X射線斷層成像新技術|多場相位CT SkyScan1294

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

 

  傳統的基于吸收襯度的X射線成像技術在臨床醫學，生物學，材料科學，信息科學和許多工業領域得到了極其廣泛的應用，幾乎與我們每一個人的生活和健康息息相關。然而這種成像方式可以對人體骨骼等較重元素組成的物質觀察的很清楚，但是對軟組織成像比較模糊，這其中的原因在于人體組織主要由輕元素組成的，而輕元素對于硬X射線幾乎沒有吸收。經過幾十年的研究，科學家發現，輕元素引起X射線相位改變的幅度是其對X射線吸收值的1000~100000倍，利用相位信息發展的X射線相位襯度成像，特別適合于輕元素構成的物體，具有廣闊的發展前景^[1]。

 

 

  由于技術條件的限制，當前X射線相位成像技術的研究與應用主要是在同步輻射裝置上展開的。布魯克公司采用瑞士Paul Scherrer研究所授權的技術研制出了商用X射線相位CT-SkyScan1294，為X射線斷層成像技術打開了新的應用大門。

 

 

  這臺儀器不僅可以獲得傳統的X射線吸收襯度圖像，還可以獲得相位襯度圖像。不僅如此，更是可以重建出散射因子，也就是那些包含粉末、泡沫、多孔或多晶的樣品，在利用X射線進行斷層成像時，會引起x射線相位中斷，造成散射相位與入射相位無關，在成像中會出現的新的由散射引起的襯度。

  簡而言之，SkyScan1294是一臺集吸收襯度、相位襯度和散射襯度于一體的多場成像設備，可以更加完備的揭示樣品內部的微觀結構。

  ▲SkyScan1294相位CT的基本原理圖

 

  采用SkyScan1294對5克拉毛坯鉆石進行多場成像的三維渲染圖。吸收襯度圖像展示了鉆石的外部形貌以及內部的金屬氧化物夾雜。散射襯度圖像則清晰揭示了內部的缺陷。即便是如羽狀紋這樣微小的缺陷。此外，在散射襯度圖像左下角，我們可以清楚看到塊狀的石墨，但由于石墨和金剛石的相同化學組成，這些信息是傳統的吸收襯度圖像無法獲得的。