摘要：目的:髋臼覆盖率等髋关节参数在一定程度上可以反映股骨头应力分布,通过使用微型计算机断层扫描(micro-ct)股骨颈骨折(头下型)病人行髋关节置换术后股骨头标本,研究髋臼覆盖率等髋关节参数与股骨头软骨下骨体积分数(BV/TV)的关系,进一步探究局部生物力学改变诱导的软骨下骨微结构改变,为术前计划及生物假体设计提供理论依据。方法:收集因股骨颈骨折行髋关节置换术后股骨头标本30例,对患者行术前常规ct平扫及骨盆正位片拍摄,在骨盆正位片上测量CE角、Sharp角、颈干角、髋臼前倾角等髋关节参数,对患者平扫ct进行三维重建,使用美国国立卫生研究院官方软件Image J测量股骨头髋臼覆盖面积并计算髋臼覆盖率。以股骨头凹为定位标志,分别取张力侧和应力侧软骨下圆柱状松质骨柱。将制作好的组织标本寄送至上海市第六人民医院进行micro-ct扫描、重建并分析ROI骨体积分数(BV/TV)等参数。对髋关节参数等和软骨下骨微结构参数之间进行单因素分析、多因素线性回归等统计学分析。结果:BMI、髋臼覆盖率、CE角与因变量BV/TV(%)之间以及髋臼覆盖率(%)与CE角之间呈正相关性(P<0.05);髋臼覆盖率及BMI为股骨头张力侧与应力侧软骨下骨体积分数比值(BV/TV%)的独立危险因素(P<0.05)。结论:股骨头软骨下骨体积分数的绝对变化值与髋臼覆盖率呈正相关,股骨头覆盖不足引起的无序关节应力负荷可能导致骨小梁体积明显减少,对生物力学特性和关节软骨有害;BMI过高导致股骨头应力侧局部软骨下骨体积分数增大,可能会导致软骨下骨硬化,进而使软骨失去了应力缓冲,加重软骨损害。

摘要：造成地下工程开挖过程中涌突水危害的主要灾害源为导水夹泥构造。裂隙岩体渗透率主要受其内在裂隙结构与空隙分布特征影响,其中充填物的微观组分以及孔隙结构特征至关重要。以某地下工程为研究背景,通过micro-ct技术对多组不同位置试样的孔隙结构进行表征,从微观角度诠释影响其渗透性的作用机制。X射线三维显微镜突破光学显微镜、扫描电镜等传统的表面显微成像技术方法的局限性,可以精准表征样品内部的三维显微结构,为裂隙岩体及其充填物的研究提供全新的高分辨率无损透视检测技术手段。

摘要：目的研究距骨体内松质骨的具体走行及结构,以了解力在骨内传递的机制,为距骨骨折的复位及假体的设计提供一定的理论依据。方法在2020年1月于天津医院骨科获取20对共40例完整的成人距骨标本进行micro-ct扫描,分别计算距骨头、颈、体的骨体积分数、骨表面积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子,分别对相同侧别不同部位以及相同部位不同侧别的各项参数的差异进行比较;使用硬组织切片机分别在冠状面、矢状面及水平面将距骨切成2 mm厚的薄骨片,随后使用高分辨X线依次对切片进行扫描,对骨内结构进行观察描述。结果距骨内外侧及左右侧骨小梁骨体积分数、骨表面积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。其中距骨头、颈及体部骨小梁数目分别为(1.608±0.150)、(1.639±0.142)、(1.749±0.159)个;距骨头、颈及体部骨小梁间距(μm)分别为0.378±0.054、0.370±0.053、0.331±0.062;距骨头、颈及体部骨小梁模式因子(mm-1)分别为-0.407±0.699、-0.478±0.848、-1.029±0.851;距骨头、颈分别与距骨体小梁在骨小梁数目、骨小梁间距及骨小梁模式因子方面差异均有统计学意义(均P<0.05)。冠状面、矢状面、水平面观察发现距骨体小梁结构由前后走行的相互平行垂直排列的板状小梁组成,距骨颈小梁为外上到内下扭转的网状骨板结构,呈后向前走行,距骨头部小梁由类似平行排列的半弧形外上内下走行的小梁构成。结论距骨内骨小梁具有明显的方向性、功能性,故骨折后应达到解剖复位标准;同时,关节内距骨假体的设计需对假体在行走、站立状态下的应力分布及方向做充分考虑。

摘要：目的:结合micro-ct技术建立3种固位型设计的单端粘接桥的三维有限元模型。方法:用micro-ct扫描成人上颌第一前磨牙,将获得的ct影像通过Mimics 10.0软件进行拟合,初步形成模型。再将模型转入Geomagic 7.0软件进行精修细化,形成ANSYS 10.0软件可识别的实体三维模型,最终得到单端粘接桥的牙体预备体与修复体模型。结果:成功建立了以上颌第一前磨牙为基牙、3种不同固位型设计的单端粘接桥的三维有限元模型,划分网格数分别为553 959、468 134、516 748。结论:将micro-ct扫描技术与有限元方法结合建立高精度的单端粘接桥的三维有限元模型,可应用于进一步的生物力学分析。

摘要：本文旨在设计一套micro-ct系统,包括系统的硬件设计及成像算法设计,用于实验兔子成像。通过选择不同参数的X线管和探测器,设计空间分辨率较高的硬件系统;使用FDK重建算法,利用C语言编程,实现图像重建算法。该micro-ct系统,成像视野大,管电压大,不仅提高了空间分辨率,而且相比市面上成品机器,节约了成本,满足了实验兔子成像需求。

摘要：玉米籽粒构成和精细结构与玉米产量及品质直接相关。本文提出一种基于ct图像的玉米籽粒三维结构自动测量方法,快速提取、统计玉米籽粒成分和结构性状,评估不同玉米品种籽粒间性状差异。首先,利用micro-ct获取批量玉米籽粒ct图像,通过Watershed算法准确分割出单颗籽粒;进而,设计基于注意力机制RAUNet-3D网络准确提取出籽粒胚;最后,建立自动化玉米籽粒表型管道,计算籽粒、胚、胚乳和空腔的共23项性状,用于玉米籽粒性状分析和品种鉴定。选取4个玉米品种籽粒(登海605、京科968、先正达408和农华5号)共120颗籽粒进行验证,结果表明籽粒ct扫描成像效率提高到1 min/粒,籽粒表型提取效率为10 s/粒,胚分割精度可达93.4%,粒长、粒宽和粒厚的R^(2)分别为0.902、0.926和0.904,籽粒品种分类精度达90.4%。本文方法实现了玉米籽粒及其胚、胚乳、空腔三维结构无损、快速测量,提取的性状能够表征不同玉米品种籽粒间表型差异,为开展大规模玉米籽粒三维表型鉴定奠定了基础。

摘要：目的 :通过实现校正方法和设计校正体模,对锥形束micro-ct系统进行几何校正,以实现高质量锥形束micro-ct图像重建。方法 :使用特定体模,根据体模在探测器上的投影数据,利用线性拟合、几何关系等推导算法计算出锥形束micro-ct系统几何位置参数,以实现系统几何校正。计算软件及仿真实验均使用VC++实现。结果:仿真实验表明,该算法具有较高精度,相对误差较小,证明了该校正体模和校正方法的有效性、可行性。结论:应用该校正方法能够准确计算锥形束micro-ct系统几何位置参数误差,精度较高。通过对几何位置参数误差进行调整,能有效减少重建图像伪影,进一步提高成像分辨力。

摘要：目的模拟临床牙周病患者正畸治疗的牙周病理环境,建立静止期牙周病动物模型,并使用micro-ct观察其牙槽骨骨微结构的变化。方法将115只8周龄C57BL/6雄性小鼠随机分为对照组(n=30)和实验组(n=85),用丝线结扎实验组小鼠右侧上颌第一磨牙建立静止期牙周病动物模型,结扎6周后去除结扎丝,将实验组小鼠随机分为牙周病组(n=35)和牙周治疗组(n=44),牙周病组小鼠不作处理,牙周治疗组小鼠进行常规牙周刮治,按照术后不同观察时期(牙周治疗后4周、6周、8周)分组、取材,进行micro-ct观察,比较各组小鼠右侧上颌第一磨牙牙槽骨矢状面余留骨量百分比、骨密度、骨体积分数、骨小梁数量、骨小梁分离距离、骨小梁厚度的差别。结果成功建立静止期牙周病动物模型,样本符合观察要求。micro-ct显示,牙周治疗后4周,牙周病组和牙周治疗组小鼠右侧上颌第一磨牙矢状面余留骨量百分比均小于对照组,差异有统计学意义(53.79%±10.07%,60.96%±12.14%vs 89.13%±5.88%,P<0.05);牙周治疗组骨密度、骨体积分数、骨小梁数量、骨小梁厚度均小于对照组,牙周治疗组骨小梁分离距离大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。牙周治疗后4周,牙周治疗组骨密度、骨小梁厚度大于牙周病组,骨小梁分离距离小于牙周病组,差异有统计学意义(P<0.05)。牙周治疗后8周,牙周病治疗组小鼠骨小梁分离距离小于牙周治疗后4周,骨小梁厚度大于牙周治疗后4周,差异有统计学意义(P<0.05)。结论本实验建立的静止期牙周病动物模型设计合理,科学易行,可以模拟临床牙周病患者正畸治疗的牙周病理环境,为研究牙周病患者正畸治疗的方式和效果提供有利条件。

摘要：目的探索3D打印骨科植入物多孔结构形貌分析方法。方法通过micro-ct采集多孔样品图像数据,采用MIMICS软件自带分析功能及三维重建功能,通过内切圆法、等效圆面积法、内切球法对多孔结构的孔隙率、孔径、丝径等形貌特征进行分析,比较二维图像与三维图像分析结果的差异,与理论设计参数进行比较,并通过重量法进行验证。结果对于规则孔型多孔结构,可以考虑采用内切球法进行孔径分析;对于不规则孔型多孔结构,内切圆法和等效圆面积法更为适用。结论通过micro-ct扫描图像重建+MIMICS软件分析方法是3D打印骨科植入物多孔结构形貌特征的一种有效方法。

摘要：利用微计算机断层扫描技术(micro-ct)同步岩心驱替实验直观呈现乳液在人造砂岩岩心中的赋存状态,并通过一系列定量化图像处理方法,对孔隙中乳液的赋存特征以及调驱机理进行评价。实验研究表明:①乳液在岩心中呈球形分布,其球形度与剩余油具有显著差异,可以将球形度作为特征参数对乳液进行识别;②特定尺寸的乳液更倾向于在特定尺寸的孔隙中赋存,当乳液体积小于孔隙占有率下限与对应孔隙体积乘积时将无法有效滞留在孔隙中发挥调剖作用,在进行乳液调驱时,需要根据储集层孔隙分布设计合理的乳液粒径;③实验岩心条件下,通过乳液调驱作用,后续水驱结束后可将动用孔隙数量比例从水驱的23.1%提高至59.3%,并将平均孔隙驱油效率从22.9%提升至75.8%;④乳液调驱后,簇状剩余油和滞留乳液中的油相是后续提高采收率的主要动用目标。