X射线断层成像新技术|多场相位CT SkyScan1294

X射线断层成像新技术|多场相位CT SkyScan1294

                                ▲SkyScan 1294 –Phase-Contrast Desk-Top X-Ray micro-CT

传统的基于吸收衬度的X射线成像技术在临床医学，生物学，材料科学，信息科学和许多工业领域得到了极其广泛的应用，几乎与我们每一个人的生活和健康息息相关。然而这种成像方式可以对人体骨骼等较重元素组成的物质观察的很清楚，但是对软组织成像比较模糊，这其中的原因在于人体组织主要由轻元素组成的，而轻元素对于硬X射线几乎没有吸收。经过几十年的研究，科学家发现，轻元素引起X射线相位改变的幅度是其对X射线吸收值的1000~100000倍，利用相位信息发展的X射线相位衬度成像，特别适合于轻元素构成的物体，具有广阔的发展前景^[1]。

由于技术条件的限制，当前X射线相位成像技术的研究与应用主要是在同步辐射装置上展开的。布鲁克公司采用瑞士Paul Scherrer研究所授权的专利技术研制出了商用X射线相位CT-SkyScan1294，为X射线断层成像技术打开了新的应用大门。

这台仪器不仅可以获得传统的X射线吸收衬度图像，还可以获得相位衬度图像。不仅如此，更是可以重建出散射因子，也就是那些包含粉末、泡沫、多孔或多晶的样品，在利用X射线进行断层成像时，会引起x射线相位中断，造成散射相位与入射相位无关，在成像中会出现的新的由散射引起的衬度。

简而言之，SkyScan1294是一台集吸收衬度、相位衬度和散射衬度于一体的多场成像设备，可以更加完备的揭示样品内部的微观结构。

                                                                                                                                                                                                              ▲SkyScan1294相位CT的基本原理图

采用SkyScan1294对5克拉毛坯钻石进行多场成像的三维渲染图。吸收衬度图像展示了钻石的外部形貌以及内部的金属氧化物夹杂。散射衬度图像则清晰揭示了内部的缺陷。即便是如羽状纹这样微小的缺陷。此外，在散射衬度图像左下角，我们可以清楚看到块状的石墨，但由于石墨和金刚石的相同化学组成，这些信息是传统的吸收衬度图像无法获得的。

[1] 张朝宗等，工业CT技术和原理，科学出版社。