这篇文章给大家聊聊关于什么是X射线相衬成像技术？，以及对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站哦。

现在我们从理论上介绍X射线成像原理，考虑X射线的波动性（对应粒子性），利用波动光学描述其在物质中的吸收和折射，表征具有复折射率的物质的性质，X射线穿过材料后的波长分布为：

k称为波数，与频率有关。 z 是材料的厚度。可以看出，X射线穿过后，振幅和相位都发生了相应的变化。通过下面的图片大家可以有一个直观的了解。

X射线穿过物质后振幅和相位的变化

传统的吸收衬度成像利用振幅的衰减，通过检测前后的强度变化来成像。相衬成像利用相移对测量前后的相位信息进行成像。暗场对比成像利用物质对X 射线的散射。三种成像原理如图所示。

三种X射线成像技术的简单说明

相位衬度成像的优势

我们知道不同的物质对X射线的吸收和折射程度不同，但对于密度接近的物质，如各种生物组织、密度相近的金属等，它们对X射线的吸收效果是相似的，即，这导致吸收衬度成像中图像分辨率低、成像质量差。然而，相位变化非常敏感，通常要大三个数量级（超过1000倍）。例如，2006年相位成像技术发展史上最重要的实验中，F.Pfeiffer团队获得的相位衬度图像

小鱼的吸收对比和相差图像（我也忘记了鱼的名字，它很小）

四类相位衬度成像技术

相衬成像技术发展至今，主要有四种技术：晶体干涉仪成像技术、衍射增强成像技术、相位传播成像技术、光栅干涉成像技术。涉及较强的专业知识，这里不一一描述，只给出各自成像设备的原理图（均为作者本人绘制）。一般来说，光栅干涉法最有发展前景，因为它对X射线源要求较低，并且可以用X射线管完成。

晶体干涉仪成像技术原理

衍射增强成像技术原理示意图

相位传播成像技术示意图

光栅干涉成像技术示意图

为何相衬成像技术尚未得到普及，以及应用前景

由于传统吸收对比成像技术在生物组织中的固有缺陷，特别是在诊断乳腺癌时，基本没有效果。这恰恰给了相衬成像技术良好的发展空间和发展需求。但由于目前工业水平的限制，光栅的尺寸无法加工得很大。 2013年，Susanne Grandl等人的成像视场仅达到4cm*2cm。目前最好的水平是6cm*6cm左右。并且为了更好地适应社会需求，对X射线源的要求降低了，需要较长的照射时间才能获得良好的图像。国内对该技术的研究比较晚，2000年左右才开始理论验证。与此同时，国外的研究机构已经开始建造类似CT的样机。但无论怎样，我相信相衬成像技术将会受到越来越多的关注和普及，从而造福人类。这是Dan Stutman 团队于2011 年在活人体关节上获得的实验图像。可以清楚地看到，在相差图像中可以看到软组织、皮肤和肌腱的轮廓。

活体指关节成像

最后，这是Felix G. Meinel 团队于2014 年完成的整只小鼠的吸收、相位和暗场对比度的测试图像。

从左到右分别是吸收衬度、相位衬度和暗场衬度图像。

提供一个德国研究机构的网址，该机构收集了全球最新的研究进展（因为德国的工业水平是世界一流的）：

http://www.e17.ph.tum.de/en/home/

主要参考文献： 1. F.Pfeiffer, T.Weitkamp, et al. 低亮度X射线源相位恢复与微分相衬成像[J].自然物理学，2006，2:258-261

2.F.Pfeiffer 等人。光栅干涉仪硬X射线暗场成像[J]. 《自然材料》，第7,134 卷（2008 年）

3. 丹·斯图曼，托马斯·J·贝克。手部小关节的Talbot 相差X 射线成像[J].物理医学生物学， 56, 5679(2011)

4. Felix G. Meinel 等人。基于光栅的多模式放射照片上的肺部肿瘤

X射线成像——可行性研究[J].医学医学. 30(2014)352-357