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一文读懂显微CT(Micro-CT)

来源:Admin发布时间:2024年07月19日点击率:739

CT(Computed Tomography),即计算机断层扫描,是计算机控制、X线成像、电子机械技术和数学相结合的产物。显微CT(micro computed tomography),又称微型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。它与普通临床的CT最大的差别在于分辨率极高,可以达到微米(μm)级别,显微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。       


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原理

显微CT成像的原理是采用微焦点X线球管对样品各个部位的层面进行扫描投射,由探测器接受透过该层面的X射线,转变为可见光后,再由光电转换器转变为电信号,最后经模拟/数字传换器转为数字信号,输入计算机进行成像。


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应用


活体(in vivo):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 Micro-CT 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密成像。


1. 颅骨缺损植入修复研究

颅盖骨表层为密质,分别称外板和内板,二板之间的骨松质,称板障。

临床上因手术或外伤导致的颅骨损伤及其修复一直是骨科研究的一个重要课题,一般用小鼠、大鼠、兔等作为实验动物。由于实验动物体型小,骨质部分(如板障)的微结构尺度更为细微,因此,利用Micro-CT对小动物颅骨损伤的修复过程进行研究,是颅骨修复研究中的重要手段。

                      

2.  大、小鼠 骨质疏松模型分析

骨质疏松是由于多种原因导致的骨密度和骨质量下降,骨微结构破坏,造成骨脆性增加,从而容易发生骨折的全身性骨病。为更好地分析骨质疏松产生的原因,研究治疗骨质疏松的方法,研究者们通常使用小动物模型来进行药物疗效和病理的相关研究。                    

                  

3.骨关节炎模型研究

骨关节炎(osteoarthritis, OA)是以关节软骨下骨硬化或囊性变,关节边缘骨质增生,滑膜增生,关节间隙变窄为主要特征。建立OA动物模型是寻找关节炎疾病有效治疗措施的重要途径。因Micro-CT 可探测骨髓和骨皮质的微小结构改变,与其他影像学方法相比,在评估小关节中有很大的优势。


4.在生物材料中的应用

分析体外制备仿生材料支架的孔隙率、强度等参数,优化支架设计;扫描需要置换的组织样品,获取三维图像后输出为 STL 文件进行快速成形(CAD/CAM)等。


5.在血管研究中的应用

近年来,随着分辨率的提高和造影剂的优化,micro-CT结合血管造影已被广泛应用于多器官的脉管网络观察;Hlushchuk等[1]提出一种新型血管造影剂——µAngiofil,并对中枢神经系统(CNS)的脉管进行micro-CT造影成像。


6.在肿瘤治疗方面的应用

肿瘤成像是 Micro-CT 的重要应用领域之一。对于肺、肝等脏器的肿瘤成像,如上所述,是借助造影剂,通过观测肿瘤对脏器的侵蚀而反映肿瘤的发生发展及转移程度,或基于更低密度的脏器肿瘤本身而区分出肿瘤本身。上述实例。利用 Micro-CT 进行肿瘤成像的另一重要方向是进行骨肿瘤成像或肿瘤骨转移成像。


7.在植物研究领域的应用
有学者提出建立一种基于CT成像的小麦穗部性状定量分析方法,有效提取不同小麦品种的穗、小穗和籽粒形态特征[2]。


目前,无论是在骨组织研究领域还是其他生物研究领域,Micro-CT的应用都极大解决了研究者面临的细微结构观察难题。相信在未来研究工作中,Micro-CT会有更广阔的应用。灏博生物愿与您同行,为您提供更优质的服务。


                            

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