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基于衍射增强成像的肝纤维化图像多参数纹理特征分析
目的 根据硬X射线衍射增强成像工作原理,利用其图像的空间高分辨率和高相位衬度特征,对实验所获得的大鼠正常肝图像及肝纤维化图像进行纹理特征分析,探求其微观结构变化,为计算机辅助诊断提供新手段.方法 本次实验在北京同步辐射装置(BSRF)4W/1A 光束线形貌站完成,样品为离体大鼠正常肝及由人血白蛋白诱导的免疫损伤性肝纤维化标本,记录介质为Fuji IX80胶片.本文计算了感兴趣区域图像的纹理特征参数,以及计算同一类型不同纹理参数间的相关系数,对纹理参数的波动趋势进行了初步分析.结果 结果表明,正常及肝纤维化组织在相衬图像上差异较明显,可以通过逆差距、惯量、差的均值以及差的熵这四种纹理参数区分开,其中,后三种纹理参数的波动趋势类似,与逆差距正好相反.结论 基于硬X射线衍射增强原理的肝纤维化图像可以通过分析纹理特征来识别其病变,可以用于辅助医生诊断.
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多种类生物医学组织衍射增强成像(DEI)的定量研究
探索DEI显示多种类生物医学解剖组织层次与病变细微结构的潜力.在北京同步辐射装置(BSRF)形貌站4W1A束线上,对42个源于人体6个系统、12个脏器、6种组织类型的手术标本样品及8个取自动物病理模型样品进行了包括X-ray吸收衬度成像(XACI)与硬X-ray衍射增强成像(DEI)两种机制下的多次多类对比性二维DEI (2D-DEI)成像扫描；对所获影像予以半定量与定量两种不同方法评价.首次以2D-DEI方式直观显示了人眼环、胃肠道、肾上腺、胰腺、脾脏、子宫、胎盘等解剖结构与病变组织的微观改变,高影像空间分辨率达40 μm,衬度分辨率达0.15～0.8.表明较之XACI单一衬度机制像质,基于DEI多衬度机制像的影像像质显著优越,十分适于展示多由低Z轻元素软组织构成的位相信息丰富的多种类生物医学样品的组织层次与微观结构.
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大鼠肾X线衍射增强成像
目的探讨高衬度成像技术--同步辐射衍射增强成像(DEI)对肾脏成像的可能性.方法在北京同步辐射装置(BSRF)采用X线衍射增强成像法对离体的大鼠肾样品进行成像,成像样品的厚度分别为2 mm和120 μm.成像后的样品进行组织学切片,其结果和DEI结果进行对比分析.结果离体大鼠肾衍射增强成像可清晰显示常规成像方法无法观察到的走向清晰的髓质区直集合管和乳头管,以及常规需经造影处理才可见的小叶间动、静脉,细可分辨直径为30μm的管道结构.结论同步辐射衍射增强成像法具有早期观察肾脏髓质病变及血管微细病变的潜力,该方法为目前影像学尚不能观察到的生物样品结构的成像提供了一种新的研究手段.
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同步辐射技术应用于冠状动脉成像的实验初探
目的 比较衍射增强成像(DEI)和单色光成像两种方法冠状动脉成像效果,评价同步辐射方法在冠状动脉成像上的意义.方法 DEI装置及白光成像装置下,分别对大鼠心脏进行成像,在DEI成像时,采用离体心脏样品;在单色光成像时,采用活体大鼠,并静注60%碘造影剂1 ml,迅速采集图像,以图像衬度和空间分辨率作为评价指标.结果 两种方法均能显示大鼠的冠状动脉.虽然DEI不用造影剂,从成像效果上来说稍差于单色光技术效果,但两种成像方法获得的图像没有显著性差异.结论 DEI用于冠状动脉成像是可行的,但受成像条件和方法的限制,同步辐射的优良特性尚未得到充分利用.
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衍射增强技术应用于医学成像的实验研究
目的 本实验通过各类样品的DEI成像,获得衬度及分辨率,并与常规吸收成像比较,对衍射增强成像(DEI)方法进行分析和评价.方法 在北京高能物理研究所同步辐射装置(BSRF)形貌站(4W1A束线)上,取人及动物脏器在摇摆曲线上进行扫描,并与常规吸收像进行比较,通过显微放大法获得分辨率.结果 不同组织之间存在不同的衍射增强,DEI均显示较好的衬度和分辨率,图像分辨率达到微米级,并且扫描位置对图像显示具有较大影响.结论 DEI从相位衬度角度进行成像,极大地改进了成像质量,理论上来说是安全的,有望运用于临床.
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衍射增强成像在股骨头坏死软骨下骨塌陷诊断中的应用
股骨头坏死结局表现为坏死吸收或反应性修复引起软骨下骨的骨折,终导致关节软骨塌陷及骨关节炎的发生.目前普通X射线不能显示骨坏死修复反应出现的软骨下骨折.衍射增强成像(differacfion enhanced imaging,DEI)技术是基于硬X射线折射效应引入空间相移分布形成图像的一种成像技术[1-4].
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硬X射线相位衬度成像在观察生物微细结构中的应用
硬X射线相位衬度成像(PCI)是基于X射线折射效应引入空间相移分布形成图像的一种新技术[1],主要方法有干涉仪法、衍射增强法(DEI)和类同轴法等[2,3].与以吸收为基础的X射线成像技术相比,PCI能提高图像空间分辨率近1 000倍[2],已被应用于生物医学、材料学等领域的前沿研究[4].
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衍射增强成像的肝脏组织微观可视化研究
目的:探讨衍射增强成像的肝脏组织微观可视化研究.方法:采用在日本光子工厂获得的实验数据,利用滤波反投影法重建肝脏的断层图像,并且对图像进行去噪、增强、消除环状伪影、剪切等处理.此外,选取2种不同的肝纤维化模型的衍射增强图像,计算感兴趣区的纹理测度,并进行分析.结果:四氯化碳诱发的肝纤维化与白蛋白诱发的肝纤维化的衍射增强图像的纹理测度惯量、相关、和的均差确实存在差异,在一定程度上反映了2种物质诱发肝纤维化的不同.结论:衍射增强图像可以清晰地显示肝纤维化的组织纹理特征,是一种很好的X线成像技术.
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X射线相位衬度成像的研究进展
在临床医学和材料科学等领域,基于吸收衬度的X射线成像技术是一种非常重要的诊断工具.然而,对于生物医学软组织、聚合物或纤维材料等,由于它们对X射线的弱吸收,这种传统X射线成像技术的应用受到了限制.相位衬度成像是目前X射线成像领域的新前沿技术和研究热点之一,它能检测对X射线弱吸收的轻元素物质,空间分辨率可达微米甚至亚微米量级,与传统X射线吸收成像技术相比具有独特的优势,并且在医学、生物学、材料科学等领域上获得了成功.介绍了X射线相位衬度成像的原理、成像特点和应用情况.
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衍射增强成像的生物医学应用研究进展
X射线相衬成像技术是近年来研究开发的高衬度和高空间分辨率的新型成像技术,和传统X射线成像技术相比,它可满足生物软组织微观成像条件,获得软组织的丰富内部微观结构细节.衍射增强成像(DEI)是相衬成像技术的研究热点.利用基于DEI的信息提取和CT重建等图像处理技术,能够获得生物样品高质量图像及三维精细微观结构,更好地显示样品内部的结构和细节.结合DEI的理论和图像处理方法介绍了DEI技术的生物医学应用进展.
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关节软骨X线相位对比成像技术研究进展
同步辐射相位对比成像技术是近年来新兴的一种成像技术，具有高亮度、高分辨力和高度相干等成像优势，可以对关节软骨进行无创性检测，并能直观地显示软骨的微观组织学形态结构特征。相位对比成像技术能显示软骨表层纤维化、小裂隙形成等骨关节炎早期病理变化，对疾病的早期干预和治疗评估具有重要意义。就各种相位对比成像技术原理、基础研究及其进展予以综述。
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衍射增强成像(DEI)动物实验研究
目的通过动物样品的衍射增强成像(DEI),获得衬度及分辨率,并与常规吸收成像比较,对DEI方法进行分析和评价.方法在北京高能物理研究所同步辐射装置(BSRF)形貌站(4W1A束线)上,取大鼠脏器在摇摆曲线上进行扫描,并与常规吸收像进行比较,通过放大法获得分辨率.结果大鼠的肝脏、肾脏样本的DEI均显示较好的衬度和分辨率,并且扫描位置对图像显示具有较大影响.结论DEI从相位衬度角度进行成像,是一种有望开发运用于临床的先进成像技术.
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同步辐射装置(BSRF)上的衍射增强医学成像实验
目的:利用衍射增强成像(DEI)技术成像机制的特异性,进行医学样品的成像研究,并进行分析评价.方法:使用衍射增强成像(DEI)技术对肝、肾样本进行成像,通过显微放大法获得图像分辨率,并对摇摆曲线上的不同位置成像结果进行分析,与病理和常规吸收像图像进行比较.结果:获得的成像具有较高的分辨率、可以显示更多的微细结构,摇摆曲线上的不同位置对成像具有较大的影响.结论:DEI对样品,尤其是弱吸收组织(软组织)显示具有较强的特异性,可望在临床上具有广阔的应用前景.
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同步辐射衍射增强成像技术应用于小鼠肾脏的成像实验
目的:不同于常规的吸收成像,相位衬度成像可以获得更高的衬度分辨率、显示更多的微细结构信息,尤其适合于轻元素(含氮、氢成分较高的组织)显示,本实验通过对小鼠肾脏组织的成像研究,旨在评价应用同步辐射相位衬度成像技术在软组织成像诊断上的价值.方法:在北京同步辐射装置形貌站4W1A束线上,设计衍射增强成像实验(DEI)光路,取经过福尔马林固定后的小鼠肾脏组织样品(根据光斑尺寸做适度切除),置于光路的样品架上进行成像,以空间分辨率和组织衬度作为评价标准.结果:在衍射增强(DEI)中腰位成像获得较好的对比度及图像衬度,可以显示包括肾小球结构在内的肾脏微细结构;采用333Si分析晶体要比111Si衬度明显提高.结论:衍射增强成像技术能较好显示肾脏的微细解剖结构,对于以轻元素为主的脏器成像有较好的应用价值,而对于适龄和老龄的肾脏之间存在着的血管模式、形态上的差异在某种程度上有一定的诊断价值.
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衍射增强成像与成像应用实验
目的:目前的常规X线医学成像是通过吸收衬度成像,但分辨率不够高,由于DEI采用相位衬度机制而不是依赖于物体的吸收,故适合弱吸收组织尤其是软组织成像.本实验旨在评价DEI在生物医学样品成像中的诊断价值.材料和方法:大鼠脏器样品切片,在BSRF的4W1A束线上进行DEI方法成像.首先扫描获得摇摆曲线,再选择摇摆曲线上不同位置进行成像,成像结果与常规吸收像进行对照,分辨率通过显微放大法获得.结果:图像能显示常规医学X成像方法无法显示的肝脏微细结构,分辨率达到微米.结论:DEI的优良分辨率和衬度将有望改进生物医学组织的影像诊断水平.
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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,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.
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衍射增强成像技术及医学应用实验
衍射增强成像,是20 世纪90 年代后期发展起来的一种X 射线成像模式[1,2] .它利用置于样品和探测器之间的分析晶体,把经过晶体单色化的高准直性的X射线穿过样品时产生的透射光、折射光和散射光彼此分开,是一种和相位变化梯度有关的相位衬度成像方法,在光学常数变化的边界会产生明显的衬度增强, 对弱吸收体(如软组织)可以得到很清晰的图像和样品内部丰富的细节, 大大提高了X 射线成像的衬度和空间分辨率,目前成为国际上研究的热点, 但多集中在动物实验上[3～6],而且从事这方面的多位物理学方面的科研人员,侧重于技术上的研究,本实验旨在利用国内现有的实验设施,通过人体组织的DEI成像分析评价该方法应用于临床医学的前景.
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同步辐射衍射增强CT应用于根管充填质量评价的实验研究
目的:观察同步辐射衍射增强CT对根管充填后离体牙的成像效果.方法:应用同步辐射衍射增强成像对10颗经根管预备和热牙胶充填的离体牙牙根进行成像,并进行CT重建.结果:可观察到主根管和侧支根管影像,并能清晰观察到根管充填后牙胶和根管封闭剂的充填区域,及充填缺陷如未被充填的空隙和气泡等情况.结论:同步辐射衍射增强CT适合观察和评价根管充填效果.
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同步辐射衍射增强和类同轴相衬技术离体人肝内胆管扩张成像
同步辐射相位衬度成像(PCI)是利用不同组织折射率的差异进行成像,将传统X射线吸收成像方法难以显示的弱吸收软组织的分辨率大大提高,所获图像的分辨率达微米级[1-2].目前主要的PCI技术有4种:干涉法、衍射增强成像(DEI)、光栅相衬成像(GB-PCI)和类同轴相衬成像(IL-PCI)[3].本研究分别利用DEI和IL-PCI技术进行的人离体肝内胆管扩张标本成像.
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衍射增强技术对肝脏诊断的意义
相位衬度成像是通过记录X射线穿过物体后相位的改变量而成像的一种技术,当X射线穿过物质时,其折射率可以写成n=1-δ-iβ[1],其中β为吸收项,δ为相位项,在通常医学诊断使用能段中,相位项比吸收项大1 000多倍,因此在吸收衬度很难探测的情况下仍有可能观察到相位的衬度.
