物理学和高新技术 同步辐射相位衬度成像医学应用初探 陈绍亮张汐1D彭屹峰12)李蓓蕾1程爱萍13)朱佩平2袁习清2黄万霞 (1复旦大学附属中山医院上海200032) (2中国科学院高能物理研究所北京100049) 摘要近年来,相位衬度成像技术医学领域应用的发展引人瞩目.同步辐射相位衬度成像无须使用对比剂就 能显示传统X射线无法显示的肌腱、软骨、韧带、脂肪、血管及神经等软组织.文章作者应用包括类同轴相衬成像和 衍射增强成像在内的相位衬度成像技术进行了肝胆、肺脏、肾脏、胃肠道、心脏、血管、骨关节组织与肿瘤成像,证实 了同步辐射相位衬度成像较传统X射线成像图像清晰,分辩率明显提高,特别适用于软组织、血管等的成像 关键词同步辐射,相位衬度成像,衍射增强成像,类同轴相衬成像,医学影像 Initial studies of synchrotron radiation phase-contrast imaging in the field of medicine Chen Shao-Liang Cheng Ai-Ping Lie hang Xi D Peng Yi-Feng Li Bei-Lei' Pei-Ping? Yuan Xi-Qing Huang Wang-Xiaz Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China (2 Institute o/ High Enegy, Chinese Academy of sciences. beijing 100049. China) Abstract Recently, research on using X-ray phase information in medicine has been growing remarkably fast. Phase-contrast imaging with synchrotron radiation can reveal inner soft tissues such as tendons, carti lage, ligaments, adipose tissue, vessels and nerves without a contrast agent, We have visualized the liver bile duct, lung, kidney, stomach and intestine, heart, blood vessel, bone and arthrosis, and tumor tissues using"in-line"phase contrast imaging and diffraction-enhanced imaging. It is seen that the synchrotron radiation graphs show much higher resolution. This method is especially suitable for studying soft tissue structure and blood vessels Keywords synchrotron radiation, phase-contrast imaging, in-line"phase contrast imaging, diffraction hanced imaging, medical imaging 100多年来,X射线成像技术获得了飞速发展 间相移分布,利用不同组织折射系数的差异进行成 但是仍然面临着辐射剂量成百倍增加和衬度分辨率像,与X射线的吸收无关.具有微米量级的空间分 低等两大问题.传统X射线成像通过组织间不同吸 国家自然科学基金(项目编号:30471652)、国家高技术研究发展 收系数而产生吸收衬度差别来成像,对软组织的分 计划(批准号:2010CB834305)资助项目 辨率很低,无法显示肌腱、韧带、软骨、血管、神经以 2010-03-20收到 及与周围组织密度差别不大的软组织肿瘤 十通讯联系人.Email:liangwen@yeah.net 相位衬度成像是20世纪90年代后期出现的一 1)现在复旦大学附属肿瘤医院 2)现在同济大学附属上海第十人民医院 种新的成像理论和技术,把X射线折射效应引入空 3)现在浙江省人民医院 物理·39卷(2010年)11期 http://www.wuliaccn物理·39卷 (2010年)11期 http:飋飋www.wuli.ac.cn 物理学和高新技术 同步辐射相位衬度成像医学应用初探* 陈绍亮1,昄 张 汐1,1) 彭屹峰1,2) 李蓓蕾1 程爱萍1,3) 朱佩平2 袁习清2 黄万霞2 (1 复旦大学附属中山医院 上海 200032) (2 中国科学院高能物理研究所 北京 100049) 摘 要 近年来,相位衬度成像技术医学领域应用的发展引人瞩目.同步辐射相位衬度成像无须使用对比剂就 能显示传统 X射线无法显示的肌腱、软骨、韧带、脂肪、血管及神经等软组织.文章作者应用包括类同轴相衬成像和 衍射增强成像在内的相位衬度成像技术进行了肝胆、肺脏、肾脏、胃肠道、心脏、血管、骨关节组织与肿瘤成像,证实 了同步辐射相位衬度成像较传统 X射线成像图像清晰,分辩率明显提高,特别适用于软组织、血管等的成像. 关键词 同步辐射,相位衬度成像,衍射增强成像,类同轴相衬成像,医学影像 Initialstudiesofsynchrotronradiation phase灢contrastimaginginthefieldofmedicine ChenShao灢Liang 1,昄 ZhangXi 1 ,1) PengYi灢Feng 1,2 ) LiBei灢Lei 1 ChengAi灢Ping 1 ,3) ZhuPei灢Ping 2 YuanXi灢Qing 2 HuangWang灢Xia 2 (1 ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China) (2 InstituteofHighEnegy,ChineseAcademyofSciences.Beijing100049,China) Abstract Recently,researchonusingX灢rayphaseinformationinmedicinehasbeengrowingremarkably fast.Phase灢contrastimagingwithsynchrotronradiationcanrevealinnersofttissuessuchastendons,carti灢 lage,ligaments,adiposetissue,vesselsandnerveswithoutacontrastagent.Wehavevisualizedtheliver, bileduct,lung,kidney,stomachandintestine,heart,bloodvessel,boneandarthrosis,andtumortissues using"in-line"phasecontrastimaginganddiffraction-enhancedimaging.Itisseenthatthesynchrotron radiationgraphsshow muchhigherresolution.Thismethodisespeciallysuitableforstudyingsofttissue structureandbloodvessels. Keywords synchrotronradiation,phase灢contrastimaging,"in灢line"phasecontrastimaging,diffraction -enhancedimaging,medicalimaging * 国家自然科学基金(项目编号:30471652)、国家高技术研究发展 计划(批准号:2010CB834305)资助项目 2010-03-20收到 昄 通讯联系人.Email:liangwen2@yeah.net 1) 现在复旦大学附属肿瘤医院 2) 现在同济大学附属上海第十人民医院 3) 现在浙江省人民医院 100多年来,X射线成像技术获得了飞速发展, 但是仍然面临着辐射剂量成百倍增加和衬度分辨率 低等两大问题.传统 X射线成像通过组织间不同吸 收系数而产生吸收衬度差别来成像,对软组织的分 辨率很低,无法显示肌腱、韧带、软骨、血管、神经以 及与周围组织密度差别不大的软组织肿瘤. 相位衬度成像是20世纪90年代后期出现的一 种新的成像理论和技术,把 X 射线折射效应引入空 间相移分布,利用不同组织折射系数的差异进行成 像,与 X射线的吸收无关.具有微米量级的空间分 ·765·