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。

CT成像的原理是当X-射线透过样本时，样本的各个部位对X-射线的吸收率不同。X-射线源发射X-射线，穿透样本，最终在X-射线检测器上成像。对样本进行180°以上的不同角度成像。通过计算机软件，将每个角度的图像进行重构，还原成在电脑中可分析的3D图像。通过软件观察样本内部的各个截面的信息；对样本感兴趣部分进行2D和3D分析；还可以制作直观的3D动画等。

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。显微CT能够提供几何和结构2 类基本信息，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。

显微CT有2 种基本结构：（1）样品静止，X线球管和探测器运动：这种结构和临床螺旋CT一致， 球管绕样品旋转。扫描速度快，射线剂量小，空间分辨率较低，多用于活体动物扫描。（2）样品运动，X线球管和探测器固定：样品在球管和探测器之间自旋，并可做上下和前后移动。扫描速度较慢，射线剂量大，空间分辨率高，多用于离体标本扫描。

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细成像。

1、在药物方面的应用

药品中物质空间分布，特别是结构复杂的物质空间分布，对药物释放具有特定的功能和意义。从本质上讲，药物传递系统的开发需要解决有效药物成分（API）和辅料的结构设计和空间分布控制，两者都直接关系到药物的质量属性和治疗效果。目前，材料分布和药片微观结构之间的关系尚未得到充分的研究。显微CT确定的内部层次结构的复杂性可以提供对小单位药物递送系统中物质分布的洞察。

2、在骨成像及定量分析方面的应用

显微CT成像对骨质疏松症的研究尤为重要，特别是疾病进展和治LX果，因为它是少数能够提供骨矿物质含量和密度信息的成像技术之一。通过高分辨率的显微CT测量这些变化，有助于开发ZL剂并理解控制这些过程的分子机制。

3、在环境科学的应用

鱼耳石是鱼的生命过程和环境相互作用的产物，记载了生长过程的大量环境信息，可客观记录水体环境的历史变迁及低浓度污染物的富集。目前，国内外利用鱼耳石进行湖泊的水质评价及动态监测研究主要基于对水体及耳石进行微化学分析。对于受到污染较严重的水域，由于重金属含量增多，鱼耳石中微量元素含量会大幅提升。利用高分辨显微CT成像技术，可获得鱼耳石样品对通过X射线的衰减程度、鱼耳石某些物理特征及结构性质，重金属元素及其含量直接影响CT值的变化，因此可用CT值作为一种特征判断不同水域的污染程度，并且可应用于相同水域不同种类耳石之间的元素亲和性和占位研究。

4、地质中的应用

在石油地质学中，利用显微CT技术对重建的储层岩心进行扫描分析，可以准确地获得岩石内部的结构信息，并且重构的三维数字岩心模型能在还原岩石。孔隙骨架空间结构的基础之上模拟流体路径。近年来多孔介质微观孔隙结构3D图像技术正在不断发展，其在理论和实践方面的日趋成熟进一步促进了数字岩心技术在微观渗流理论研究中的应用，完善的微观渗流理论为微观尺度上原油采收率的提升提供了技术保障。

5、在生物材料中的应用

如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。

6、其它方面

微型器件的质检和探伤，建筑材料内部孔隙度、连通度和渗透性分析，珠宝的真伪识别和最佳切割方案设计，以及化石结构分析等。

1、在兔胫骨骨髓炎建模过程中的应用

由 Micro-CT 断层影像可见，对照组胫骨影像解剖结构清晰可见，对比度和锐利度良好，未出现明显伪影和噪声，骨髁松质骨均匀，骨小梁结构连续，厚度分布均匀，呈现规则的海绵网状结构，见图 5A1，皮质骨形貌完整，无异常的肿胀或缺损，见图 5A2-4。建模 2周，骨髁松质骨骨质增生，骨小梁结构连续性改变，少量骨小梁断裂，见图 5B1，皮质骨出现空洞，见图 5B2-4，骨质破坏，骨窗及骨窗上部骨质疏松明显。建模 4 周，骨髁松质骨部分骨小梁变细，断裂，大部分骨小梁的连接消失，见图 5C1，骨窗及上下层皮质骨对比对照组发生明显肿胀，见图 5C2-4。建模 6 周，骨髁松质骨部分骨小梁断裂破碎，连续性破坏，结构较为散乱，见图 5D1。皮质骨变薄有缺损空洞形成，骨外面有广泛性的层状高密度影，骨膜反应明显，见图 5D2-4。

2、在陶瓷基复合材料中的应用

陶瓷基复合材料作为多孔复合材料，材料的孔隙率是考察材料性能的指标之一。利用显微CT检测系统以及图像处理软件，采用图像阈值分割法将陶瓷基复合材料内部的孔隙提取出来并进行统计计算，得到材料的孔隙率。结果表明：材料总孔隙率为70％且尺寸大于1. 5 mm的孔隙只占总孔隙的5％，尺寸大小在0～0. 4 mm之间的孔隙占75％。

3、在钛-钛合金钎焊缝无损检测中的应用

显微 CT图像能直观准确地反映缺陷的位置和形状，进而评价钎焊缝的质量。从图7a可发现端面焊缝存在裂纹、孔洞等缺陷，从图7b可看到多处明显的气孔和与a图相对应的贯穿性裂纹，测量裂纹长度为3. 56 mm，裂纹开口宽度为0. 13 mm，气孔最小约为0. 09 mm，黑度最大的孔洞宽度为0. 31 mm。实验结果表明：通过三维显微CT检测技术，可以实现对钎缝内部微裂纹、微气孔的识别、定位与测量。

[1]李雨帆,林明玥,王晨鑫,张瑞,李玉宝,陈立,邹琴.显微CT在兔胫骨骨髓炎建模过程中的应用[J].中国组织工程研究,2022,26(18):2874-2880.

[2]陈博,袁生平,金珂,徐林,李俊江.显微CT技术在航天材料中的应用[J].宇航材料工艺,2021,51(02):87-91.

[3]康平,高雅,袁生平,马兆庆.显微CT检测技术在复杂结构焊缝无损检测中的应用[J].宇航材料工艺,2021,51(02):73-76.

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