无放射性同位素诊断中的人体器官尺度X射线荧光幽灵成像技术

《Scientific Reports》：Human-organ-scale x-ray fluorescence ghost imaging for radioisotope-free diagnostics

　　

摘要

目前，医学领域中大量的诊断信息都是通过放射性示踪剂获得的。尽管这些方法是核医学的核心技术，但它们存在固有局限性：辐射剂量限制了重复检查的可行性，示踪剂的短半衰期以及复杂的操作流程增加了成本并降低了可及性，而相对较低的空间分辨率则往往需要结合CT或MRI才能获得更准确的结果。在此，我们首次展示了基于X射线荧光与计算幽灵成像技术的另一种成像方式在人体器官尺度上的应用潜力。以填充有碘溶液的甲状腺模型为例，我们证明了通过结构化照明与荧光检测相结合的方法，能够高精度地重建碘的分布情况。该方法无需使用放射性示踪剂，同时仍能保留图像的结构和对比度特征。在目前的实现中，该技术的空间分辨率约为4.5毫米，通过进一步优化系统，这一数值还有提升空间。除了这一示范之外，XRF-CGI技术还为无需放射性核素的示踪剂成像提供了一种通用框架，为开发更安全、可重复且更易获取的诊断方法奠定了基础。