X射线相位衬度成像(phase-contrast imaging, PCI),简称相衬成像,它是近年发展起来的一种具有高衬度和高空间分辨率的新成像技术。与传统的吸收成像原理不同,PCI是通过记录X射线穿透物体后相移信息的变化来成像。理论上,X射线穿透物体时其相位项的改变要比吸收相的改变大1000倍以上。因此,PCI能够满足生物软组织显微成像条件,获得生物软组织的丰富内部微观结构细节。相衬CT是在相衬成像与CT技术基础发展起来的基于相位信息的断层成像技术。相衬CT在相衬成像高分辨率基础上实现了三维成像,开拓了影像技术的新领域。本文利用肝脏样品进行成像,旨在探索PCI在肝纤维化疾病无创诊断与肝血管瘤显微成像中的应用特点,推动相衬成像技术在生物医学和临床中的应用发展。本文分别利用衍射增强成像(diffraction enhanced imaging, DEI)和类同轴相衬成像(in-line phase-contrast imaging, ILPCI)技术,获得了大鼠肝纤维化模型和人体肝血管瘤模型的相衬CT图像,并重建了相应样品的显微三维结构,研究了肝纤维化微血管与人体血管瘤样品的结构和病理图像特征,主要研究内容如下：(1)利用大鼠肝纤维化样品在北京同步辐射装置和日本光子工厂进行DEI-CT实验。首先,通过DEI投影图像与传统吸收图像的对比,证实了DEI比传统的吸收成像具有更高的空间分辨率与衬度分辨率,可见的最小血管直径在几十微米左右；其次,通过DEI-CT图像和样品组织切片的对比,证实了DEI-CT的精确性和敏感性；最后,结合DEI-CT重建和三维可视化技术观察肝纤维化血管的形态结构特征,并对不同病变程度的肝纤维化血管进行定性和定量分析比较研究。研究结果表明,利用血管走向、血管分叉角、主干血管扭曲变形和血管内壁纹理特征等参数的定性和定量分析,能够很好地显示出不同级别肝纤维化的差别。(2)利用人体肝血管瘤模型样品在上海光源进行ILPCI-CT实验。首先,利用三种病变程度的肝血管瘤进行成像,获得了相应肝血管瘤样品的精确三维图像；其次,通过肝血管瘤的CT图像与相应的病理切片图像的对照,分析了肝血窦的结构和形态特点；最后,重建了肝血管瘤样品中的肝血窦结构,并测量了肝血窦的直径、表面积、体积等多个形态特征参数,分析了肝血窦的形态结构在血液循环和物质交换中的重要作用。研究结果表明,ILPCI-CT技术可以清晰地观察到瘤体内异常扩张的肝血窦；CT图像与相应的病理切片图像所反映出来的图像特征具有一致性；肝血管瘤病变程度越严重,肝血窦扩张越严重,其直径、表面积、体积越大。ILPCI-CT技术为肝血管瘤细微结构的研究提供了一种无创检查工具。