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Micro - CT三维评价脊柱结核病变椎体样本的结构
目的 利用 Micro-CT (Micro-computed Tomography) 对正常人椎体和脊柱结核病椎不同组织样本松质骨进行三维评价,定量研究其骨小梁形态计量学特征.方法 对4例新鲜尸体腰椎(正常组,27-42岁,平均37岁)和18例脊柱结核确诊患者切除的较完整病椎(结核组,男11例,女7例,22-70岁,平均42岁),包括病灶破坏边缘、硬化骨、亚正常骨、死骨、骨桥及部分临近正常椎体的样本进行显微CT扫描,并进行三维骨形态计量学分析.结果 与正常对照组样本参数相比,脊柱结核不同样本的骨小梁结构在骨密度BMD、骨体积分数 BV /TV、骨小梁厚度 Tb.Th、骨小梁间隙 Tb.Sp、骨小梁数目 Tb.N差异存在统计学意义(P＜ 0.01) .结论 脊柱结核病变椎体内不同组织的骨小梁微观结构存在明显差异.
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三维数字化模型在牙髓腔解剖教学中的应用
目的 利用显微CT构建牙齿三维数字化模型,应用于髓腔解剖教学以更新教学手段,提高教学质量.方法 应用显微CT扫描和三维重建离体牙,获得牙齿不同结构的三维数字模型,并组合重构形成整体的三维透视模型.结果 多平面重建影像分层细密,边界清晰,可以从横断、冠状和矢状三种方位,不同层面清楚地显示牙髓腔的形态结构和毗邻关系.髓腔三维数字化模型可以清楚地显示髓室和根管系统的立体结构.牙齿整体的三维透视模型可以从不同方位和角度清楚再现牙齿内、外部结构的形态特点、空间位置和毗邻关系.结论 利用显微CT结合三维重建技术获得的数字图像和三维透视模型,能够为髓腔解剖教学提供新的数字化教学手段和丰富的影像资料,有利于提高学生的学习兴趣和教学质量.
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硫酸钙骨水泥强化"钉-骨"界面的三维CT和组织学研究
目的 评价硫酸钙骨水泥在绵羊体内强化椎弓根螺钉的"钉-骨"界面的效果.方法 4只健康成年绵羊L2～4,每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉(空白组),另一侧填充硫酸钙骨水泥后拧入螺钉(硫酸钙骨水泥组).6个月后处死绵羊,对一部分螺钉及钉道进行显微CT扫描和骨计量学分析,对剩余螺钉进行组织学观察.结果 三维重建及骨计量学分析显示:硫酸钙骨水泥组中钉道周围骨小梁数量及分布密度明显高于空白组,差异有统计学意义(P<0.05);组织学观察示:硫酸钙骨水泥组中钉道周围的硫酸钙骨水泥已经完全降解,螺钉周围骨小梁明显较空白组致密;大量新生骨组织紧密包裹螺钉,形成良好的钉骨结合,界面明显优于空白组.结论 硫酸钙骨水泥在钉道周围可以完全降解吸收,周围大量、致密的新生骨紧密包绕螺钉,形成良好的钉骨结合,强化了"钉-骨"界面,为螺钉在体内的远期稳定性提供了良好的骨质条件.
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高分辨锥束CT并行重建算法在基于NVDIA GPU显卡计算平台上的实现
目的:探讨高分辨率锥束显微CT断层重建中引入并行计算的必要性及其加速效果.方法:在具有并行计算功能的GPU显卡(NVIDIA QUADRO K5000显卡,显存4G)中为投影图像和重建体数据分配显存空间,每一个像素分配一个线程进行投影图像的各种校正和滤波,再给每个体素分配一线程进行反投影重建,在显存中实现全部断层重建.程序使用C+十面向对象方法实现,内核函数用CUDA实现.结果:重建体数据大小是2 048×2 048×128,每个体素用32位浮点数记录,实验采集1 800张投影,每张投影图像大小为2 048×1 536,重建时间小于9 min,是图像采集时间的i/3,是基于CPU重建耗时的2％.将GPU并行重建得到的图像和CPU单线程重建图像结果进行对比,数据结果一致,满足实验设计的要求.结论:并行计算引入高分辨锥束CT重建可大大提高重建速度,并且能实现采集与重建同步进行.
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显微CT技术在古代料珠研究中的应用——以河南淅川县马川墓地出土料珠为例
本文首次运用显微CT技术对中国早期料珠进行研究.X射线衍射(XRD)及CT切片分析结果表明,河南淅川县马川墓地出土的料珠为玻璃珠,与西周时期的釉砂珠在结构上存在显著区别.显微CT技术为料珠材质的鉴定提供了一种新方法.结合玻璃珠的三维模型表明,战国时期玻璃珠内的气泡以球形为主,内部存在许多细小不规则的空隙,应是采用模压法工艺制造;这是在研究中首次发现战国时期采用模压法工艺制造玻璃珠.西汉时期玻璃珠内的气泡是纺锤状,应是采用拉制法工艺制造.显微CT技术能清晰无损地揭示古代玻璃珠内部结构特点,显示了该技术在古代玻璃珠制造工艺研究中有着广阔的运用前景.
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同步辐射显微CT的人关节软骨三维成像研究
目的:探讨同步辐射显微CT (SR-μCT)相位对比技术成像研究人软骨细微组织结构的可行性.方法:3例直径约1mm,高度约4 mm的圆柱状离体人软骨(正常1例,轻度损伤1例,重度损伤1例)样本,经4％甲醛溶液固定后行SR-μCT扫描,扫描后将原始投影图像相位恢复,切片重构及三维重建,而后与病理图片对照,对比分析SR-μCT图像的细胞形态,大小及排列方式;比较正常标本与软骨损伤标本的胶原原纤维网的改变.结果:SR-μCT重建图像可以清楚显示软骨细胞、软骨陷窝及排列方式,与病理切片高度吻合.经MIP重建,可以显示软骨基质内的胶原原纤维网,正常软骨呈垂直于软骨下骨面的平行排列,其横截面呈拱形网状,轻度软骨损伤标本纵向呈弯曲状排列,其横截面可见轻度塌陷,重度软骨损伤表现为横截面明显塌陷,纵切面纤维排列紊乱.结论:SR-μCT可实现软骨细胞水平的成像,经合适阈值处理,可以显示胶原原纤维网三维结构.
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高分辨显微CT技术进展
显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备.可以在不破坏样品的情况下,对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像.近年来,更多地用于小动物活体成像,用于药物开发,肿瘤病理学和基因显型研究.本文围绕显微CT的技术手段进行综述,总结了它的现状和几个重要发展方向,高成像对比度、超高分辨率、快速实时以及多模态成像.
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论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法
锥束图象重建算法正在快速发展,并用于重要的生物医学和工业应用中.在本文中,主要讨论有效的精确的、可能用于动态研究的算法,特别是近年发展起来的Grangeat类和Katsevich类的算法.这一选择是基于CT和显微CT的定量的和功能的应用需求.2002年,Lee和 Wang提出了圆周和螺旋情形Grangeat类的半扫描锥束算法,解决了短物体重建问题. 原理是利用在Grangeat类重建公式中的Radon 空间信息,在阴影区域进行适当的数据插值,从而抑制Feldkamp类重建算法的亮度,减低伪影.在圆形和螺旋半扫描情形,首先我们确定位于不同采样冗余区域之间的边界.然后我们导出相应的加权函数以用于特征点的计算.就亮度减低伪影而论,Grangeat类半扫描重建算法优于Feldkamp类半扫描重建算法.2001年, Katsevich推导了第一个理论上精确的螺旋锥束滤波反投影型重建公式.其局限性是探测器窗口较大和待重建物体的半径较小.2002年 Katsevich改进了他的第一个公式.新的公式对病人的尺寸没有多少限制,而且相对旧公式假设了较小的探测器阵列.近,Katsevich将他的方法推广到一般的扫描轨迹,证明了早期的两个公式是他的一般结果的特例.针对长物体的动态体成像,我们极其需要改进现有的Grangeat类和Katsevich类的算法.
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显微CT的锥束重建技术
显微CT技术一直是Iowa大学CT/显微CT实验室研究的焦点.这篇文章报告了我们在锥束显微CT方面近取得的一些进展.我们利用Feldkamp类算法进行了多X光源和检测器偏置条件下的近似图象重建;解释了Grangeat精确重构框架下的图象伪影.后重点介绍了近有关一般分块迭代Landweber格式的收敛性结果;给出了模拟和实验结果,探讨了进一步的研究方向.
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X射线三维显微镜及其典型应用
X射线三维显微镜(显微CT)是目前发展热门、成长快的CT成像技术门类之一,在微纳制造技术、新材料以及电子科学等领域起着十分重要的作用并得到广泛的应用.X射线三维显微镜能够以亚微米的细节分辨能力对被检测对象内部结构进行无损的三维成像,是一种新型的检测设备.本文介绍了三英精密仪器有限公司研制的nanoVoxel-2000系列X射线三维显微镜的结构和工作原理,展示了该仪器在系统设计、成像方法及应用分析方面的特色.该系列的X射线三维显微镜大管电压为150kV,采用5μm的微焦源实现低于500 nm的成像分辨率,能够进行不同尺寸样品、不同分辨率的成像.在此基础上,探讨了X射线显微镜的典型应用,主要对样品的内部结构、形貌进行表征.希望典型应用的实例能起到抛砖引玉的作用,吸引更多学者利用X射线三维显微成像技术开展科学研究,拓宽X射线三维显微镜的应用领域.
