用X射線CT從各個方向拍攝物體的投影影像，可以實施對物活體內部3D視覺化。如果每秒連續拍攝30張以上的影像，還可以做成影片。醫院的X射線CT設備，拍攝時需要花費幾秒鐘到幾十秒的時間，如果使用蠻力X射線束的同步輻射，可以實施更高速的X射線CT。然而，爲了從各個方向拍攝樣品投影影像必須將樣品高速旋轉。例如，要實施1毫秒時間解析度的X射線CT，需要將樣品以每分鐘3萬次的速度高速旋轉。這樣的結果，會導致樣品會因離心力而變形，無法用於流動性的樣品，樣品環境難以控制等。因此，過去的4D-X射線CT即便使用同步輻射也僅限於10毫秒左右的時間解析度。
圖1 多光束學系統配置圖（俯視圖）（上）和實物照片（下）。（右）將同步輻射轉化爲多光束化的光學元件（多光束結晶）的照片（供圖：東北大學）
東北大學國際放射光創新智慧研究中心的矢代航教授帶領的研究團隊透過將同步輻射多光束化爲約30束的獨創光學元件、同時捕捉所有投影影像的多光束影像偵檢器、以及以較少投影數實施3D視覺化的壓縮感測技術開發的先進CT重建演算法，全球首次成功地實施了時間解析度超過1毫秒即0.5毫秒（空間解析度約爲10微米）的4D-X射線CT的原理實證。相關研究成果已發表在《Applied Physics Express》上。
透過該技術的開發，可以實施對傳統技術無法捕捉到的不可重複現象進行4D-X射線CT的觀察，因此有望在材料破壞、流體和粘彈性體等的行為、機械加工、磨耗、焊接、燃燒等，從學術研究到工業應用的各個領域產生連鎖效應。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Applied Physics Express
論文：Sub-millisecond 4D X-ray tomography achieved with a multibeam X-ray imaging system
DOI：10.35848/1882-0786/ace0f2
