同步辐射X线相衬成像对裸鼠胰腺癌的早期诊断

目的通过建立裸鼠胰腺癌模型,结合磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI),探讨同步辐射X线相衬成像技术对胰腺癌的早期诊断。方法 32只nu/nu雌鼠,采用数字表法随机分为A、B两组:A组(n=24)为人胰腺癌细胞PANC-1胰腺原位移植瘤组,即于胰腺被膜下注射108×2μL单细胞悬浮液; B组(n=8)为空白对照组,即于胰腺被膜下注射2μL 0. 9%(质量浓度)氯化钠注射液。再根据术后1、2、3、4周处理时间的不同,将A、B两组分为4个亚组,即A1、A2、A3、A4(n=6)和B1、B2、B3、B4(n=2)。术后分别行MRI扫描、肿瘤标本相衬成像及病理学检查。结果①A组术后平均成瘤率73%(16/22),术后4周成瘤率最高,达到100%,成瘤率随观察时间的延长而升高,二者之间存在线性趋势关系(χ2线性趋势=4. 718,P=0. 030);病理组织学检查为胰腺低分化腺癌。②同步辐射X线相衬成像可显示直径为0. 5 mm的胰腺原位肿瘤,早期(两周)的灵敏度和特异度达到100%,明显高于MRI扫描(P=0. 029)。结论 PANC-1细胞原位移植是建立裸鼠胰腺癌模型的可靠方法;与MRI相比,同步辐射X线相衬成像能发现胰腺癌微小病变,有可能为胰腺癌的早期诊断提供了一种全新的技术手段。

同步辐射X线显微断层成像在兔膝骨关节炎软骨及软骨下骨三维成像中的应用研究

目的:探讨同步辐射X线显微断层成像(synchrotron radiation X-ray microtomography,SR-μCT)技术在兔骨关节炎(osteoarthritis,OA)模型软骨-软骨下骨复合体成像分析中的应用价值,探讨OA进展过程中的软骨和软骨下骨变化。方法:将10只健康的6个月龄雄性新西兰大白兔随机分为实验组(改良Hulth法建立OA模型)和对照组(只打开关节腔不作任何处理)2组,每组5只,12周后处死,取膝关节胫骨内侧平台负重区软骨-软骨下骨复合体标本,经甲醛溶液固定、乙醇梯度脱水后行SR-μCT扫描,扫描后将原始投影图像行相位恢复、切片重构及三维重建后分析SR-μCT软骨细胞图像,观察比较软骨下骨形态结构和骨小梁微结构形态测量学指标。结果:SR-μCT重建图像可以清晰显示软骨细胞、软骨陷窝及其排列方式。对照组软骨细胞排列整齐,分布均匀;软骨表面光滑;实验组软骨细胞排列紊乱,可见软骨下裂隙,软骨表面毛糙、纤维化。对照组软骨下骨结构完整,骨小梁分布均匀;实验组软骨下骨小梁变薄,局部剥脱。骨小梁微结构形态测量学指标表明,实验组的骨体积分数(bone volume fraction,BVF)及骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th)[(26.64±1.64)%及(80.55±5.51)μm]均小于对照组[(39.00±2.28)%及(102.12±8.02)μm],差异有统计学意义(P<0.05)。结论:SR-μCT检查可在细胞层面上对软骨-软骨下骨复合体进行观察分析,而软骨退变及软骨下骨重塑在在OA进展中均有重要作用。

同步辐射光源相衬成像技术在形态学研究中的应用

目的探讨同步辐射相位衬度成像在形态学研究中的应用前景。方法以北京同步辐射装置(BSRF)4W1A束线提供的硬X线,采用衍射增强成像(DEI)和类同轴成像法对经10%福尔马林固定的正常猪、大鼠、小鼠的肝、肾、肺、骨等组织进行成像,并与成像样品的相邻组织及成像后原位组织切片的光镜染色结果进行对比分析。结果衍射增强成像显示大鼠肝脏血管的逐级分支,走行方向清楚,最细可分辨直径为30μm的血管;猪肝脏中央静脉、肝小叶分界隐约可见;大鼠肾脏皮、髓质分界清楚,弓形动脉、静脉及髓质区集合管、乳头管结构清晰可见,最细可分辨直径为30μm的管道结构;小鼠肺支气管树分支清楚,重叠肺泡隐约可见。类同轴成像大鼠股骨头关节软骨及骨小梁结构清楚。结论利用同步辐射相位衬度成像方法,样品无需制片处理即可观察到光镜及其他影像学技术尚不能直接观察到的脉管系统模式结构及其与周围组织的结构关系,此外还可以观察到常规X线成像方法无法观察到的软骨影像,比较适合形态学研究。

关于X射线同轴位相衬度成像的研究(英文)

利用模糊函数对部分相干源相X射线衬成像进行了详细的理论分析·列举了不同条件下的实验结果·通过与吸收成像相比较,相衬成像无疑对生物样品的内部结构有更高的对比度和可见度·

基于X射线同轴相衬成像技术的喷雾场研究

介绍了一种全新的运用X射线同轴相衬成像技术对汽油机喷雾场进行研究的试验方法,并对其相衬成像的原理作了简介,理论分析了成像的可能性。通过分析试验所得的喷雾照片可知:X射线同轴相衬成像技术可以去除液滴微粒对传统可见光技术测量时光的散射、折射的影响,且能在不破坏喷雾场内部结构的基础上观察到喷雾场真实的内部结构,同时能够测得瞬态的喷雾场速度。该测试系统具有成像清晰、图形处理方便等特点。

比较同步辐射衍射增强与同轴技术小鼠肾脏成像

目的通过评价同步辐射相位衬度成像技术在小鼠肾脏微细结构的成像过程,比较同轴成像技术(IOXI)与衍射增强成像(DEI)的差异,探索相位成像技术的应用价值。方法在北京同步辐射装置(BSRF)形貌站4W1A和上海光源(SSRF)成像线站BL13W上,分别对小鼠肾脏进行成像,以组织衬度与空间分辨力作为评价指标。结果肾脏微细结构在IOXI与DEI中均得以显示,尤其是IOXI可显示肾小球。通过显微放大法获得的图像空间分辨力达10μm。结论包括IOXI与DEI在内的相位衬度成像技术在软组织及血管结构的显示中均具有较高的应用价值。IOXI由于获得成像信息更多,且光路较为简单、图像可直接获得,在生物医学应用研究中的价值可能更高。

X线相衬成像的理论与仿真实验

目的对X线相衬成像进行理论分析和仿真实验。方法分析X线相衬成像的优越性,阐述同轴X线相衬成像的机制及成像特点。对假定的样品和场景进行计算机模拟仿真,观察不同参数设置对成像效果的影响。结果仿真实验得到了不同物像距离下所对应的相衬图像,图像结果验证了文中的同轴X线相衬成像理论。结论在同轴X线相衬成像中,通过设置合适的物像距离,可获得包含丰富的样品边缘信息的图像。

同步辐射显微断层成像监测口腔骨植入材料置入体内后的生物相容性及定量分析:随机对照动物实验方案

背景:目前骨缺损修复的主要方式是在缺损区充填骨替代材料,为了解骨缺损修复效果,需深入了解骨替代材料植入后骨缺损微细结构改变。同步辐射显微断层成像技术(SR-μCT)可以在不用切片、染色的情况下,进行高衬度分辨率、高空间分辨率的显微三维成像,有极高的科研及临床应用价值。目的:探讨在口腔医学检查中应用SR-μCT对骨结合微米级检查的可行性。方法:实验为随机对照动物实验,在中国天津,天津市第五中心医院完成。取24只雄性新西兰大白兔制备下颌骨缺损模型,随机分为4组,分别在缺损区植入自体骨、Bio-oss骨粉、β-磷酸三钙骨粉,阴性对照组不植入任何材料。术后2,4,8周取材(包括缺损区及周围部分正常骨组织),行SR-μCT检查,之后制成组织切片行组织病理学检查,从多角度观察不同种类骨移植材料的骨修复情况。实验方案经天津市第五中心医院伦理委员会批准。新西兰大白兔的实验操作和取材遵循《关于善待实验动物的指导性意见》规定,并与美国国立卫生与健康研究院的指南一致。结果与结论:实验证实了SR-μCT能在不破坏样品的情况下,完成对骨结合及新生骨微观的观察,得到骨体积、骨小梁数目及骨密度等的更准确的定量数据。因此,通过SR-μCT能全面分析骨植入材料置入体内后的生物相容性反应,深入了解不同种类骨移植材料在骨缺损处微米级结构改变,可为提高骨缺损愈合的效果提供实验依据。

乳腺X线相衬成像

乳腺癌发病率占女性所有癌症的25%左右,是女性癌症死亡的首因。为降低乳腺癌死亡率,很多国家实施了乳腺X线筛查方案。然而,因检查相关的辐射暴露和诊断精度需改进等原因,乳腺X线筛查的可行性仍存在争议。X线相衬成像是一种新的成像技术,对X线穿过物体后的折射敏感,具有很好的软组织对比度,并能显著改善癌组织结构的显示,特别适合弱吸收物质成像。因此,乳腺X线相衬成像有望改善早期乳腺癌的诊断。已有研究表明,乳腺相衬CT成像能清楚显示乳腺组织的微细结构,而这些结构通常只能通过组织病理学检查观察到,这意味着乳腺X线相衬成像可能引领新的影像学应用趋势。本综述简要概述了相衬成像的主要理论和几种成像技术,介绍了乳腺相衬成像的最新发展及其临床应用情况。

X射线相衬成像中靶丸球壳界面晕区暗区现象

在微聚焦X射线以及等离子体X射线源平台上开展了多层球壳靶丸的相衬成像实验。实验结果表明,通过相衬成像能够获得清晰的多层球壳靶丸图像并观察到球壳内外表面晕区暗区现象。根据光的折射原理解释了该晕区暗区现象产生的物理机制。实验结果与几何模型计算结果符合较好。

血管无造影剂X射线定量相衬成像

为克服血管造影术的缺点并提高分辨率,采用X射线定量相衬成像方法进行了血管成像研究.结果表明,采用该方法进行血管成像不存在造影剂对样品的危害,有效提高了成像分辨率,可获得微血管的精确尺度.

同步辐射衍射增强成像技术检测人离体乳腺癌的实验研究

背景与目的:同步辐射衍射增强成像(diffraction-enhanced imaging,DEI)是近年来发展起来的新技术,具有极高的软组织分辨率,比传统X线吸收成像分辨率高1 000倍。该研究旨在探讨DEI技术在人离体乳腺癌标本中的应用。方法:15例乳腺癌标本经4%甲醛溶液固定后,在北京同步辐射装置(Beijing synchrotron radiation facility,BSRF)的4W1A束线X射线成像站进行同步辐射DEI,最后行病理学检查,将所得影像学资料与病理学资料进行对比研究。结果:15例标本均获得了良好的衍射增强图像,均可清晰地显示病变组织与正常组织,其中3例标本中可见钙化灶,同一样品在摇摆曲线不同位置获得不同的图像,所有的衍射增强图像均具有较高的空间分辨率和衬度分辨率。结论:同步辐射DEI技术具有很高的衬度分辨率和空间分辨率,可清晰观察肿瘤内部组织特征和空间分布,而且其采用的折射成像机制,可以有效地减少X射线对人体的辐射损伤,具有良好的基础医学应用前景。

X线位相对比成像中的位相信息

目的 探讨X线位相对比成像中的位相信息表达及其意义。方法 在北京同步辐射装置上 ,对组织密度差异小的生物样品和组织密度差异大的生物样品进行X线位相对比成像及传统的吸收对比成像 ,观察不同样品图像中的位相信息。结果 几种生物样品均获得了满意的位相对比图像。对于低吸收物体或组织密度差异小的物体 ,位相对比成像显示出一些吸收对比成像所无法显示的组织结构 ;而对于组织密度差异大的生物样品 ,位相对比成像使组织结构的边界更加清晰 ,显著地提高了图像的分辨力 ,能够清晰地显示生物样品中宽约 0 1mm的精细结构。结论 X线位相对比成像中位相信息突出表现为“界面强化效应” ,其价值在于显著地提高了图像的分辨力 ,并使得许多吸收对比成像所无法显示的组织结构被清楚显示。

上海光源X射线成像及其在材料科学上的应用研究进展

上海光源是第三代同步辐射光源,其X射线成像具有高空间分辨、快时间分辨、高衬度分辨的特点,可对材料样品实现原位、无损、高分辨、三维和动态成像,利用同步辐射光源的高度相干性可以实现相位衬度成像,从而可以实现聚合物等低Z材料的高衬度X射线成像,而传统的X射线吸收衬度成像在对轻元素材料成像上获得的衬度极低。为更好地支持用户,基于上海光源X射线成像线站,建立和发展了定量相衬成像、动态CT成像、基于多种衬度机制的CT成像、快速CT重构等成像方法。本文简要介绍了上海光源X射线成像方法学发展及其在材料科学上的应用研究进展。

同步辐射装置“上海光源”对外开放

2009年5月6日起，“上海光源”首批7条光束线和实验站正式向用户开放。自从伦琴发现X线以来，依靠X线吸收对比成像的经典方法沿用至今。这种技术方法仅能有效地区分高密度物质与软组织之间的差别。随着X线成像理论研究的深入与影像学实践的积淀，为了突破传统成像的局限，促进影像学向纵深发展，在同步辐射（syncrotron radiation）技术的基础上，研究相位对比X线成像技术成为业界关注的课题。

同步辐射相位对比x线成像技术的初步研究

目的探讨同步辐射相位对比x线成像技术进行小鼠肝血管成像的试验研究。方法C57BL／6小鼠6只，3只开腹，直接结扎所有的进出肝脏的血管和胆管等结构，其余3只则通过门静脉灌注碘造影剂置换小鼠肝内的全部血液后，结扎肝脏的血管和胆总管，然后取出肝脏，所有制成的肝脏标本均放置在4％的甲醛溶液中。标本在北京高能物理研究所的同步辐射国家级实验室进行成像，主要使用同步辐射x线衍射增强成像技术。结果同步辐射x线衍射增强成像技术在不使用造影剂的情况下即可以显示40μm左右直径的肝脏血管，可以显示血管主干及其8级以上的血管分支。结论同步辐射x线衍射增强成像技术具有很高的衬度分辨率和空间分辨率，而且其采用的折射成像机制，可以有效的减少x射线对人体的辐射损伤。

利用同步辐射X线成像技术进行大鼠正常真皮及瘢痕真皮组织的三维结构研究

目的 观察比较大鼠正常真皮与瘢痕真皮组织形态学差异并探寻其结构性规律.方法 切取SD大鼠全层皮肤和创面愈合后3周的瘢痕组织,制备样本进行适当处理,结合同步光源辐射技术、显微CT及相位衬度成像技术进行断层成像,用三维软件进行图像重建. 结果 利用同步辐射光源产生的X射线,使显微CT成为可能；在处理过程中结合相位成像技术,能够清晰地呈现真皮组织结构.正常真皮组织以众多胶原纤维为主,相互盘绕形成橄榄状,并以此为基本单元,按某种形式错落组成.瘢痕真皮组织胶原纤维呈平行排列,部分纤维弯曲,排列混乱. 结论 正常大鼠真皮组织具有稳定的三维结构,其基本框架和组合规律与瘢痕真皮之间存在明显差异.

同步辐射类同轴相衬成像应用于人肝细胞癌标本新生血管显像的实验研究

在我国，肝细胞癌（HCC）发病率（36000人／年）仅次于肺癌，年死亡人数约为35000[1]。肿瘤血管生成的评估对HCC诊断、预后分析、抗肿瘤血管生成疗效有重要意义。同步辐射x射线相衬成像基于入射光在不同密度组织的相位变化差异，对血管等软组织的分辨率较传统X射线吸收成像大大提高，不使用造影剂就可以显示直径数十微米的血管州。目前相衬成像主要包括类同轴相衬成像（IL-PCI）、衍射增强成像、干涉法成像和光栅相位成像4种。其中IL-PCI具有实验技术要求不高、成像原理简单、图像直观、易读等优点。本研究旨在用IL-PCI技术进行离体HCC标本新生血管的形态学观察。

X射线衍射增强相衬成像的实验结果

报道了X射线衍射增强相衬成像的最新实验结果 ,简要论述了其原理 ,证明了衍射增强X射线相衬成像是一种高信噪比的成像方法 ,它比普通的X射线成像和层析 (CT)具有高得多的分辨力 ,约为 10 μm ,这在临床医学、材料科学及其它一些生物研究领域具有巨大的应用潜力。

基于SR的XPCI及其医学应用实验研究现状

随着影像临床医学实践与研究的深入,X线吸收对比成像（XACI）难以良好分辨主要由低z元素组成的生物医学软组织的不足日渐显露。为了突破XACI属于宏观影像学的局限性,近10年来基于同步辐射（SR）的X线相衬成像（XPCI）技术已被提出并得到逐步发展。XPCI是通过探测X线照射物体后发生或携带的相移信息,并以可观察的光强变化显示出来,以探察物体内部细微结构的微小电子密度变化,揭示其微观结构或信息差异,促成了微观影像学的提出。就XPCI医学应用研究现状及意义予以综述。