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显微CT成像的研究应用

2022-07-18 18:02:04 0 416

细胞团成像与分析用高分辨显微ＣＴ系统的研究

生物组织的高精度三维成像可提供大量生物学信息，在生物学研究中具有十分重要的作用。显微ＣＴ系统是高效、准确的三维成像手段，在高精度成像领域有广泛的应用。为实现生物学组织结构的高精度三维成像，要求显微CＴ系统分辨能力达到亚微米水平。传统显微ＣＴ系统受制于Ｘ射线源焦点尺寸、探测器成像质量和运动控制系统位移精度等问题，导致分辨率始终难以达到这一要求。本研究研发了透镜耦合式高分辨Ｘ线探测器，将成像分辨能力提升至亚微米尺度。可在较低辐射剂量下，获取高质量的成像结果。

环状伪影去除结果，箭头处为环状伪影

生物学样本、高分辨显微ＣＴ系统断层图像、体绘制图像从上到下为：果蝇头部；竹签（标注位置为断层图像位置）；鱼卵二分期；小鼠卵巢（图中标示）

文献：[1]孙翌,沈涛,吴华珍,李光,罗守华,顾宁.细胞团成像与分析用高分辨显微CT系统的研究[J].中国科学基金,2016,30(04):320-324.

增材制造用 GH3625 粉末三维成像与空心粉分析

CT 三维成像法是表征增材制造用金属粉末质量的有效方法，但是缺乏对空心粉的定量分析以及对空心粉内部孔隙影响的数据。本研究结合扫描电镜法与超分辨率显微 CT 成像法对粉末样品进行分析，扫描电镜法用于观察粉末的表面质量，用 CT 成像法实现对粉末三维形貌的表征及对空心粉的定量分析。

空心粉内部孔隙横截面形貌

空心粉内部孔隙三维形貌

空心粉内部孔隙三维分布

通过 SEM 和显微CT 测量粉末的平均粒度，2 种不同方法测量的粉末平均粒度基本相符。通过三维分割提取了空心粉内部孔隙，单个空心粉内部孔隙，空心粉颗粒数量，占总体粉末颗粒数量，空心粉内部孔隙占全部粉末整体体积的百分比。研究发现空心粉内部孔隙的直径越大，空心粉颗粒球形度则越小。

文献：王文强,敖波,邬冠华,梁毅.增材制造用GH3625粉末三维成像与空心粉分析[J].稀有金属材料与工程,2020,49(06):2024-2028.

磷钨酸和干燥处理提高植物样品显微CT 成像对比度的方法

显微 CT 技术是一种非破坏性的三维成像技术，在医学、地质学、材料学等方面有着广泛的应用，在植物成像方面也是一种前景很好的技术手段。显微 CT 在植物方面最初用于研究根的发育 ; 后来研究了样品密度与背景有强烈差异而可以区分的样品，如种子、花、维管、叶、草酸钙晶体、嫁接结构等。但植物组织主要由轻元素构成，X 射线成像对比度很低，其应用受到很大限制。本文在前人的研究基础上，使用不同浓度的磷钨酸处理不同植物样品,以及不同的处理条件下，经 CO₂ 临界点干燥后再扫描等前处理方法对显微 CT 成像效果的影响，探索出增强植物材料成像对比度的处理流程，使其更适用于显微 CT 扫描。

铁线蕨生长点显微 CT 扫描图像，示重构后的横切面。Bar=400 μm a.新鲜样品; b.临界点干燥后的样品。

不同植物样品固定 8 天并干燥后的显微 CT 扫描图像。a-l: Bar=300 μm; m-p: Bar=500 μm. a-d．夏至草幼叶; e-h．旋复花花柄; i-l．牛筋草茎; m-p．绿豆种子。a，e，i，m. FAA; b，f，j，n． 1%磷钨酸;c，g，k，o. 5%磷钨酸; d，h，l，p.10%磷钨酸。

1. 将新鲜的植物样品临界点干燥处理，不但可以提高对比度，同时还可以解决新鲜植物样品在扫描过程中失水变形导致图像模糊的问题。

2. 磷钨酸处理样品后，不同部位的植物样品都极大地提高了显微 CT 对比度，而富含细胞质、富含蛋白质的部位对比度提高更显著。对大部分样品而言，处理时间越长、磷钨酸浓度越高，对比度越好。富含细胞质，富含蛋白质的样品而言，短时间、低浓度处理即可，过长时间与过高浓度其对比度反而下降。

文献：[1]徐秀苹,孟淑春,梁荣花,靳婉青,冯旻.磷钨酸和干燥处理提高植物样品显微CT成像对比度的方法[J].电子显微学报,2021,40(04):460-466.

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