X射线发光断层成像技术(X-ray Luminescence Tomography Imaging, XLCT)是一种新型的双模态混合成像技术，兼具高灵敏度和高空间分辨率特性。该系统通过X射线激发磷光纳米粒子产生可见光或近红外光子，并利用高灵敏度的光敏探测器接收这些光子，而后通过光学图像重建方法恢复出生物组织内磷光纳米粒子的分布。本文分别针对窄束XLCT成像系统的空间分辨率和扫描效率展开了研究，发展了两种XLCT扫描系统，并通过仿真和仿体实验验证了所发展系统的可行性和有效性。
　　首先，在空间分辨率方面，根据国内外现有的研究结论，窄束XLCT空间分辨率由X射线束宽度决定，一般认为其空间分辨率为X射线束宽度的两倍左右，因而提高窄束XLCT空间分辨率的唯一方法是采用超细准直X射线束。本文研究发现，如果采用宽光束小步长的扫描策略，即在扫描过程中扫描步长小于光束宽度，可以打破由X射线束宽度决定的空间分辨率极限。通过仿真及仿体实验，本文对所提出扫描策略的可行性和有效性进行了验证。实验结果表明，与传统扫描方法相比，本文提出的扫描策略能够有效提高窄束XLCT成像的图像质量。在仿真实验中，本文使用固定宽度为0.8mm的X射线束，通过减小步长尺寸成功重建出直径和边边距离均为0.5mm的六个目标体，与传统方法相比，可以提高1.6倍的空间分辨率。而后，本文通过仿体实验进一步证明了宽光束小步长扫描方法在提高XLCT图像质量方面的有效性，实验结果表明，随着扫描步长的减小，所有图像质量评估指标均得到改善。
　　此外，在扫描效率方面，本文提出一种工程可行的基于掩膜板的多窄束XLCT成像系统。仿真实验结果表明，该系统在保证XLCT重建质量的同时，有效提高了扫描效率。本文首先对单通孔掩膜板编码与XLCT重建质量的相关性展开了研究，而后推广到基于双通孔及三通孔掩膜板的多窄束XLCT成像系统，通过评估成像质量致力于探索一般性规律。考虑到扫描时间和系统复杂度，本文分别研究了投影角度数量和探测位置数量对重建图像质量的影响，并通过仿真实验发现了80个投影角和4个探测位置即可得到较高的图像质量。和传统的窄束XLCT相比，该系统不需要对仿体进行线性平移，仅考虑三维旋转扫描，可以有效提高扫描效率。