骨伤病研究所

MicroCT（微计算机断层扫描技术），也称为微型CT或显微CT，是一种非破坏性的3D成像技术，能够在不破坏样本的情况下清晰地了解样本的内部显微结构。这项技术自从1970年以来已经在多个领域得到广泛应用，包括医学、药学、材料学、工业、农业、工程、珠宝和考古等。

MicroCT的成像原理

MicroCT使用微焦点X线球管，其分辨率可高达几个微米，这使得它具有优秀的显微作用。与传统的临床CT不同，MicroCT通常采用锥形X线束（ConeBeam），这不仅能够获得各向同性的容积图像，提高空间分辨率，还能提高射线利用率，并在采集相同3D图像时速度远远快于扇形束CT。

MicroCT能够提供的信息

MicroCT能够提供两类专业信息：几何信息和结构信息。几何信息包括样品的尺寸、体积和各点的空间坐标；结构信息包括样品的衰减值、密度和多孔性等材料学信息。部分MicroCT设备还具备有限元分析功能，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。

MicroCT的应用对象

MicroCT的应用分为两大类：

1.活体（in vivo）：研究对象通常为小鼠、大鼠或狗等活体小动物。通过麻醉或固定后进行扫描，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。活体小动物MicroCT也能进行呼吸门控和增强扫描（采用造影剂）。

2.离体（in vitro）：研究对象通常为离体标本（如骨骼、牙齿）或各种材质的样品，用于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。

MicroCT的主要应用领域

1.骨骼研究：MicroCT是研究骨小梁的主要技术，与骨质疏松、骨折、骨关节炎等疾病相关。

2.牙齿研究：用于研究人类牙齿的内部结构，对临床治疗非常重要。

3.生物材料研究：评估仿生材料支架是否符合体内植入的要求。

4.疾病机制研究：研究基因或信号通路对骨骼的影响，疾病状态对骨骼发育/修复的影响等。

5.新药开发：MicroCT已成为重要的临床前检测技术，用于研究新药物及其疗效。

6.其他应用：微型器件的质检和探伤，建筑材料分析，珠宝鉴定等。

使用MicroCT的注意事项

1.选择合适的设备：根据研究需求选择具备相应分辨率和成像能力的MicroCT设备。

2.样品准备：确保样品在扫描前得到适当的处理，如固定、染色或造影剂灌注。

3.扫描参数设置：根据样品的特性和研究目的调整扫描参数，如分辨率、曝光时间、电压和电流等。

4.数据分析：使用专业的软件进行图像重建和分析，获取所需的定量数据。

5.辐射安全：在使用MicroCT时，应注意遵守辐射安全规定，保护操作人员和研究对象的安全。

MicroCT作为一种高精度的成像技术，为科研人员提供了一种强有力的工具，以探索和理解样本的微观世界。随着技术的发展，MicroCT将在未来的科研和临床应用中发挥更加重要的作用。