deuxième image Iéch(x,y) au moins une image caractéristique dudit échantillon (E).
  5. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’unité de traitement électronique est apte à générer ladite au moins une image caractéristique dudit échantillon (E) en fonction du gradient de la phase du faisceau de rayons X F’ réfracté reçu par le système de détection (5) dans la deuxième configuration du dispositif (1).
  6. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le modulateur spatial d’intensité (3) comprend un matériau choisi parmi un métal, un métalloïde, un élément léger et leurs mélanges, le numéro atomique dudit élément étant compris entre 13 et 80.
  7. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau du modulateur spatial d’intensité (3) est choisi parmi l’aluminium, le silicium, le fer, le cuivre, le titane, le nickel, l’argent, l’étain, l’or, et leurs mélanges.
  8. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le modulateur spatial d’intensité (3) comprend de la poudre et/ou des particules.
  9. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source de rayons X (2) est apte à émettre des photons d’énergie comprise entre 10 et 300 keV.
  10. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en que la source de rayons X (2) est choisie parmi une source pour micro-tomographie assistée par ordinateur, par exemple de type nanoFoyer ou microFoyer, une source pour appareil de type amplificateur de brillance, une source pour appareil de type mammographie, et une source de type radiographie.
  11. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le support (4) d’échantillon (E) est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2).
  12. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’ensemble formé par la source de rayons X (2) et le système de détection (5) de rayons X est monté à rotation autour du support (4) d’échantillon (E).
  13. Procédé d’imagerie par rayons X, caractérisé en ce qu’il met en œuvre un dispositif d’imagerie par rayons X (1) selon l’une des revendications 1 à 12.
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il est un procédé d’imagerie bidimensionnelle, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    a/ exposer le modulateur spatial d’intensité (3) à un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2),
    b/ dans la première configuration du dispositif (1), détecter et transformer le premier faisceau de rayons X F en un premier signal électrique (Sélec_réf),
    c/ recevoir et traiter par l’unité électronique (6) le premier signal électrique (Sélec_réf), de manière à générer au moins une première image (Iréf(x,y)),
    d/ dans la deuxième configuration du dispositif (1), détecter et transformer le deuxième faisceau de rayons X F’ en un deuxième signal électrique (Sélec_éch),
    e/ recevoir et traiter par l’unité de traitement électronique (6) le deuxième signal électrique (Sélec_réf), de manière à générer au moins une deuxième image (Iéch(x,y)),
    f/ générer, par l’unité de traitement électronique (6), à partir de ladite au moins une première image (Iréf(x,y)) et de ladite au moins une deuxième image (Iéch(x,y)), au moins une image choisie parmi une image de transmission, une image du gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale du faisceau de rayons X issu de la source de rayons X (2), une image de la phase, et une image de la diffusion de l’échantillon (E).
  15. Procédé selon la revendication 13, dans le cas où le dispositif (1) mis en œuvre est un dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le procédé est un procédé d’imagerie tridimensionnelle, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    a/ exposer le modulateur spatial d’intensité (3) à un faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2),
    b/ dans la première configuration du dispositif (1), détecter et transformer le premier faisceau de rayons X F en un premier signal électrique (Sélec_réf),
    c/ recevoir et traiter par l’unité de traitement électronique (6) le premier signal électrique (Sélec_réf), de manière à générer au moins une première image (Iréf(x,y)),
    d/ dans la deuxième configuration du dispositif (1), dans le cas où soit le support (4) d’échantillon (E) est monté à rotation selon un axe de rotation orthogonal à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2), soit l’ensemble formé par la source de rayons X (2) et le système de détection (5) de rayons X est monté à rotation autour du support (4) d’échantillon (E), détecter le deuxième faisceau de rayons X F’ et le transformer en un deuxième signal électrique (Sélec_éch_i), pour N positions données (1, …,i, …N), les N positions données étant soit des positions de l’échantillon (E), correspondant chacune à une rotation donnée du support (4) d’échantillon (E), soit des positions de l’ensemble formé par la source de rayons X (2) et le système de détection (5) de rayons X,
    e/ recevoir et traiter par l’unité de traitement électronique (6), pour chacune des N positions, le deuxième signal électrique (Sélec_éch_i), de manière à générer pour chacune des N positions au moins une deuxième image (Iéch_i(x,y)),
    f/ générer, par l’unité de traitement électronique (6), à partir de ladite au moins une première image (Iréf(x,y)) et de toutes les deuxièmes images (Iéch_i(x,y)), au moins une image choisie parmi une image de transmission tridimensionnelle, une image tridimensionnelle du gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X (2), une image tridimensionnelle de la phase, et une image tridimensionnelle de la diffusion de l’échantillon (E).
  16. Procédé selon l’une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce qu’une pluralité de premières images (Iréf(x,y)) et une pluralité de deuxièmes images (Iéch(x,y)) sont générées et sont combinées pour générer par l’unité de traitement électronique (6) au moins une image bidimensionnelle ou tridimensionnelle choisie parmi une image de transmission, une image du gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale du faisceau de rayons X issus de la source de rayons X (2), une image de la phase, et une image de la diffusion de l’échantillon (E).
  17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il est un procédé de suivi temporel de structures contenues dans un échantillon (E), durant un intervalle de temps T, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    a/ exposer le modulateur spatial d’intensité (3) à un faisceau de rayons X issu de la source de rayons X (2),
    b/ dans la première configuration du dispositif (1), détecter et transformer le premier faisceau de rayons X F en un premier signal électrique (Sélec_réf),
    c/ recevoir le premier signal électrique (Sélec_réf) et le traiter de manière à générer au moins une première image (Iréf(x,y)),
    d/ détecter, pour une pluralité de N instants ti, i étant un nombre entier compris entre 1 et N, contenus dans l’intervalle de temps T, et transformer le deuxième faisceau de rayons X F’ en une pluralité de N deuxièmes signaux électriques (Sélec_éch_i), pour i allant de 1 à N,
    e/ recevoir et traiter par l’unité de traitement électronique (6) les N deuxièmes signaux électriques (Sélec_éch_i), pour i allant de 1 à N, de manière à générer N deuxièmes images (Iéch(x,y)),
    f/ générer, par l’unité de traitement électronique (6), à partir de ladite au moins une première image (Iréf(x,y)) et des N deuxièmes images (Iéch_i(x,y)), une séquence de N images successives (Idéf_i(x,y)), lesdites N images (Idéf_i(x,y)) successives étant des images de transmission, des images de gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X (2), des images de la phase, ou des images de la diffusion de l’échantillon (E).
  18. Procédé selon la revendication 17, où une pluralité de premières images (Iréf(x,y)) et une pluralité de deuxièmes images (Iéch_i(x,y)) sont générées et sont combinées pour générer par l’unité de traitement électronique (6) au moins une séquence de N images successives (Idéf_i(x,y)), pour i allant de 1 à N, lesdites N images (Idéf_i(x,y)) successives étant des images de transmission, des images de gradient de la phase différentielle dans deux directions orthogonales et parallèles à un plan perpendiculaire à la direction principale des rayons X issus de la source de rayons X (2), des images de la phase, ou des images de la diffusion de l’échantillon (E).
  19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de traitement de ladite au moins une séquence de N images successives (Idéf_i(x,y)) pour obtenir des données élastographiques des structures de l’échantillon (E).
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