micro-ct原理及应用

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1、Micro-CT原理及应用2010-3-5  来源：北京力途科技有限公司>>进入该公司展台Micro-CT原理及应用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，GodfreyN.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年代，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（组织器官、生理代谢过程成像）、药学（药效检测、新药

2、开发）、材料学（新材料的开发）、工业（各种器件的质检和探伤）、农业（木材和种子的质检和分析）、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）、考古（化石的结构和成分分析）等领域。（更多CT应用……）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。（更多CT技术背景……） CT设备的基本分类　类型FOV分辨率描述

3、CT10-60cm500-1500μm临床CT，以人体扫描为主，安装定量分析软件即成为QCT（定量CT）。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。pQCT5-15cm50-500μm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。mi

4、croCT1-8cm5-80μm显微CT，采用微焦点X线球管，分辨率高，但是成像范围小，用于科学研究。包括invitro（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。CTM0.01-0.5cm0.1-10μmCT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。 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Mi

5、croCT。MicroCT（也称为显微CT、微焦点CT或者微型CT）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。而高分辨率付出的代价是扫描样品的体积很小，只有几个厘米，体现其“微型”的一面。与临床CT普遍采用的扇形X线束（FanBeam）不同的是，MicroCT通常采用锥形X线束（ConeBeam）。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图像时速度远远快于扇形束CT。 MicroCT成像原

6、理 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。 MicroCT的2种基本结构l样品静止，X线球管和探测器运动：这种结构和临床螺旋CT一致，球管绕样品旋转。扫描速度快，射线剂量小，空间分辨率较低，多用于活体动物扫描。l样品运动，X线球管和探测器固定：样品在球管和探测器之间自旋，并可做上

7、下和前后移动。扫描速度较慢，射线剂量大，空间分辨率高，多用于离体标本扫描。　MicroCT的2类应用对象l活体（invivo）：研究对象通常为小鼠、大鼠或兔等活体小动物，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）。l离体（invitro）：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

8、细成像。 MicroCT的主要应用领域骨小梁l骨骼。骨骼是MicroCT最主要的应用领域之一，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。l牙齿及牙周组织。能够从3D整体结构出发，对根管