Boisseau于1986年首次提出了荧光CT思想,即通过对入射光穿透路径上样品发射的特征X射线的采集,借助计算机重建技术可获得元素的空间分布。因此X射线荧光CT是一种无损的元素空问分布研究工具,是传统CT和荧光分析相结合的产物。　　 第三代同步辐射光的出现促进了荧光CT的发展。相对于实验室光源,它的高通量密度可以大大降低荧光谱的数据采集时间,因此使快速荧光CT成为可能。此外,同步辐射光的高准直性和能量连续可调,可以提高图像的空间分辨率,并扩大分析元素范围。目前,同步辐射荧光CT已经在环境、生物医学、材料等科学领域得到了应用。　　 随着同步辐射荧光CT的发展,人们对其提出了进一步的要求。特别是在生物医学应用领域,由于大多数欲分析元素原子序数比较低,比如Fe、Cu、Zn等,所以荧光穿透能力弱,图像重建精度下降,因此对吸收效应进行修正十分重要。此外,长时间高剂量照射有可能破坏样品组织结构,改变元素的分布,导致图像重建错误。基于以上两方面,如何通过减少数据采集时间来降低样品的受照射剂量及如何通过对样品的吸收效应修正来提高重建图像的精度成为当前研究的焦点。本工作依托上海同步辐射光源的X射线成像及生物医学应用线站,对荧光CT成像在生物医学上应用的焦点问题展开了研究,主要取得以下成果:　　 1.荧光CT成像系统搭建。该套系统实现了荧光探测器和样品台的联动,其可以按照预先设定的参数进行荧光谱的自动采集,并按照顺序自动保存为指定的文件格式。通过对标准样品和生物医学样品的重建,证明了该套系统的稳定性和可靠性。此外,本工作还采用C语言,完成了荧光CT图像重建软件的编写。目前,该套系统已向用户开放。　　 2.快速低剂量荧光CT重建算法研究。本工作将PET和SPECT中常用的有序子集-期望最大化(OSEM)图像重建算法应用到了荧光CT。数字模拟和实验结果表明,相对于滤波反投影,该算法可以通过增加角度采样间隔而减少数据采集时间,降低样品受照射剂量。此外,通过选择合适的子集数,可以减少图像重建时间。　　 3.加入吸收修正的有序子集-期望最大化(AC-OSEM)算法研究。在已知入射光能量下样品吸收系数分布时,本工作推导了荧光能量下的样品吸收系数分布,以此减少了样品不必要的照射剂量。数字模拟结果表明,以未吸收修正的OSEM重建图像为初始迭代值时,AC-OSEM重建图像精度明显得到改善,可以得到元素的相对定量信息。实验结果进一步表明,AC-OSEM重建图像可以揭示被隐藏的信息,并且结果可信。该工作为元素分布的定量重建打下了基础。