为了突破经典的X-ray吸收衬度成像(X-my absorption contrast imaging，XACI)方法学仅对重元素硬组织成像的机制限制，以适应早期诊断的巨大迫切临床医学需求，在同步辐射(Synchrotron Radiation，SR)技术的启发和促进下，近十多年来人们逐步提出并发展了硬X射线位相相衬成像技术(X-ray phasecontrast imaging，XPCI)。新近，随着第三代SR的出现，有关XPCI的微观成像研究更加活跃起来，在医学、生物学、考古学、材料学等各领域获得了初步实现，成为X-ray成像应用基础研究领域内的前沿课题。　　 衍射增强成像(Diffraction Enhanced Imaging，DEI)，是XPCI的基本实现方式之一。在DEI中，它所特有的基于物质位相信息的高折射衬度分辨率被认为更适合于低Z轻元素构成的微小软组织病变的早期微观成像，从而突破了XACI乃至全部医学影像学(Medical Imaging)的成像范围，为长期以来困扰临床影像医生以至整个临床医学的疾病早期诊断，尤其是恶性肿瘤的早期影像学定性诊断，带来了新的希望。而且，由于它对成像光源的相干性要求不甚严格，对成像装置的要求相对较低(无需调整物像距离)等特点，被认为是可能最先被应用于生物医学成像的XPCI实现方式。　　 对于这一衍生于经典的新颖技术，当然引起影像医学研究者极大的兴趣。　　 目的：　　 作为一种尚处在发展中的新技术，目前DEI仍存在着诸多问题。本研究旨在于，依托北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facilities，BSRF)，着重对现存生物医学DEI应用基础实验研究中的几个突出问题作一较大样品量与较多样品种类的深入探索，以期达到以下研究目的。　　 1、哪些种类生物医学组织样品成像需要或适合DEI，其中又以哪些最适合或成像效果最佳?其中，哪些种类生物医学组织样品成像以何种DEI类型(源于不同RC位置点或不同图像处理方式)及其组合最为适合(最佳)?　　 2、BSRF上的DEI-CT技术，其用于生物医学组织样品成像的效果；　　 3、不同成像条件在生物医学组织样品DEI实验中的比较效果；　　 4、探索有关XPCI影像判读标准。　　 材料与方法：　　 本研究成像靶目标，包括源于人体6个系统、12个脏器、6种组织类型的手术标本的正常解剖与病理组织样品及取自动物病理模型的样品共50个。　　 在BSRF形貌学实验站，利用4W1A束线引出的硬X-ray(能量范围为5～35keV)，进行DEI实验。分别采用Si(111)/12KeV与Si(333)/15KeV，对多种类生物医学样品进行了二维DEI实验；并对其中3个样品在Si(111)/12KeV条件下进行了三维DEI-CT扫描。同时，在同一条件下摄取XACI作为对照。之后，对所获原始影像行减背底处理及信息分离与提取。　　 成像后，拍摄样品体视显微镜照片，以备样品影像与大体形态对照。并对样品行常规脱水，石蜡包埋，纵向切割制作5μm厚的连续组织切片，苏木素-伊红(HE)染色，以备光镜下观察更微观的组织病理学。　　 对于实验所获各种类X-ray影像，主要采用医学影像学研究中的目测法(半定量)像质分析—盲法等级评分。辅助性地，对少量典型影像也采用物理光学影像分辨率定量数据测量。　　 对实验所获各种类X-ray影像的评分结果，进行必要的统计学检验分析。　　 结果：　　 对成像样品进行了包括XACI与DEI两种机制(后者中又包括两种不同成像条件)下的多次基于SR的对比性X-ray成像扫描(每个样品约5～8次)，获得各种二维DEI生物医学影像共约300幅，予以半定量与定量两种不同方法评价。　　 对其中3个样品的三维DEI生物医学影像(CT像)共约360幅，仅予以半定量方法评价。　　 1、多种类生物医学样品各种二维X-ray像质评价结果如下。　　 1)半定量目测盲法分析结果　　 ①不同样品采用同一Si(111)/12keV条件时　　 各种样品XACI像质在各种比较中均处于明显劣势地位，其评分定级值均为10，远离病理标准0。相反，各类DEI(分别获于不同信息分离方式或RC位置点)像质的评分定级值在1～5，大多在2～4，接近病理标准0。在各类DEI中，以表观吸收像(Apparent Absorption Image)像质逊色，其与病理学所见之间的一致性程度较差，其像质评分结果与左侧半高宽腰(the Left Image of0.5FWHM)、峰位相(Peak Image)、右侧半高宽像(the Right Image of0.5FWHM)和折射像(Refraction Image)相比均有显著性差异；后4类像质均优良，其中以RefractionImage最佳，但其间并无显著性。　　 ②不同样品采用Si(333)/15keV条件时　　 此时，各类X-ray影像像质情形及其比较关系同采用Si(111)/12keV条件时。　　 ③同一样品先后分别采用Si(333)/15keV与Si(111)12keV条件时　　 同一样品分别采用条件Si(333)/15keV与Si(111)12keV先后2次扫描，各类DEI(分别获于不同信息分离方式或RC位置点)像质差异明显，以前一条件下所获像质优良。　　 2)多种类生物医学样品X-ray像质光学定量分析结果如下。　　 同一成像方式DEI，采用Si(333)/15keV条件下，以Left Image、Peak Image、Right Image和Refraction Image分辨率优良，其衬度分辨率多在0.15～0.8之间，空间分辨率大约＜38～87μm，Apparent Absorption Image次之。　　 同一成像方式DEI，采用Si(111)/12keV条件下，也以Left Image、Peak Image、Right Image和Refraction Image分辨率较佳，其衬度分辨率多在0.09～0.19之间，最高空间分辨率在±100μm，ApparentAbsorption Image最次。　　 由此表明，在同一成像方式DEI内不同成像条件下，多种类生物医学样品不同类别X-ray影像的衬度分辨率与空间分辨率是有明显差异的，表现在当采用Si(111)/12KeV条件成像时，不同类别DEI的影像空间分辨率与衬度分辨率均较低，而当采用Si(333)/15KeV条件成像时均较高。　　 像质目测盲法分析结果与光学定量分析总体结果基本一致。　　 2 Si(111)/12KeV条件下不同类别DEI-CT像质评价结果　　 其像质目测评分不良，在Ⅵ～Ⅷ之间，与病现所见之间的一致性程度较差，未能显示较为致密厚层的生物医学组织样品内部的细微结构。　　 结论：　　 由本实验研究的丰富结果可推导出如下结论。　　 1、XACI不适于生物医学轻元素软组织及其病变微观成像　　 2、XPCI适于生物医学轻元素软组织及其病变与比邻组织微观成像　　 二维DEI具有显著超乎XACI的直观而又微观的分辨能力，能显示多由低Z轻元素构成的人类眼环、肺脏、肝脏、肾脏、胃肠道、肾上腺、胰腺、脾脏、子宫、胎盘等脏器的细微正常解剖与异常病理改变，可分辨癌变及其周围正常组织，在人体微细结构和微小病变的直观成像中具有独特的应用价值。　　 3、诸多成像技术因素影响DEI像质　　 成像样品的解剖与生理状态的真实模拟是保证DEI高像质的最重要因素。　　 样品在采用较高指数晶体与能量如Si(333)/15keV时，可获明显优质的各类DEI(分别获于不同信息分离方式或RC位置点)像质。　　 在Si(111)/12KeV条件下扫描所获二维DEI数据，不足以为多数生物医学组织样品三维DEI提供足够重建信息。　　 4、可部分参照XACI方法观察DEI，同时应格外考虑到后者相异于前者的特点，即DEI中的位相衬度机制。　　 就作者所知，以上有关在Si(333)/15keV条件下二维DEI可清晰显示人眼环、胃肠道、肾上腺、胰腺、脾脏、子宫、胎盘等脏器或组织微细解剖与病现变化的结论，有关同一样品在分别采用Si(333)/15keV与Si(111)12keV条件下其各类DEI像质差异显著(以前者明显优于后者)的结论，以及有关基于Si(111)与12KeV条件下的二维DEI不足以为多数生物医学组织样品三维DEI提供足够重建信息的结论，都是本文首次提出的。