欧宝娱乐 Micro-CT介绍

introduce Micro-CT

Micro-CT介绍


Micro-CT
原理及应用

1895年,Wilhelm C. 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,Godfrey N. 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。

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,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。
 

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,MicroCTMicroCT(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。


CT设备的基本分类

类型 FOV 分辨率 描述
CT 10-60cm 500-1500μm 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。
pQCT 5-15cm 50-500μm 四肢定量CT(peripheral Quantitative CT),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-CT 0.01-10cm 1.2-205.2μm 显微CT,采用高精度微焦点X线球管,分辨率极高,但成像范围FOV有限,广泛用于科学研究。包括 in vitro(离体)和 in vivo(活体)两类,前者用于骨骼等离体标本,后者用于活体小动物扫描。
CTM 0.01-0.5cm 0.1-10μm CT显微镜(X-Ray Computerized Tomography Microscopy),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。


Micro-CT设备生产商:SCANCO Medical AG

SCANCO Medical AG(www.scanco.ch成立于1988年,位于瑞士精工产品制造中心苏黎世的布吕蒂瑟伦(Brüttisellen, Zurich, Switzerland)。依托苏黎世大学,SCANCO在上世纪60年代就开始CT的研究,是全球最早进入 MicroCT 研发和生产领域的公司。 

经过40余年的发展,SCANCO已经成为 MicroCT 领域的领导品牌,应用领域涵盖基础研究和临床诊断、离体(in vitro)和活体(in vivo)、医学、药学、组织工程和材料学等,已经推出μ CT35、μ CT40、μ CT80、μ CT50、μ CT100、vivaCT40、vivaCT75、vivaCT80 和 XtremeCT等产品。目前,全球装机近4000台,超过 70% 的 MicroCT 应用文献采用了 SCANCO 的产品。  

目前,SCANCO 有从事多年 MicroCT 研究的科学家,与用户合作,发表了大量论文。 SCANCO 在研发上投入大量资金和时间,本着严谨的科学精神,不断提高产品质量,推出符合学术界需求的新机型。


Micro-CT成像原理 

Micro-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。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。

 

 

 

图像信息
 

Micro-CT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。


软件后处理:
数据接口:DICOM、JPEG、TIFF、STL、ISQ等格式。

图像文件的输入输出二维处理:图像浏览、选择、处理和显示,二维几何变换及测量等。

三维处理:三维组织分割,表面模型重建及分层显示,切片重组,3D重建。

三维显示:真实感显示,光照参数调节,三维几何变换,三维测量。

图像分割:提供多种分割方法。
数据分析:可以分析BV/TV、BS/BV、Conn.D、SMI、Tb.Sp、Tb.Th、Tb.Pf、DA、Tt.Ar、Tt.Pm、BMD、BMC、BIC等相关数据。



Micro-CT型号:μCT-100的应用对象 

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

骨骼。骨骼是Micro-CT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。

牙齿。例如,采用MicroCT得到的数据图像质量远比传统CT要好很多,而且能过计算机精准地分割出牙冠,牙根和牙根管,得到其结构。

 

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。

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。



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。

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。

服务领域: