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生物同步辐射及其在医学影像中的应用辐射源能产生电磁波，这些电磁波可以穿透物体，同时也会被物体所吸收、散射或者反射。
在医学中，X射线、CT、MRI等影像技术都离不开辐射源的应用。
但是在临床应用过程中，我们需要保证病人的安全和影像质量。
而越来越多的研究表明，同步辐射技术或许能够在这方面提供更好的解决方案。
什么是同步辐射？同步辐射技术即利用同步辐射光束进行科学研究的技术。
同步辐射光束是指由电子在加速器中通过弯曲磁铁而产生的辐射。
由于它们是在加速器中产生的，并通过高度精密的控制系统发出，所以这些光束具有不同于传统X射线的特殊特性。
同步辐射光束对物质的相应也不同。
在传统的X射线中，X射线能量范围广泛，但其能量分布是随机的。
因此，它们对盲目照射照射的物体产生束流模糊、能量分散、影像质量不佳等问题。
而同步辐射光束更加特殊，并且能提供单色、高亮度、高空间和时间分辨率。
这使得它们对物体选择性和高效照射，从而获得高分辨率的三维图像。
同步辐射在医学影像领域的应用同步辐射不仅可以用于研究物质物理和化学性质，也可以用于医学影像。
同步辐射技术在医学影像中的应用与其他影像技术有所不同。
同步辐射产生的光束经过样品后产生的动态散射发生变化。
通过分析这些散射的变化，就可以获得与样品所具有的特殊属性相关的信息。
例如，同步辐射能够以非侵入方式在活体内部突出显示晶体、三维结构及微观组织。
近年来，同步辐射技术在医学影像领域的应用越来越广泛。
例如，同步辐射CT技术已广泛应用于复杂畸变样品在三维空间内的成像，而不会受到影像模糊、能量分散和荷电粒子的散射干扰。
特别是在肿瘤诊断和放疗计划中的较高峰值剂量定位、内源性元素的显微影像和化学成分成像上都有很好的应用前景。
同步辐射在医学诊断和治疗中的优点同步辐射技术不仅能够获得更清晰的图像，在许多医学应用中也有许多其他优点。
其中包括以下几点：高空间分辨率：同步辐射技术可以获得非常高的空间分辨率，这使得我们能够观察到很小的基因、单细胞等生物结构。
同步辐射软X射线显微成像
谢行恕
【期刊名称】《物理实验》
【年(卷),期】2001(021)011
【摘要】软X射线显微成像是同步辐射最主要的应用之一.本文简明介绍软X射线显微成像的衬度机制、光源、成像方法和一些应用结果.
【总页数】4页(P3-6)
【作者】谢行恕
【作者单位】中国科学技术大学天文与应用物理系,合肥,230026
【正文语种】中文
【中图分类】O4
【相关文献】
1.同步辐射类同轴成像技术在大鼠肝脏小叶结构微血管显微成像中的应用 [J], 刘骏桢;林江;严福华;彭屹峰;吕巍巍;邓彪;杨群
2.正比计数管用于同步辐射扫描软X射线显微镜 [J], 赵永飞;谢行恕;贾成芝
3.长春光机所软X射线成像望远镜和同步辐射光束线研制技术... [J], 邵景鸿
4.癫痫大鼠海马神经元生化分子的同步辐射显微红外光谱成像研究 [J], ZHAO Yu-xiao;LAO Wen-wen;WANG Zi-yi;KUANG Ping;LIN Wei-de;ZHU Hong-yan;QI Ze-ming
5.疼痛相关神经肽Substance P改变肿瘤细胞组分的同步辐射显微红外光谱成像研究 [J], 杨超;姜峰;朱朕;李静;孙运恒;欧阳雪岩;王佳唯;黄骞;丁罡;王耀晟
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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孙莲莲;王志兴【摘要】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.%BACKGROUND:At present, bone substitute filling is mainly used for bone defect repair. In order to understand the effect on bone defect repair, it is necessary to look into the microstructure changes of bone defects after bone substitute implantation. Synchrotron radiation-based micro-computed-tomography (SR-μCT) can be used to make high-resolution, high-resolution three-dimensional imaging without slicing and dyeing, and has high scientific and clinical value. OBJECTIVE:To explore the feasibility of SR-μCT in micron-level bone osseointegration examination in oral medicine. METHODS:This randomized controlled animal experiment was completed at the Fifth Central Hospital of Tianjin, Tianjin, China. A rabbit model of mandibular defect was made in 24 male New Zealand white rabbits. The model rats were randomly divided into four groups and received autologous bone, Bio-oss bone meal,β-tricalcium phosphate powder and no implantation (negative control group) in the defective area, respectively. Bone samples, including the defect area and the surrounding normal bone tissue, were taken at 2, 4, 8 weeks postoperatively for SR-μCT examination, fol owed by histopathological examination, in order to observe the repairing effects of different types of bone implant materials from different angles. The study protocol has been approved by the Ethics Committee of the Fifth Central Hespital of Tianjin in China. The study procedures were completed in accordance with the Guidance Suggestions for the Care and Use of Experimental Animals of China and the guidelines of the National Institutes of Health, USA. RESULTS AND CONCLUSION:In this study, SR-μCT could be used to observe the bone microstructure and osseointegration with no damage to samples to collect accurate quantitative data, including bone volume, number of bone trabeculae and bone mineral density. Therefore, SR-μCT can fully analyze the biocompatibility of bone implant material in vivo, give insight into the micron-level changes of different types of bone implant materials in thebone defect, thereby providing experimental evidence to improve bone defect healing.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2017(021)006【总页数】5页(P952-956)【关键词】生物材料;骨生物材料;同步辐射显微断层成像;Bio-oss骨粉;β-磷酸三钙;自体骨;骨缺损;微观结构;生物相容性【作者】孙莲莲;王志兴【作者单位】天津市第五中心医院口腔科,天津市 300450;天津市第五中心医院口腔科,天津市 300450【正文语种】中文【中图分类】R318文章快速阅读：文题释义：同步辐射显微断层成像技术(SR-μCT)：是基于同步辐射光源的X射线相位衬度成像技术(XPCI)与断层成像技术(CT)的完美结合。
同步辐射在显微CT中的应用杜国浩;陈荣昌;谢红兰;邓彪;肖体乔;严壮志【期刊名称】《生物医学工程学进展》【年(卷),期】2009(030)004【摘要】计算机X射线断层成像技术(CT)是利用X射线的穿透能力对物体进行扫描,所得信号经过反投影的算法而得到物体二维分布的一种成像方法,已经在医学诊断、工业探伤等领域广泛应用.但是由于实验室光源的低通量,光源点大小及其单色性等限制了其向高分辨发展,通常其分辨率在0.5mm左右.利用微焦点X射线源作为光源的显微CT分辨率可以达到微米量级,但是由于其光通量低且为非单色光,对不同样品有不同程度的束线硬化,影响了其真实分辨率.同步辐射作为一种新兴的光源有高亮度、高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽的频谱范围的特点,配合高分辨的X射线探测器,可以发展同步辐射显微CT,其分辨率可达10μm以下.利用同步辐射的高空间相干性开展位相衬度显微CT的研究,对低吸收物质也可以清晰三维成像.新建的上海光源的X射线成像及生物医学应用线站开展了三维显微CT 方面的研究,经过初步试验,得到了较好的结果.【总页数】6页(P226-231)【作者】杜国浩;陈荣昌;谢红兰;邓彪;肖体乔;严壮志【作者单位】中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;上海大学,上海,200072【正文语种】中文【中图分类】R445.7【相关文献】1.同步辐射在凝聚态物理中的应用探析 [J], 凡瑞霞;曹伟涛2.同步辐射高能X射线衍射在材料研究中的应用进展 [J], 王沿东;张哲维;李时磊;李润光;王友康3.同步辐射在医学成像中的应用综述 [J], 孟德刚;孙晓光;黄钢4.同步辐射X-射线和中子衍射在储能材料研究中应用 [J], 任洋;颉莹莹;陈宗海;马紫峰5.同步辐射在生命科学中的应用：兼谈北京同步辐射装置（BSRF） [J], 巨新;唐鄂生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
同步辐射成像技术研究一、介绍同步辐射成像技术是一种新兴的非破坏性测试方法，它能够高精度地测量物质的结构和性质，成为材料科学、生物学、医学等领域的重要研究手段。
本文将介绍同步辐射成像技术在材料科学和生物医药领域的应用，通过对其原理、实验方法和实验结果的分析，探讨其优势和不足。
二、同步辐射成像技术原理同步辐射成像技术利用硬X射线在高亮度同步辐射光源的作用下，穿透物质结构，利用相干性和对比增强的效果来检测并成像样品，并对样品的结构和性质进行分析。
其原理是将同步辐射光注入样品，通过对同步辐射光在样品中的透射、反射、散射等多种效应进行分析，从而获得具有高分辨率和对比度的3D图像，其横向分辨率可达到10~0.1微米级别，纵向分辨率可达到毫米级别。
三、同步辐射成像技术在材料科学中的应用1、材料显微学同步辐射成像技术在材料显微学中的应用主要体现在对材料的内部结构及晶体结构的研究上。
例如，在半导体加工过程中，它能够对化学物质的扩散、衬底、多晶层等结构进行瞬态观察。
2、表面分析同步辐射成像技术可通过多种方法对材料表面进行分析，如通过衍射技术对材料的表面结构进行高分辨率成像，通过显微成像技术对表面特性进行描述及分析。
四、同步辐射成像技术在生物医药中的应用1、生物分析同步辐射成像技术常被用于分析生物大分子，如DNA，荷尔蒙，蛋白质等，通过成像和分析，确定其结构和功能，并对其发生的生理过程进行研究。
2、医学成像同步辐射成像技术在医学成像中的应用越来越广泛，它可以非破坏性地获得高分辨率的人体内部结构图像，可以为病理学研究提供有力的工具，同时也可以用于药物的开发研究。
五、同步辐射成像技术的优势和不足同步辐射成像技术具有高分辨率、非破坏性、对比度高等显著优势。
它的缺点也显而易见，例如成本较高、设备限制性大、成像难度大等。
六、未来发展方向同步辐射成像技术是一项前沿性技术，其将在材料科学、生物医学、化学、地质学等领域发挥更广泛的作用。
同步辐射与生命组织结构研究同步辐射是指由同步加速器产生的高速运动电子在做曲线运动时，因外加磁场作用于电子运动轨迹的切线方向而产生的电磁辐射。
其光谱波段覆盖从远红外到硬X射线的范围。
同步辐射装置属于大科学设施，目前全世界大约有70个左右，主要提供高品质的X射线。
X射线与物质作用可发生散射/衍射、吸收/透射、光电作用等现象。
由于同步辐射X射线具有亮度高、空间相干性好、光谱连续可调等特点，因而基于同步辐射的X射线晶体衍射/相干衍射、X射线小角散射、x射线影像（吸收、相衬成像/显微断层扫描）、X射线光谱学等方法及应用获得了长足的发展，为越来越多的科学研究提供了重要的技术支撑。
在生命科学中，生命组织是分层次的。
从分子、细胞、组织、器官，进而个体、种群，“结构与功能”这一主题贯穿于各个层次。
在微观层面，同步辐射X射线晶体学已经是蛋白质结构生物学研究中不可或缺的主要方法，而X射线相干衍射成像便于为观察细胞、病毒进行有益的探索。
在宏观层面，以同步辐射显微CT为代表的同步辐射影像技术，展示了若干脏器的内部三维解剖结构和重要生理活动过程，而对化石物种精细解剖结构的揭示又为物种起源与演化提供了关键证据。
本文对相关进展作一简略。
在微观层次结构与功能研究中的应用蛋白质、核酸等是实现生命活动的基本生物大分子，细胞是绝大多数生物的基本功能单位。
同步辐射X射线晶体衍射和X射线小角散射（small-angleX-rayscattering，SAXS）是认识生物大分子结构之重要方法：前者提供原子坐标下的蛋白质分子三维结构，揭示原子分辨率水平的蛋白质分子中各结构域、蛋白质复合物或蛋白质靶点与药物小分子相互作用的细节：通过SAXS可观察溶液里生物大分子构象的变化，如蛋白质的组装、折叠等动态过程。
而在细胞学研究中，X射线相干衍射成像等可能是对现有方法之有益补充。
利用我国唯一的第三代同步辐射大科学装置——上海光源。
我国科学家自2022年5月以来解析的蛋白质晶体结构数已超过1000个，有30多篇论文发表在国际上的《自然》《科学》和《细胞》期刊上。
同步辐射X荧光微探针用于骨质疏松股骨头切片元素分布的研究张元勋;廖文胜;等【期刊名称】《北京同步辐射装置年报》【年(卷),期】2000(000)001【摘要】使用同步辐射X射线微探针技术对正常和骨质疏松股骨头切片元素浓度分布进行扫描测量。
详细介绍了切片样品的制备和扫描实验装置，获得了Ca、P、K、Fe、Zn、Sr、Pb等元素在股骨头切片组织中（包括软骨、密质骨和松质骨）的精细分布CT成像，结合Ca与P、K、Zn、Sr等元素的相关性统计，探讨了骨矿物质流失途径和元素对维持正常骨结构的生理功能。
【总页数】7页(P135-141)【作者】张元勋;廖文胜;等【作者单位】中国科学院上海原子核研究所，上海201800;上海第二医科大学附属第九人民医院，上海200011【正文语种】中文【中图分类】R816.8【相关文献】1.同步辐射X射线荧光微探针测定岩石中的元素分布 [J], 安庆骧;詹秀春;巢志瑜2.SRXRF用于骨质疏松症骨细胞和切片元素分布的研究 [J], 程峰;李德义;王荫淞;张桂林;廖文胜;汤亭亭;黄宇营;何玮;张元勋;张元勋;程峰;李德义;王荫淞;张桂林;汤亭亭;黄宇营;何玮3.同步辐射X荧光方法用于鼠脑锌元素分布的研究 [J], 张元勋;王荫淞;李德禄;李爱国;张桂林;龙建纲;王福俤;沈慧;秦海宏;黄宇营;何玮4.用同步辐射X射线荧光微探针技术研究硝酸镧对单个平滑肌细胞内重要元素分布的影响 [J], 韦日生;安丽芝;张京;张凤云;凤志慧;张孙曦;黄宇营;何伟5.同步辐射X射线微探针研究石榴石中元素分布 [J], 安庆骧;詹秀春;巢志瑜;吴应荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CT扫描：解析骨骼和软组织的宝藏一、引言当我们谈论医学领域的突破性技术和工具时，CT扫描无疑是其中之一。
CT 扫描，即计算机断层扫描，已经成为医疗诊断和治疗的不可或缺的一部分。
它不仅为医生提供了解身体内部结构的宝贵信息，还为病患提供了早期诊断和治疗的机会。
本文将探讨CT扫描的原理、应用领域以及其在解析骨骼和软组织方面的重要性。
二、CT扫描的原理2.1 X射线成像CT扫描的原理基于X射线成像技术。
在CT扫描中，患者被置于圆形的检查台上，X射线装置围绕患者旋转。
X射线穿过患者的身体并被接收器捕获，形成X 射线图像。
这些图像具有不同的密度和吸收率，取决于身体内不同组织的特性。
2.2高级图像重建CT扫描采用计算机技术对收集的X射线图像进行高级图像重建。
这是通过对每个角度的X射线图像进行计算，生成横断面图像的过程。
这些横断面图像显示了身体内部的不同组织和结构，使医生能够更详细地了解患者的病情。
2.3数字化解剖学CT扫描可以被看作是一种数字化解剖学工具。
它允许医生在不开刀的情况下深入研究骨骼和软组织的内部结构，为临床诊断和治疗提供了精确的数据。
这种数字化解剖学的方法已经彻底改变了医学领域。
三、CT扫描的应用领域3.1临床诊断CT扫描在临床诊断中发挥着不可或缺的作用。
它可以用于检测和诊断各种疾病和疾病，包括肿瘤、骨折、感染和心血管疾病。
医生可以使用CT扫描图像来评估病变的大小、位置和性质，以制定最佳的治疗方案。
3.2外科规划在外科领域，CT扫描在手术规划中发挥着关键作用。
医生可以使用CT扫描图像来确定手术入口和路径，最大程度地减少手术风险。
此外，CT扫描还可以帮助外科团队可视化手术区域，以确保手术的准确性和成功性。
3.3创伤评估对于创伤患者，CT扫描是一种快速而可靠的评估工具。
它可以帮助医生确定骨折的类型和严重程度，评估内部出血和其他潜在的创伤损伤。
这有助于决定紧急治疗的方式和程度。
3.4癌症筛查CT扫描还用于癌症筛查。
第14卷第1期CT理论与应用研究V ol.14 No.1 2005年2月（52~56） CT Theory and Applications Feb.,2005文章编号：1004-4140（2005）01-0052-05X射线相位衬度显微成像的原理与进展陈志华1，潘 琳1，李红艳1，黎 刚2，徐 波1，王自强1，朱佩平2，赵天德1，姜晓明2，吴自玉2，唐劲天1，陈惟昌1*（1.中日友好医院中日友好临床医学研究所，北京 100029； 2. 中国科学院高能物理研究所，北京 100049）摘要：当前医学影像学的发展趋势是提高人体软组织成像的衬度分辨率及空间分辨率，由宏观影像学向微观影像学的方向发展。
微观影像学能看见微米级的组织和细胞结构，能在活体上无损和动态地观察人体内部器官的微细病理变化，从而能早期做出准确的细胞病理学的定性和定位诊断，以及早期进行精确的定点清除治疗。
在提高软组织成像的衬度分辨率方面，相位衬度成像技术是国内外关注的热点。
据报道，软组织的X射线相位衬度的分辨率约为常规X射线CT吸收衬度分辨率的1000倍。
本文以北京同步辐射装置产生的同步X射线束为光源，应用衍射增强成像（DEI）技术，对人和动物脏器的软组织进行相位衬度成像。
结果表明：相位衬度显微成像可清晰显示肺泡、肾小管、肝小叶等微细的组织结构，其空间分辨率可达20微米，这些在常规X射线CT吸收衬度成像是看不见的。
医学相位衬度〔简称“相衬”〕显微CT成像将是医学显微影像学的未来发展方向。
关键词：空间分辨率；衬度分辨率；衍射增强成像；相衬显微CT；病理影像诊断中图分类号： R814.42 文献标示码: APrinciple and Advancements of X Ray Phase ContrastMicro-imagingCHEN Zhi-hua1, PAN Lin1, LI Hong-yan1, LI Gang2, XU Bo1, WANG Zi-qiang1,ZHU Pei-ping2, ZHAO Tian-de1, JIANG Xiao-ming2, WU Zi-yu2 TANG Jin-tian1,CHEN Wei-chang1*(1. China Japan Friendship Hospital, China Japan Friendship Institute of Medical Sciences, Beijing 100029;2. Institute of High Energy Physics, Chinese Academy, Beijing 100049)Abstract: Recent development of the medical imaging is the changing from macro-imaging to the micro-imaging by improving the spatial resolution and the contrast resolution of the soft tissues. Cells and microstructure of µm magnitude can be visualized in vivo non-invasively and dynamically by medical micro-imaging technique. Medical micro-imaging is capable of making the pathological diagnosis more early and the treatment of the leision more precisely by γ knife. Because the phase contrast resolution of X ray in soft tissues is about one thousand times higher than that of the absorption X ray method, so the phase contrast imaging is becoming the hot spot of the medical imaging. In this paper, the synchrotron X ray source at BSRF was used to investigate the microstructure of lung, liver and kidney by means of the DEI phase contrast micro-imaging*收稿日期:2005-01-18.本研究得到国家自然科学基金重大项目（10490190）分课题（10490195）的资助通讯地址：c h e n w e i c@h t.r o l.c n.n e t1期陈志华等:X射线相位衬度显微成像的原理与进展53 method. Results indicated that the microstructures of lung alveoli, renal tubulous, liver lobules etc, which could not be seen by conventional absorption X ray method but could be revealed clearly by phase contrast imaging method. The spatial resolution reached about 20 µm. It is concluded that the medical phase contrast micro-CT is a new developing technique of the medical imaging in the near future.Key words:spatial resolution; contrast resolution; Diffraction Enhancement Imaging (DEI);Phase contrast micro-CT; image pathological diagnosis1 当前医学影像学的发展趋势1. 1病理学诊断与现代医学病理学诊断是临床医学诊断的“金标准”（golden criteria）。
