基于常规X线光源光栅综合成像技术的大鼠肝纤维化成像实验研究

Liver fibrosis and its endstage cirrhosis are major health problems in our country. Early detection of onset and progression of liver fibrosis is an important prerequisite for successful treatment of chronic hepatitis in daily clinical practice. However, noninvasive cross-sectional imaging modalities such as computed tomography, magnetic resonance imaging, and ultrasound are unable to determine any of the earliest stages of fibrosis. Conventional X-ray radiography contrast is obtained through the differences in the absorption cross-section of the constituents of the tissue. The relatively low contrast for soft tissues restricts its wider application in medical research. X-ray grating-based imaging using a conventional X-ray tube can provide attenuation, phase and dark field information of the sample simultaneously, providing superior contrast for soft tissues compared to conventional X-ray imaging. Therefore, this project will evaluate the application value of X-ray grating-based imaging in the diagnosis and staging of liver fibrosis.

我国是肝病大国,肝纤维化病变及其终末结果对我国人民群众的生命财产造成了极大地危害。传统的影像学方法受到空间分辨率和衬度分辨率的限制，无法满意的显示早期肝纤维化病变,极大地束缚了我们对肝纤维化病变的防治。传统的X射线成像是利用X射线穿透物体时发生的衰减特性来进行成像，导致其对弱吸收的软组织的分辨率非常低，因此对软组织疾病的诊断价值有限。在常规X光源条件下基于光栅的X射线综合成像技术是目前物理学界研究的热点，它一次成像就能同时获得反映物质内部结构的衰减图像、相衬图像和暗场图像，即保持了传统X射线衰减成像的优点，又具有相衬成像和暗场成像对软组织高分辨能力的优势，能够提供更多以往成像方法无法获得的疾病信息，因而在软组织病变的诊断中具有非常好的应用前景。本项目将评价基于光栅的X射线综合成像技术在肝纤维化病变诊断及分期中的应用价值。

我国是肝病大国,肝纤维化病变及其终末结果对我国人民群众的生命财产造成了极大地危害。传统的影像学方法受到空间分辨率和衬度分辨率的限制，无法满意的显示早期肝纤维化病变,极大地束缚了我们对肝纤维化病变的防治。这是由于传统的X射线成像技术是利用X射线穿透物体时发生的衰减特性来进行成像，导致其对弱吸收的软组织的分辨率非常低。X射线穿过物体时发生吸收、折射和散射，而传统的X射线成像技术都只是利用了X射线的吸收机制成像。然而科学家早就已经发现X射线的折射和散射也可以进行成像。X射线穿透物体时不但发生衰减，还同时产生折射即发生相位漂移，对于由轻元素构成的软组织来说，其引起X射线相移的程度要比其对X射线的衰减大1000倍以上。与X 射线衰减成像和相衬成像技术相比，X 射线暗场成像技术具有独特的成像机制和优势。暗场成像的图像衬度由被测物质对X射线的散射引起，它通过物质对X 射线散射能力的差异来对物质内部结构进行成像，由于X射线的散射在微米量级甚至纳米量级尺度，因而X射线暗场成像技术能够看到硬X射线衰减成像和相衬成像都无法分辨到的超微细结构。 在常规X光源条件下基于光栅的X射线综合成像技术能同时获得反映物质内部结构的衰减图像、相衬图像和暗场图像，即保持了传统X射线衰减成像的优点，又具有相衬成像和暗场成像对软组织高分辨能力的优势，能够提供很多以往成像方法无法获得的疾病信息。我们与清华大学合作搭建了国内第一台使用常规普通X光源的基于光栅成像技术的X射线综合成像平台，进行了大鼠肝脏、肺等的成像研究，在不使用造影剂的情况下可以显示微米级别的肝脏血管，区别肝脏的肿瘤和正常组织，肺部成像可以显示细微的肺泡解剖结构，而且肺组织的信号非常高，不受心脏、膈肌及肋骨的影响，非常有利于肺部疾病的早期研究。

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