导语

Micro-CT(micro computed tomography,微计算机断层扫描技术),又称微型CT、显微CT,是一种非破坏性的3D成像技术,可以在不破坏样本的情况下清楚了解样本的内部显微结构。1970年以来,医院开始使用CT诊断疾病。数十年来,这一伟大技术已经广泛应用于各种领域,例如医学、药学、材料学、工业、农业、工程、珠宝、考古等领域。

Micro CT设备的介绍

成像原理

MicroCT采用了与普通临床CT不同的微焦点X线球管,分辨率高达几个微米,仅次于同步加速X线成像设备的水平,具有良好的“显微”作用。锥形X线束(Cone Beam)不仅能够获得真正各向同性的容积图像,提高空间分辨率,提高射线利用率,而且在采集相同3D图像时速度远远快于扇形束CT。
 

MicroCT成像原理

图像信息

MicroCT能够提供的2类基本信息:几何信息和结构信息。前者包括样品的尺寸、体积和各点的空间坐标,后者包括样品的衰减值、密度和多孔性等材料学信息。除此之外,SCANCO μCT 100所具有的有限元分析功能,还能够提供受检材料的弹性模量、泊松比等生物力学参数,分析样品的应力应变情况,进行非破坏性的力学测试。这对普遍具有粘弹性性质的生物样品尤为适用。

Micro CT设备的应用

Micro  CT的2类应用对象

活体(in vivo):研究对象通常为小鼠、大鼠或狗等活体小动物,将其麻醉或固定后扫描。可以实现生理代谢功能的纵向研究,显著减少动物试验所需的动物数量。和医学临床CT类似,活体小动物MicroCT也能够进行呼吸门控和增强扫描(采用造影剂)。

离体(in vitro):研究对象通常为离体标本(例如骨骼、牙齿)或各种材质的样品,分析内部结构和力学特性。也可以使用凝固型造影剂灌注活体动物,对心血管系统、泌尿系统或消化系统进行精细成像。

 

Micro CT的主要应用领域

1、骨骼。骨骼是MicroCT最主要的应用领域,其中骨小梁又是主要研究对象。骨松质和骨皮质的变化与骨质疏松、骨折、骨关节炎、局部缺血和遗传疾病等病症有关。目前,MicroCT技术在很大程度上取代了破坏性的组织形态计量学方法。

2、 牙齿。

3、 生物材料。例如,在骨骼组织工程研究中,评估体外制备的仿生材料支架是否符合体内植入的要求;扫描需要置换的组织样品,获取三维图像后转换为STL档,进行快速成形,等等。

4、 疾病机制研究。例如,研究不同基因或信号通路对骨骼的数量或质量的影响,疾病状态对骨骼发育/修复的影响,评价高脂血症对心脏瓣膜钙化的影响,细胞因子对骨折后组织修复时血管生长的影响,等等。

5、 新药开发。例如,研究新的骨质疏松药物药物及疗效评价,MicroCT已经称为一种重要的临床前检测技术。

6、 其它。例如,微型器件的质检和探伤,建筑材料内部孔隙度、连通度和渗透性分析,珠宝的真伪识别和最佳切割方案设计,以及化石结构分析等。

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结语

目前microCT已经广泛应用于医学科研领域,由于它具有分辨率高、扫描时间短、图像清晰等特点,也越来越受研究者的欢迎。在今后的发展中,它将会使现代医疗诊断工作变得更便捷。

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