micro-ct技术

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1、Micro-CT原理及应用1、Micro-CT简介Micro-CT（microcomputedtomography,微计算机断层扫描技术），也称为显微CT、微焦点CT或者微型CT。它是采用了与普通临床CT不同的微焦点X线球管，对活体小动物或多种硬组织和相关软组织进行扫描成像分析的技术，它的分辨率高达几微米，仅次于同步加速X线成像设备水平，具有良好的"显微"作用，扫描层厚可达10Pm。该技术是一种非破坏性的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。它与普通临床的CT最大的差别在于分辨率

2、极高，可以达到微米（pm）级别，目前国内一家自主研发Micro-CT的公司已经将分辨率提高到0.5pm,具有良好的"显微〃作用。Micro-CT可用于医学、药学、生物、考古、材料、电子、地质学等领域的研究。通过Micro-CT技术，可以动态分析活体动物内相关组织的形态特征，并在对样本扫描的基础上，进行组织三维重建、骨形态学分析等，同时可通过软件进行3D图像高级处理、力学分析等相关分析。2、Micro-CT成像原理Micro-CT成像原理是采用微焦点X线球管对小动物各个部位的层面进行扫描投射，由探测器接受透过

3、该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字信号，输入计算机进行成像。成像的整体思路如下：6.三维再现5.断层micro-CT成像原理当X-射线透过样本时，样本的各个部位对X-射线的吸收率不同。X-射线源发射X-射线，穿透样本，最终在X-射线检测器上成像。对样本进行180°以上的不同角度成像，由舜百生物所使用的Micro-CT机器可以对样本进行360°以上的不同角度成像。采用锥形束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

4、图像时速度远远快于扇形束。通过计算机软件，将每个角度的图像进行重构，还原成在电脑中可分析的3D图像。通过软件：观察样本内部的各个截面的信息；对样本感兴趣部分进行2D和3D分析；还可以制作直观的3D动画等。3、Micro-CT技术的发展历程1895年,WilhelmC.Roentgen发现了X射线，并为夫人拍下了世界上第一张X片——戴戒指的手掌照片。1967年rGodfreyN.Hounsfield发明了第一台CT设备，能够从多个角度摄片，采集被摄物体的三维信息，在不破坏物体的情况下观察其内部结构。1970年

5、代，医院开始使用CT诊断疾病。1980年代，由于普通CT无法满足科学研究对分辨率的苛刻要求，学术界开始研发显微CT,即Micro-CT。与临床CT普遍采用的扇形X线束（FanBeam）不同的是，Micro-CT通常采用锥形X线束（ConeBeamX采用锥形束不仅能够获得真正各向同性的容积图像，提高空间分辨率和射线利用率，而且在采集相同3D图像时速度远远快于扇形束CT。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（组织器官、生理代谢过程成像>药学（药效检测、新药开发>材料学（新材料的开发X工业（各种

6、器件的质检和探伤>农业（木材和种子的质检和分析X工程（建筑材料内部孔隙度、连通度和渗透性分析>珠宝（真伪识别和最佳切割方案设计X考古（化石的结构和成分分析）等领域。最为人们所熟知的CT是应用于临床检查的医学CT,第一幅CT图片显示的就是头颅影像。经过40多年的发展，Hounsfield发明的速度极慢的平移式笔形束CT已经发展成为种类繁多的CT家族，例如螺旋CT、64排容积CT、定量CT。4、CT设备的基本分类类型视野范围（FOV）分辨率描述CT10-60cm500-1500pm临床CT,以人体扫描为主，安装

7、定量分析软件即成为QCT（定量CTX螺旋CT发明以来，扫描速度不断加快，几分钟就可以完成全身扫描。但是受到FOV尺寸和辐射剂量的影响，难以提高分辨率。pQCT5-15cm50-500pm四肢定量CT（peripheralQuantitativeCT）,扫描人体的四肢，兼可用作临床诊断和科学研究。pQCT能够分别分析骨小梁和骨皮质，并可以进行生物力学分析，准确预测骨折风险，而且不受体位、体型和骨质增生的影响，对骨质疏松的风险评估比DEXA有明显优势。Micro-CTl-8cm5-80nm显微CT,采用微焦点X

8、线球管，分辨率高，但是成像范围小，用于科学研究。包括invitroC离体》和invivo《活体》两类，前者用于骨骼等标本，后者用于活体小动物扫描。CTM0.01-0.5cmO.l-lOpmCT显微镜（X-RayComputerizedTomographyMicroscopy》,采用同步加速器产生的平行X线成像。分辨率最高，达到亚微米级，但是FOV极小。单能谱x线，成像质量高。5、Micro-CT功能、结构及应用对