自20世纪70年代英国EMI公司工程师Godfrey N.Hounsfield发明CT(computed tomography)以来,CT技术在医学临床诊断等领域的应用发展迅速。近年来,随着X射线探测器和新型光源技术的发展,X射线CT朝着高速和高分辨率方向飞速发展；特别是20世纪90年代第三代同步辐射光源的应用,把X射线CT带到一个全新的高度。同步辐射光源具有高亮度、高单色性和高相干性等优点；同步辐射光源与CT技术结合,即同步辐射CT,具有X射线管CT难以比拟的优势。同步辐射光源的高亮度加快了CT数据采集速度；高单色性消除X射线管CT中的射线硬化影响,精确的定量重构出样品的线性吸收系数；高相干性则带来了新的成像机理:X射线相位衬度CT(X-ray phase contrast computed tomography,XPCT)。由于低Z元素引起X射线相位改变幅度是其对X射线的吸收值的103～105倍,XPCT能够为低Z元素样品提供比传统X射线吸收CT(X-rayabsorption computed tomography,XACT)高得多的衬度。结合相位恢复算法,XPCT能定量重构出样品的相位信息(相位因子:δ),进行定量研究。X射线定量显微CT,特别是线性吸收系数和相位信息的定量,现已成为国际上相关领域的研究热点。　　 本研究工作致力于在上海光源X射线成像及生物医学应用光束线站和意大利ELETTRA同步辐射装置SYRMEP光束线站的实验平台上开展X射线定量显微CT及其生物医学应用的的理论和实验研究,取得了以下几个方面的成果:　　 1.推导得到单距法同轴X射线相位衬度成像(in-line X-ray phase contrastimaging,IL-XPCI)相位恢复算法:相位-吸收二重性波恩近似算法。该算法是在Gureyev提出的波恩近似相位恢复算法基础上,通过假设低Z元素样品的δ和β值存在一个比率系数(相位-吸收二重性)推导得到的。该算法的相位恢复公式比Gureyev提出的结果更加简单;同时并把其与CT结合,得到单距同轴X射线相位衬度CT(in-line X-ray phase contrast computedtomography,IL-XPCT)样品三维相位信息重建方法。模拟和实验结果证明该方法是可行的,同时可以用于定量研究。　　 2.推导得到单距法IL-XPCT三维相位信息直接重构算法:相位-吸收二重性Bronnikov算法。该算法是将低Z元素样品具有的相位-吸收二重性与Groso改进的Bronnikov算法相结合推导得到的。相位-吸收二重性Bronnikov算法中的吸收信息校正因子同时考虑IL-XPCI的波长、物像距和样品相位-吸收二重性的影响。模拟和实验结果显示,相位-吸收二重性Bronnikov算法能从单距IL-XPCT数据中直接定量重构出样品的相位因子。　　 3.国际上首次采用同步辐射CT方法来测量乳房组织的线性吸收系数,测量结果与其它采用平面直接测量方法的测量结果吻合,证明可以用同步辐射CT方法来测量混合样品的线性吸收系数,同时也为乳腺癌的诊断系统设计等提供有价值的信息。　　 4.采用IDL语言,编写完成CT软件。软件包含IL-XPCT模拟,IL-XPCT相位恢复、DEI的吸收、折射和散射信息的重建以及CT切片重构过程。软件满足上海光源X射线成像及医学应用光束线站的应用需求,并被多个同步辐射成像光束线站采用。