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X射線相干散射成像在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進展

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第 2卷第 2期 5 20 0 6年 4月

北京生物醫(yī)學(xué)工程 B in i e i l nier g e i Bo dc g e n jg m aE n i

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綜述

x射線相干散射成像在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進展 劉太輝 摘要

宋建中劉景鑫王忠厚韓廣良

X射線相干散射在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用是當(dāng)前的一個極有前途和極富挑戰(zhàn)性的課題。本文概述了 x射線

相干散射成像技術(shù)的原理和在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。重點介紹了 x射線相干散射成像技術(shù)、x射線衍射增強成像技術(shù)和 x射線相干散射 C T成像技術(shù)的研究和進展。從臨床應(yīng)用的角度對它們進行了展望。 關(guān)鍵詞相干散射衍射增強成像 ( E)相干散射 C ( S T骨礦密度 ( M ) DI T CC ) B D 中圖分類號 R 1 81文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 10—2 8 (0 6 20 0 .5 0 23 0 2 0 )0 . 40 2

T e Ap l ai n o r y C h r n c t r I g g i e ii e H U T iu,S NG Ja z o g, h p c t fX-a o e e tS a t ma i M d cn i o e n n ah i’ O in h n’

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Te plao oXr oe n s trmg gi md i v c i e I t8 ae, h pnie - y h pci -ych e ae ia n n ein ia oet h q .n h pr t rc 1o Xr a i tn f a r tc t i ce s n le n u ip e i p f a

c h r n c t r ma i g a ds me e a pe p l n me iie ae ito u e . T e rs a c n e eo me to ry c h r n c t ri g n,X— o e e t sat g n n o x m lsa p i i d cn r nr d c e i d e d h e e r h a d d v lp n X—a o e ts at f e e ma i g

r irc o h ne a ga dX ry o e n sa e T i ai r an m ai d T ef u i n wt h i ei i c p l a o a d f t n n a c i百n n — h r tc t r s sae i ys m r e . tr o t s e c n c n pi t n y fa i e d m ac e t C m . m l u z h u ef h e q n l ia c i u i p o p ce swe1 s r s e t a l. d

【 e od】 chr tctr K yw rs o e a ens t e b n iea d ni ( MD o em n rl e sy B ) t

d r tneh c an D I ia i na e i g g( E) f co n dm i

c e ns tr opt mg py( ST o r tc t m u t o ah CC ) h e ae c e o r d

x射線的相干散射 (— ychrn sae)就是指 x射 x r oe tctr a e t線的衍射，又稱為 x射線的彈性散射，有些文獻中稱為 x 射線前向小角度散射。勞厄 ( a o ae發(fā)現(xiàn)了 x射線 M xynLu)的衍射現(xiàn)象，在 11人們第一次獲得了 x射線的相干散 92年射圖像，那是對銅的晶體結(jié)構(gòu)成像。x射線相干散射技術(shù)可以用來檢測分子和超分子結(jié)構(gòu)的類型。所以在對物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)進行分析時，x射線相干散射是一種有效的方法。 x射線發(fā)現(xiàn)至今 10余年來，其應(yīng)用沿著兩個不同方

0向在發(fā)展：一個是在醫(yī)學(xué)診斷上有限制地使用透射成像方式輔助進行醫(yī)學(xué)的診斷；另一個是 x射線的散射，它主要被用于對物質(zhì)的原子和分子結(jié)構(gòu)的研究；X射線的相干散射在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用還是最近十幾年的事情。國外的一些醫(yī) 基金項目：國家自然科學(xué)基金 (0 702資助 6326 )作者單位： 1中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所 (安 706 )西 108 2中國科學(xué)院研究生院 (京 10 3 )北 009 3中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 (長春 10 3 ) 3 0 1 一

學(xué)研究機構(gòu)和放射線技術(shù)研究機構(gòu)都對 x射線的相干散射作用在醫(yī)學(xué)診斷上的應(yīng)用給與了極大地關(guān)注，并取得了一 些初步的研究成果。

在醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用中，目前的放射線影像設(shè)備主要還是應(yīng)用 x射線的透射衰減效應(yīng)作為成像的主要手段。但是由于透射成像對細節(jié)展示能力不夠，影像只能夠反映某些人體組織的病變，對許多疾病不能準(zhǔn)確判斷。例如， x射線乳房透視成像術(shù)對婦女的乳腺癌的診斷的假陽性比率很

高，有大約 2%的患者必須另外做活體組織檢查來確診…。 0 同時，假陰性的比率也很高，相對那些準(zhǔn)確確診的癌癥病 人的比例，大約 1%被誤診為陰性。而對人體的軟骨的可 0視化是目前的 x射線醫(yī)學(xué)影像設(shè)備無法完成的，同樣對肺氣腫和瘤腺腫的早期診斷也是很難實現(xiàn)的。 x射線相干散射在研究中所表現(xiàn)出的特性，為上述的問題的解決提供了 種切實可行的方法，人們正考慮應(yīng)用 x射線的相干散射

技術(shù)輔助進行更為精確的醫(yī)療診斷。相信在未來的醫(yī)學(xué)影 像技術(shù)中它會得到廣泛的應(yīng)用。

4吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 (春 10 3)長 30 3

作者簡介：劉太輝 (9o -,男，在讀博士，主要研究方向醫(yī)學(xué) 17_ ) 圖像處理。

1 X射線相干散射的基本原理 對于純晶體，x射線的相干散射 (射 )圖形由一系衍

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