【摘要】 多种成像方法被用于检测和监测人脑内的异常，最常见的是磁共振成像(MRI)和X射线计算机断层成像成像(CT)。

多种成像方法被用于检测和监测人脑内的异常，最常见的是磁共振成像(MRI)和X射线计算机断层成像成像(CT)。虽然核磁共振成像是首选的临床方式成像的大脑解剖学，由于其缺乏电离辐射和较高的对比度分辨率1，由于更快的采集速度，减少运动伪影和更高的空间分辨率，CT在诊断成像中发挥重要作用。此外，电脑断层扫描可以用于金属植入物和纹身的金属墨水，其中磁共振成像是禁忌的，因为危险所施加的高磁场要求。CT也更适合于评估穿透性脑损伤和其他创伤以及急性神经紧急情况，在这些情况下，通常无法即时获得MRI扫描仪进行时间关键评估，并且在扫描之前无法确定磁性材料的存在。

自从六十年代和七十年代初期开始使用X射线计算机断层成像成像技术以来，X射线吸收技术已经为其提供了对比度，从而能够从一系列外部视角重建人体内部和其他物体的“切片”。虽然吸收CT非常适合于成像软组织和骨，其用于描绘组织内更微妙的特征是更有限的。相衬X射线成像(PCXI)使我们能够利用X射线的衍射，而不是它们的衰减，分辨软组织和其他低密度，低Z材料的特征，标准衰减成像是不够的。折射率减少描述了X射线穿过物质时的相位变化，通常比软组织的数量级减少3个衰减系数，这表明PCXI可以显著提高对比度分辨率。最近的研究表明，相位对比可以使CT中的辐射剂量减少数以千计的因素，而不会造成图像质量的损失。

当使用T10级的极高场强时，脑的离体MRI成像目前达到的最高空间分辨率约为50-100μm(作为参考，临床CT扫描仪操作高达3T)。迄今为止，使用7.00-11.7T扫描仪获得的最佳体内MRI分辨率为100μm。为了实现这些分辨率，采集时间必须相当长，通常为1-2小时。对于基于同步加速器的相位对比X射线计算机断层成像，迄今为止获得的最高空间分辨率是~1μm13。虽然之前的工作已经可视化了小鼠胎儿的大脑，但迄今为止还没有发表大量钙化的颅骨内大脑的体内或原位相差X射线CT(PCXI-CT)，这可能是由于通常来自颅骨的重要人工制品反投影。

最近的研究表明，PCXI-CT是小动物脑研究的有效工具，提供组织结构的高分辨率图像和灰色和白色物质之间的清晰划分。Beltran等。显示使用PCXI-CT的信噪比比吸收对比剂增加了200倍，这表明原位PCXI-CT可以比传统的吸收对比剂CT有很大的改善。我们在日本的Spring-8同步加速器收集的数据中显示了通过相位对比和相位恢复可以实现的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)的改善。

  • Croton, L.C.P., Morgan, K.S., Paganin, D.M. et al. In situ phase contrast X-ray brain CT. Sci Rep 8, 11412 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-29841-5.

 

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