微計算機斷層掃描技術(Micro-CT)的原理及優勢
瀏覽次數:2564 發布日期:2023-11-14
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Micro-CT(micro computed tomography,微計算機斷層掃描技術),也稱顯微CT、微焦點CT或者微型CT,是一種非破壞性的3D成像技術,能夠在不破壞樣本的情況下清楚了解樣本的內部顯微結構。與臨床CT普遍采用的扇形束CT(Fan Beam CT)不同的是,Micro-CT 通常采用錐形X 線束(Cone Beam CT, CBCT),不僅能夠獲得真正各向同性的容積圖像,提高空間分辨率和射線利用率,而且在采集相同 3D 圖像時速度遠遠快于扇形束CT。
小鼠(左)和大鼠(右)Micro-CT成像
那么,什么是錐形束CT技術?錐形束CT與傳統CT相比有什么優勢?
CBCT,即錐形束計算機斷層掃描(Cone beam Computer Tomography),由球管和平板探測器組成,采用開放式結構以保持其靈活性。其基本原理是采用錐形射線束投照,射線經掃描物后由平板探測器接收,掃描時X 線發生器圍繞投照體投照,將所得數據收集在計算機中重組,從而得到三維圖像。CBCT不僅能夠提供由多平面 2D 圖像組成的3D 影像,還能進行冠狀位、矢狀位、橫截面等多切片觀察,能夠直觀地顯示三維立體結構。

銳視IMAGING 100成像結果
與傳統扇形束CT(Fan Beam)的高電壓、高電流、多圈高速掃描不同,CBCT采用低電壓、低電流、單圈慢速掃描,圍繞物體進行180°-360°單次旋轉掃描,獲得各個角度的數百幅二維投影,然后通過錐形束 CT 重建算法獲得獲得各向同性的三維圖像。

扇形束CT和錐形束CT對比(圖片來源網絡)
傳統CT利用二維扇形束掃描,通過一個線狀探測器接收數據,獲得一維圖像重組得到二維圖像數據,重組得到的三維圖像是通過連續多個二維切片堆積而成,偽影較重。而CBCT 采用三維錐形束X線射線源和二維面狀探測器,掃描時X線球管和探測器圍繞投射區中心旋轉,錐形束X線掃描可以顯著提高X線的利用率,只需旋轉360度掃描即可獲得連續幾百張的二維平面投影圖像,面狀探測器采集投影數據可以加速數據采集的速度。相比傳統CT,CBCT 只需旋轉掃描一次即可獲得重建所需的全部原始數據,掃描獲得二維圖像,經計算機配套軟件直接重建為三維圖像。
與常規扇形束CT相比,CBCT具有以下優點:
1)輻射劑量更低,輻射暴露風險較小。
- 空間分辨率更高,能捕捉更多解剖細節。
- 圖像質量高,可以提供更高的圖像分辨率和對比度。
- 掃描時間短,可以在幾分鐘內完成掃描。
|
CBCT |
CT |
設備尺寸 |
小 |
大 |
電壓 |
60-100kV |
60-140kV |
電流 |
2-10mA |
10-1000mA |
空間分辨率 |
高 |
低 |
操作難度 |
低 |
高 |
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IMAGING 100