高分辨Micro-CT成像系统

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       计算机断层成像技术(Computed Tomography, CT)是一种利用不同物质对X射线吸收能力的不同进行成像的技术。因其可以获取被扫描物体的内部结构的信息，而不会损坏被扫描物体的结构，所以常被用于临床医学检查、材料成分分析、工业无损检测和bepaly手机下载等方面。

        随着医学成像技术在医学和科研等方面应用的迅速发展，人们对于成像质量的要求也越来越高，对于CT空间分辨率的要求也逐渐提高，普通的医用CT早已无法满足人们对高分辨率成像的要求，科研人员开始投入到微型计算机断层成像(Micro-Computed Tomography, Micro-CT)技术的研究当中。相对于普通的医用CT，它具有较高的空间分辨率（可以达到微米级别），所以在研究小动物模型时，常使用Micro-CT作为主要的工具。

        本团队基于Micro-CT成像系统的基本原理，提出了高分辨Micro-CT成像系统的设计方案，系统的极限空间分辨率达到了6μm。通过开发对应的系统控制软件(Micro-CT Control)、三维重建软件(Micro-CT Reconstruction)和骨分析软件(Micro-CT BoneView)实现了完整的数据采集、三维重建和数据后处理等步骤。

高分辨Micro-CT成像系统结构示意图

系统极限空间分辨率测试结果

系统配套软件

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(1) Micro-CT Control

       Micro-CT Control软件是本团队基于Qt Creator独立开发的系统控制软件，用于实现对于X射线源、X射线探测器、电控旋转台和电动平移台等部件的协同控制。可以快速实现不同成像视野的切换，并且提供了预览、常规采集和快速采集等模式。本软件采用了模块化设计，并且使用多线程编程进一步保证了软件运行时的稳定性。

Micro-CT Control 软件操作界面

(2) Micro-CT Reconstruction

       Micro-CT Reconstruction软件是本团队独立开发的三维重建软件，用于实现对投影数据的三维重建。使用自主研发的基于GPU加速地重建算法，使得重建512×512×512体数据的结果耗时在5s以内。同时具有局部二次重建和重建结果的二维切片可视化显示等功能。

Micro-CT Reconstruction 软件操作界面

(3) Micro-CT BoneView

       Micro-CT BoneView是本团队自主开发的用于Micro-CT骨骼图像定量分析的应用软件，能够完成骨密度、骨小梁和皮质骨的定量分析。为了便于用户操作使用，该软件设计了方便快捷的交互操作界面，包括图像的三维空间旋转、多种类型的感兴趣区域选取、皮质骨和骨小梁的全自动分割等操作，并使用了VTK对骨骼进行三维可视化。

Micro-CT BoneView软件操作界面

实验结果展示

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(1)大鼠股骨成像实验

重建结果三维可视化显示

运动组                                正常组                               尾吊组

(2)斑马鱼成像实验

正常斑马鱼                       脊柱突变型                         尾部突变型

(3)大鼠颅骨成像实验

正面                                                   反面